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"Mode de compensation thermique des cellules photosensibles".
Les cellules photo sensibles à variation de résistance, et en particulier les cellules à sélénium ont une résistance électrique qui, pour un éclairement déterminé de la couche photo-sensible, varie avec la température:
Suivant la nature de la couche photo-sensible ou même suivant la constitution du support de cette couche, cette loi de variation change.
Dans des applications des cellules où le courant qui les traverse doit, pour un éclairement bien déterminé, mettre en action un relais ou tout autre appareil de contrôle ou de mesure
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électrique, cette variation de la résistance avec la température a l'inconvénient de provoquer le déclanohement de l'appareil en question pour des éclairements différents de celui, bien déterminé, pour lequel il devrait avoir lieu.
La présente -invention a pour objet un mode de compensation des variations de résistance avec la température consistant à faire agir sur l'organe mobile du relais ou autre appareil électrique , concuremment à l'action électromécanique du courant qui traverse la cellule, une autre action, variable avec la température, dont le sens de variation, dans le domaine de température où on veut réaliser la compensation, est contraire au sens de variation sous l'action de la. température de l'action électromécanique du courant traversant la cellule;
Dans un mode d'exécution de l'invention, on fait agir sur le relais l'action différentielle du courant traversant la cellule et d'un autre courant soumis à une action variant avec la température, telle qu'une résistance variable avec cette température.
Cette action différentielle peut être obtenue par tout montage approprié dont quelques exemples seront ultérieurement décrits.
Un montage extrêmement simple consiste à disposer la cellule photo-sensible et la résistance de compensation en série ; dansce cas il est né- cessaire d'utiliser une résistance de compensation dont la variation sous l'influence de la température est de sens contraire à la variation de résistance de la cellule, de sorte que la somme des deux résistances reste à peu près constante.
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Une résistance de compensation qui a aussi un sens de variation contraire à celui de la cellule peut aussi être placée en pa#rallèle avec celle-ci.
Quand sous l'action de la température le courant, pour un éclairement déterminé, diminue dans la cellule, il augmente dans la résistance de -compensation, et pour un choix convenable de celle-ci, la somme des courants reste constante.
La cellule a une variation de résistance avec la température relativement élevée, il est donc nécessaire d'utiliser une résistance de compensation qui, elle aussi, varie notablement avec la température, tout en ayant une valeur normale assez faible pour que la sensibilité de la cellule ne soit pas oompro- mise.
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Il est spécialement prévaCi'utiliser oonform.ément à l'invention.a titre d'application nouvelle de ce produit, des éléments redresseurs de courant à oxyde de cuivre. Ces éléments ont une résistance très différente suivant que le courant les traverse dans un sens ou dans l'autre. Le coefficient de variation avec la température dans le sera. de moindre résistance est déjà notablement plus élevé que celui des conducteurs métalliques ordinaires. Un tel élément peut donc être avantageusement utilisé dais ce sens comme résistance de compensation.
Bais dans le sens de la plus grande résistance, ce coefficient de variation est incomparablement plus élevé que celui de conducteurs métalliques et il est donc tout particulièrement prévu d'utiliser un tel élément dans le sens de sa plus grande résistance, comme résistance de compensation.
La résistance de ces éléments, dans l'un ou l'autre sers, diminue avec la température, alors que dans les cellules où la résistance du sélénium est prédominante, elle augmente.
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La compensation de telles cellules est donc possible au moyen d'éléments à oxyde de cuivre.
Dans le cas où c'est un courait alternatif qui traverse la cellule il est prévu, pour ne pas le redresser, d'utiliser comme résistance de compensation, deux éléments redresseurs à oxyde de cuivre accolés par leurs faces oxydées ; ne peut alors évidemment y avoir redressement.
Il est aussi prévu d'utiliser comme résistances de compensation ayant aussi un coéfficient élevé de variation avec la température, des éléments de cuivre oxydé sans propriété appréciable de redressement.
En particulier, de façon à amener facilement le courant à la couche d'oxyde, il est prévu de juxtaposer deux lames de cuivre par leurs faces oxydées, ces lames étant reliées aux bornes.
D'autres oxydes que celui de cuivre ayant aussi un coéfficient thermique de résistance élevé, peuvent aussi être utilisés. Tel, par exemple l'oxyde de tungstène dont le coéfficient de variation avec la température est très élevé.
