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"Perfectionnements apportés aux procédés pour la transformation des caractéristiques d'une force électromotrice continue,
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notamment, pour des transmissions à distance %#cB*c&-d+-cos4lnos,
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ePGe8-e-êBse-$t.
L'invention est relative aux procédés pour la trans. formation des caractéristiques (tension, courant,etc) d'une force électromotrice continue.
On sait notamment que, dans un grand nombre d'appli- cations et en particulier dans une transmission de termes de mesures(tension, courant, puissance,etc) ou dans une trans- mission d'ordres de réglage et plus généralement dans une com- mande directe, indirecte ou à distance d'un système quelconque, l'ordre de réglage ou la valeur du terme faisant 1!objet de la transmission est mis sous la forme d'une tension conti- nue.La source de cette tension, en général, ne peut être fermée directement sur le circuit de commande ou de transmis- sion, sans risquer de faire débiter la source et par suite de
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déformer l'ordre ou le terme à transmettre.
II est particulièrement commode, en vue des applications, de transformer cette tension en un courant qui lui est proportionnel, et ce courant ne doit pas avoir d'action modificatrice sur leccircuit d'en- trée. D'autre part, il doit être indépendant, dans une mesure aussi large que possible, de la résistance du circuit d'utilisa- tion.
Ce problème a déjà été résolu par des dispositifs mécaniques, mais ces dispositifs présentent un certain nombre d'inconvénients du fait de leur construction, d'une part, et des constantes de temps qui leur sont innérentes, d'autre part.
L'invention consiste, principalement et notamment dans le but de remédier aux inconvénients susvisés, à appliquer les caractéristiques, de la force électromotrice continue à trens former (notamment la tension), à l'entrée d'un dispositif ampli- ficateur, sur les bornes de sortie duquel est monté le circuit d'utilisation considéré, et à faire réagir ce dernier sur le circuit d'entrée, selon la principe connu en radioélectricité sous le nom de contre-réaction.
De préférence et selon une autre disposition de ladite invention, on opère l'amplification en passent par l'intermédiai- re d'une tension alternative que l'on redresse ensuite, cela de manière à obtenir une amplification élevée pour un nombre d'étages restreint.
Enfin, il convient de faire comporter à l'ensemble des moyens pour obtenir l'inversion du courant, à la sortie, dans le circuit d'utilisation, en correspondance avec l'in- version de la polarité de la tension d'entrée, ces moyens utilisant notamment un montage donnant lieu, à la sortie de l'amplificateur et après redressement, à des tensions opposées et telles que, en ]absence de tension à l'entrée, il n'y ait acun courant dans le circuit d'utilisation, tandis qu'au contraire l'apparition d'une tension d'entrée positive ou né- gative a pour effet de créer un déséquilibre provoquant le passage d'un courant dans un sens ou dans l'autre.
.L'invention pourra. de toute façon, être bien comprise
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à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que das dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
La fig. 1, de ces dessins, illustre schématiquement le principe de l'invention, dans son application à la transfor- mation d'une tension continue, pour la traismission des termes de mesure ou d'ordre quelconques.
La fig. 2 est un schéma d'une installation à fonction- nement différentiel, pour la mise en oeuvre du principe illustré fig. 1.
Les fig. 3 et 4 sont des schémas du même genre, selon d'autres modes de réalisation de l'invention.
Selon l'invention$ et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de l'invention, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple de transformer une tension continue (étant entendu que l'invention s'appliquerait à la transformation d'un courant continu) en un courant continu qui lui soit proportionnel, cela pour la transmission à distance des termes de mesure, d'ordres de réglages ou de tous ordres, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
Il convient préalablement de rappeler les conditions auxquelles il y a lieu de satisfaire, pour une application de ce genre, conditionne qui sont notamment les suivantes t
1 ) proportionnalité du courant de sortie à la tension d'entrée, condition rappelée pour mémoire, puisqu'elle est à la base du procédé,
2 ) Indépendance entre ledit courant et la résistance d'utilisation du système, cela dans une mesure aussi grande que possible,
3 ) Constante de temps minimum,
4 ) Absence de débit, de la part de la source de courant continu,
5 ) Reversement du sens du oourant de sortie, en corres- pondance avec le changement de polarité de la tension d'entrée:
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Pour répondre à ces divers desiderata, on a recours @ essentiellement, conformé-nent à l'invention, à un amplificateur dont on fait réagir le circuit de sortie (donc le circuit d'utilisation) sur le circuit d'entrée recevant la tension à transformer, appliquant ainsi le principe de contre-réaction déjà connu dans le domaine de la radioélectricité.