Généralement, une cellule photo-sensible subi+, avec le temps, une variai on de résistance dite vieillissement; les résistances à oxyde envisagées subissent aussi un vieillissement semblable, il est donc prévu, conformément à l'invention, de combiner avec une cellule d'un vieillissement déterminé, une résistance ayant un vieillissement tel qu'il y ait aussi compensation dans le tempsdes variations des deux résistances.
Cette condition étant difficile à réaliser exactement, il est prévu d'adjoindre à la resta.tance de compensation automatique, une ou plusieurs résistances réglables permettant de modifier l'intensité du courant contrôlé par la cellule et agissant dans le
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relais ou autre appareil où le courant est utilisé, Bien entendu, il est aussi possible d'utiliser conformément à l'invention, une résistance qui varie sous l'effet de la température dans le même sens que la cellule, Une résistance en sélénium, par exemple varie sous l'action de la température dans le même sens qu'une cellule à sélénium.
,Pour qu'il y ait compensation, il est alors né- xessaire que par un montage approprié les courants qui traversent la cellule et la résistance de compen- sation soient amenés à avoir des actions de sens contraire dans l'appareil récepteur.
Une résistance variable avec la température dans de larges proportions peut aussi être réalisée par un contact imparfait, dont la résistance est variable avec la force qui presse les deux éléments l'un sur l'autre, tel, par exemple qu'un contact à charbon
Un des éléments de contact est soumis à une action dilatométrique qui l'appuie sur l'autre, par exemple celle d'une boîte à soufflet remplie d'un fluide dilatable tel qu'un gaz au voisinage de l'ètat critique.
D'autres actions variables avec la température, différentes de celles provenant d'une variation de résistance.électrique peuvent aussi être utilisées comme action compensatrice.
Par exemple, l'élément mobile du relais où le courant de la cellule est mis en euvre peut être soumis à une action élastique variable avec la température. Par exemple, il est possible de faire agir sur le ressort supportant l'élément mobile, un bilame (constitué par deux métaux de coéfficient thermique différent) qui fait ainsi varier la sensibilité du relais.
La description qui va suivre en regard des
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dessins annexés, lesquels desoription et dessins sont surtout donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre comment on peut réaliser l'invention.
La fig. I est un graphique mettant en évidence la possibilité de la compensation thermique.
La fig. 2 est un montage à cellule et résistance de compensation en série.
La fig. 3 est un montage à cellule et résistance de compensation en parallèle .
Les fig. 4,5 et 6 sont des variantes de la fig. 3
La fige 7 est un montage spécial à pont de Wheatstone.
La fig. 8 est un montage où la résistance de compensation est en parallèle avec le relais.
La fig. 9 est une variante de la fig, 8.
La fig. I représente un graphique mettant en évidence comment et dans quelles conditions la compensation a lieu. La courbe I représente la variation de résistance d'une cellule en fonction de la température pour un éclairement donné. La courbe 2 représente la variation d'une résistance de compensation. Dans le montage le plus simp (cellule et résistance montées en série)- les résistances s'ajoutent et l'on obtient une courbe 3, dont les ordonnées sont peu différentes de celle de l'horizontale 4 qui correspond à la résistance pour laquelle le relais se déclanche.
On voit que dans le domaine de température to,tI figuré sur ce graphique pour l'éclairement déterminé envisagé auquel doit avoir lieu le déclanchement du relais, la résistance de l'ensemble est peu différente de celle qui provoque effectivement ce déclanchement, il suffit donc d'une faible variation d'éclairement pour que cette résistance devienne égale à celle qui
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provoque le déolanchement. Pour deux températures to et tI, la compensation est parfaite et le déclan- ohement a lieu exactement pour l'éclairement envisagé Quand l'éclairement varie quelque peu,on a une courbe 3a voisine de la courbe 3 qui coupe l'horizontale 4 en 2 pointe pour lesquels il y a encore compensation complète.
Dans le cas d'un autre montage tel, par exemple que celui de la cellule et de la résistance de com- pensation placées en série, on au rait une courbe 3 représentant soit la résistance de 1'ensemble , soit le courant qui traverse le relais, laquelle courbe pourrait comme sur la fig. I, être voisine de l'ho- rizontale correspondant à la valeur de la résistance ou du courant de déclanchement, grâce à un choix convenable de la résistance de compensation.