Le principe de l'invention est illustré sur la fig. 1, sur laquelle est représenté en Am un amplificateur débitant un courant I sur une résistance d'utilisation R, sous l'action d'une tension v que l'on se propose de trans- former, Le courant I réagit sur le circuit d'entrée par ous moyens appropriés comportant par exemple une résistance r placée en série avec la résistance d'utilisation R et la source v @
Dans un tel ensemble, on sait que la tension u appliquée à l'entrée s'exprime de deux manières : u = v - r I u = I/S, où S est la pente de l'amplificateur .
On en tire la relation
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I i i + r S Or, si S est suffisamment grand, on arrive à la relation
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v i - 7 t laquelle fait bien apparaître la proportionnalité entre I et v.
Le calcul et la pratique montrent que ces conditions sont généralement réalisées, même dans le cas où l'amplificateur comporte des tubes dits à pente variable . Il semble même qu'il y ait intérêt à utiliser de tels tubes ou à faire travail- ler les amplificateurs sur la partie courbe de leurs caracté- ristiques.
La combinaison d'un amplificateur-- en l'espèce du type à courant continu--et du principe de la contre-réaction, conduit donc au résultat cherché, ou tout au moins permet de répondre à la plupart des conditions posées plus haut.
Toutefois, pour obtenir un courant d'utilisation I de valeur suffisante, à l'aide d'un amplificateur à courant con- tinu, il serait nécessaire de prévoir un nombre d'étages assez
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élevé, D'où, la nécessité d'un graid nombre de sources distinctes d'alimentation, qui seraient en cascade à travers les résistances de couplage d'étage à étage:
On est en outre assez vite limité, dans le nombre d'étages amplificateurs, par l'apparition d'oscil- lations parasites, difficiles à amortir,
On évité cet inconvénient en passant par l'intermé- diaire d'au moins un étage de courant alternatif, auquel on applique de façon appropriée la tension ou le courant continu à transformer, et en redressant* à la sortie, le courant alter- natif amplifiée pour ensuite, comme plus haut, faire réagir le courant redressé sur la tension d'entrée.
Il convient alors, bien entendu, de prévoir tous moyens pour permettre de donner au courant redressé un sens va+tant avec la polarité de la tension continue d'entrée, ce pour quoi on a recourspar exemple à des moyens faisant intervenir des tensions en opposition, le tout étant par exemple tel que, le courant 1 étant nul en l'absence d'une tension v, l'apparition de cette tension provoque un déséquilibre donnant lieu à passage de courant 1 dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de v.
De toute façon, l'utilisation d'au moins un étage de courant.alternatif permet: a) d'obtenir toute la souplesse désirable, puisque les tensions alternatives sont aisément amplifiables, donc d'attaquer un étage de sortie aussi puissant que possible b) d'utiliser une même source d'alimentation pour,les plaques et écrans des divers tubes électroniques.
Il va de soi que l'on peut réaliser de nombreuses manières un ensemble tel que venant d'être défini.
C'est ainsi que, comme représenté fig. 2, on peut avoir recours à un étage amplificateur à deux éléments différen- tiels aux grilles desquels on applique, d'une part, une tension alternative auxiliaire et, d'autre part, la tension v, cela de façon telle que celle-ci ait pour effet d'augmenter la polarisation d'un desdits éléments et de diminuer celle de l'autre.
Dans le schéma de la fig. 2 (où,pour alléger les
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dessins, les circuits de chauffage n'ont pas été représentés), on a, comme ci-dessus, désigné par v la tension à transformer et par I le courant à obtenir. La résistance 1 est la résistance de contre réaction, placée en série avec la résistance d'utilisation 21.