Dans le cas où la courbe de variation de résistance de la cellule est plus complexe que celle représentée, il est possible d'obtenir la compensation en utili- sant plusieurs résistances de compensation ayant des sens de variation appropriés,
La fig. 2 représente schématiquement le montage en série d'une cellule 5, d'une résistance de com- pensation 6, d'une source de courant 7 et d'un re- lais 8.
La fig. 3 est me variante de la fig. 2 où la résistance de compensation 6 est montée en parmi.- lèle avec la cellule 5. Dans ce cas la résistance de compensation 6 ne doit laisser passer qu'un courant faible relativement au courant qui traverse la cellule 5, ceci pour ne pas affaiblir la sensi- bilité photo-électrique du montage.
Par contre, pour réalis er convenablement la com- pensation, il est nécessaire que cette résistance 6
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ait un coéfficient de variation avec la température
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La fig. 4 est une variante de la fig. 3 où comme dans celle-ci la cellule 5 et la résistance 6 sont en paralléle, mais chacune placée en série avec un des deux enroulements 9 et 10 du relais 8, les deux enroulements agissant tous deux électromagnétiquement sur l'élément mobile du relais non représent é.
Dans ce montage les variations des résistances 5 et 6 sous l'action de la témpérature peuvent être de même sens, les actions électromagnétiques des enroulements 9 et 10 sur l'élément mobile du relais étant dans ce cas de sens contraire.
La fig, 5 est une variante de la fig. 4 où il est fait us age d'une deuxième résistance de compensation II, qui est en série avec un troisième enroulement 12 du relais 8. Cette résistance II permet de parfaire la compensation et et d'obtenir une courbe 3 (fig. I) plus plate et plus rapprochée de l'horizontale 4.
La résistance II peut être réglable.
La fig. 6 est une autre variante de la fig, 4 où les deux enroulements placés en série avec la cellule 5 et la résistance 6 sont deux cadres mobiles13 et 14 orthogonaux, qui font partie d'un même équipage mobile et sont placés dans un champ magnétique produit par des moyens non représentés.
La fig. 7 représente un montage de compensation à pont de Wheatstone.
Les deux résistances 15 et 16 sont les résistances de compensation, variables avec la température.
Les deux résistances 17 et 18 sont sensiblement fixes
Ce montage a l'avantage suivait:
Pour la température à laquelle les résistances 15 et 16 ont une valeur telle que le pont soit
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équilibré aucun courant ne passe dans l' enroulement
10 et la sensibilité de l'ensemble est la même que s'il n'y avait pas de montage de compensation.
La fig. 8 représente un autre montage possible dans lequel la résistance de compensation 6 est mon- ( tée en par)allèle avec le relais 8. Son sens de va- riation sous l'influence de la température doit être le même que celui de la cellule 5.
La fig, 9 est une variante de la fig. 8 dans la- quelle la résistance de compensation 6 est montée en série avec le relais 8, tous deux étant shuntés par une résistance fixe 19.'
Il faut remarquer que dans l'hypothèse où les différentes courbes de variation de la résistance pour différents éclairements se déduisent l'une de l'autre par multiplication de leurs ordonnées, la compensation peut avoir lieu pour différents éclai- rements et il est possible de réaliser un appareil de mesure du courant qui traverse la cellule qui donne des résultats comparables malgré les variations de la température.
Ces modes de compensation peuvent être utilisés pour contrôler à peu près exactement l'allumage d'une source lumineuse au moment où l'éolairement ambiant passe au-dessous d'une valeur déterminée, par exemple à la tombée de la nuit. L'ensemble de ]' appareil est constitué par la combinaison d'une cellule et d'un relais-contacteur envoyant le courant dans 3'appareil d'éclairage. Du fait que la cellule est associée a un compensateur conforme à l'invention, la source lu- mineuse s'allume toujours pour la, même valeur de 1' éclairement ambiant, quelque soit la température et, par conséquent quelque soit la saison.
Une telle combinaison est particulièrement prévue pour obtenir l'allumage des feue de posi- tion des automobiles à la tombée de la nuit,
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ainsi que celui des appareils d'éclairage publics.