2 et 3 sont des résistances égales, placées entre les deux bornes A et B entre lesquelles existe la tension v de valeur aussi élevée qu'on le désire, ceci afin de diminuer le débit de la source v . 6 est la source de courant alternatif qui attaque normalement le premier étage d'am- plification, les tubes électroniques L1 et L2 sont des tubes à pente variable, ils sont représentés comme étant des penthodes, mais peuvent être d'un type quelconque, pourvu qu'ils soient alimentés de manière que le point de fonctionnement soit placé dans une région où la caracté- ristique présente une courbure, c'est-à-dire la région de la caractéristique ou la pente est variable. 7 et 9 sont des résistances d'autopolarîsation des lampes. 8 et 10 sont des condensateurs shuntant ces résistances.
11 et 12 sont des éléments de couplage entre ce premier étage d'am- plification variable et l'étage de puissance suivant : ces éléments 11 et 12 peuvent être aussi bien des selfs, des résistances que des transformateurs. Ce premier étage a été représenté, pour la meilleure compréhension du dessin, par deux lampes mais peut être constitué par autant- de lampes qu'il est nécessaire pour attaquer l'étage de sortie.
Les lampes L3 et L4 sont des lampes de l'étage de sortie. Elles sont représentées comme étant des triodes, mais peuvent être d'un type quelconque. Les résistances 13 et 15 sont des résistances d'autopolarisation de ces lam- pes, 14 et 16 des condensateurs shuntant ces résistances, les éléments 17 et 18 sont des transformateurs de sortie ali- mentant les redresseurs 28 et 29 comportant leurs éléments de filtrage. Les éléments 19 et 20 sont les potentiomètres sur lesquels sont fermés ces redresseurs. En série avec eux, sont placées la résistance 21 d'utilisation et la résistance 1 ,le contre-réaction.
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Le montage étant symétrique, les éléments corres- pondants sont égaux deux à deux.
23 et 24 sont les fils reliant la résistance 1 avec la résistance 21. 30 est la source des tensions continues des plaques et des écrans.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant :
1 Au repos ( v = 0)
La source 6 attaque simultanément les grilles de commande des lampes L1 et L2. Les tensions appliquées à chacune de ces grilles, u1 et u'1 sont égales. Ces tensions sont ampli- fiées par les lampes L1 et L2 et il apparaît des tensions U'1 et U1 sur les grilles des lampes L3 et L4. Ces tensions sont, en principe égales. Ces tensions commandent donc l'étage de sortie constitué par la lampe L3, -l'élément 17, le redresseur
28 et lé potentiomètre 19, ainsi que par la lampe L4, l'élément
18, le redresseur 29 et le potentiomètre 20. Un courant il continu apparaît dans le potentiomètre 19, un courant i2 apparaît dans le potentiomètre 20.
En principe, ces courants sont,égaux, Si on oppose les différences de potentiel qu'il créent'aux bornes des po- tentiomètres, le courant I passant dans les résistances 21 et 1 est nul. S'il n'en est 'pas ainsi, on peut, en court-cir- cuitant 1, rétablir cet équilibre grâce à un des potentio- mètres 19 ou 20.
Du fait du montage différentiel, une variation de la source d'alimentation agissant sur toutes les lampes à la fois ne,provoquera aucune variation sur la différence des courants il et 12
2 Au travail (v h o )
L'apparition d'une tension continue v créé un cou- rant dans le circuit constitué par les résistances 2, 3 et 1.
Si VA - VB = v est positif, le courant circulera dans le sens de la flèche 25 créant une tension positive sur la grille de la lampe L1 et une tension négative sur la grille de la lampe L2. Les .potentiels des grilles étant modifiés, la pente de la lampe L1 va augmenter, tandis que celle de la lampe L2 va di-
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minuer. La tension U1 alternative va augmenter, la tension Ul va diminuer.Un courant I circulant dans la résistance 21 dans le sens de la flèche 26 va apparaître. Il est dû à la différence des potentiels aux bornes des potentiomètres 19 et 20; en effet, la différence de potentiel aux bornes du potentiomètre 19 augmente en même temps que U'1 et celle créée aux bornes de 20 diminue en même temps que U1.
Les fils 23 et 24 sont branchés de telle façon que si la différence de potentiel entrer les points A et B est positive, le courant dans les résistances 2 et 3 passant alors dans le sens de la flèche 25, le courant I doit circu- ler dans le sens de la flèche 27, de façon que la tension rI de contre-réaction s'oppose à la différence de potentiel VA - VB.
Il est évident que si le sens de la tension v s'inverse, c'est-à-dire si la tension VA -VB devient négative, le sens du courant I s'inverse également .
En dehors du mode de réalisation venant d'être décrit, il sera aisé à l'homme de l'art d'en imaginer de nom- breux autres, por exemple les suivants :
Remplacement de chacun des groupes constitués, l'un, par les éléments 11, 13, 14, L3, 17,28 et 19, et l'autre, par les éléments 12, 15, 16, L4, 18, 29 et 20, par un ampli- ficateur push-pull ;
Utilisation d'un premier étage différentiel à cou- rant continu, tel que a (fig.4) amplifiant directement la tension continue, puis attaquant un deuxième étage à ampli- ficateur de courant alternatif b, du même type que celui prévu fig. 2, avec ensuite un étage de sortie e (les tuoes utilisés étant par exemple du type 6 D 6 pour les étages a et b, et du type 6 L 6 pour l'étage c ) ;
Utilisation d'un seul étage amplificateur différen- tiel à courant alternatif, le courant étant redressé à la sortie de cet étage;
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Utilisation de deux étages amplificateurs diffé- rentiels à courant alternatif, avec un étage de sortie, ou simplement fermés directement sur le circuit de sortie ;
Adoption d'autresmmontages plus ou moins équivalents au montage différentiel sus-déorit.
C'est ainsi que, disposant d'une source d'alimentation constante, on pourrait adopter, pour assurer l'inversion du courant redresse, en correspondance avec celle de la polarité de v, le montage de la fig. 3 .
Selon ce mode de réalisation, les étages ampli- ficateurs alternatifs ou continus sont constitués par une seule lampe. L'inversion du courant I, pour un changement de polarité de la tension v à transformert est obtenue en remplaçant la tension d'opposition par un potentiomètre alimenté en courant continu ; le dispositif 31 peut être une batterie de piles ou d'acoumulateurs, une tension redressée ou un courant débité par une lampe:
En suite de quoi* quel que soit le mode de réalisa- tion adoptée on obtient un ensemble dont le fonctionnement res- sort suffisamment de ce qui précède, pour qu'il soit inutile d'in- sister à son sujet et qui présente, par rapport aux procédés du genre en question déjà existants, celui de supprimer les divers inconvénients signalés dès le début de la présente description.
On constate aisément que ledit ensemble répond aux conditions 1 à 5 posées plus haut
On obtient pour le rapport 1 une valeur rigoureusement v constante, dans de larges limites.
Le courant I est indépendant, dans une assez grande mesure, de la résistance du circuit d'utilisation,Cette con- dition sera d'autant mieux remplie que le nombre d'étages du dispositif amplificateur sera plus grand, et que par suite les variations de la;pente dynamique de l'étage de sortie auront une faible action sur l'ensemble du dispositif.
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La constante de temps est très faible et facilement modifiable, étant donné que le dispositif est purement électrique.
Ce résultat sera d'autant mieux obtenu qu'on utilisera une source de courant alternatif ayant une fréquence plus grande. Alors, la constante du temps des éléments de filtrage, contenue dans les redresseurs 28 et 29 (un des facteurs importants de cette cons- tante), sera réduite à une valeur faible.
Le débit de la source donnant la tension à transformer v est aussi faible qu'on le désire, les résistances 2 et 3 pou- vant être toujours choisies aussi grandes qu'il est nécessaire pour obtenir ce résultat.
Le renversement du sens du courant de sortie, est obtenu automatiquement, par le montage différentiel.
Notons encore que ce courant I est indépendant, dans une large mesure, de la tension de la source d'alimentation 30, celà grâce audit montage différentiel. Il est même à noter que, quel que soit le fonctionnement des tubes des divers étages, il sera toujours aisé d'obtenir un réglage correct, c'est-à-dire tel que le courant I soit nul e même temps que la tension d'éntrée v; en effet ledit réglage c'est-à-dire celui des tensions en opposition obtenues en 19,20,se fait à la sortie des étages après redresse- ment ; il est donc indépendant du fonctionnement des tubes.
Enfin, la variation de pente des lampes sera également sans influence appréciable sur le résultat.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties ayant été plus spécialement envisa- gés, elle en embrasse, au contraire,toutes les variantes, notamment : celles pour lesquelles l'invention serait appliquée, à la transformation d'un courant continu en un courant proportionnel tout ce qui a été indiqué plus haut relativement à la transforma- tion d'une tension v demeurant bien entendu valable.