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RECEPTEUR POUR SIGNAUX DE DISCRIMINATION
La prés:ente invention se rapporte à des récepteurs de signaux, oomme employés dans des systèmes de. signalisation éleo- trique, dans lesquels un courant de signalisation est prélevé à une.source, faisant partie d'un certain nombre de sources, de cou- rants alternatifs qui diffèrent entre elles par au moins une de leurs caractéristiques électriques (par exemple fréquence,, tension, phase), et dans lesquelles le récepteur de signaux agit seulement quand le courant de signalisation est prélevé à une source dont les caractéristiques électriques se trouvent dans un rapport prédéter- miné (par exemple identiques à) avec le courant d'une source de oourant de comparaison, cette dernière étant raccordée simultané- ment au récepteur de signaux.
De tels récepteurs de signaux sont connus par exemple d'après le brevet belge 444.713 du 5.3.42.
D'après l'invention le potentiel alternatif résultant,qui est produit dans le récepteur de signaux auquel les deux sources de courants alternatifs sont raccordées, quand ces dites' sources se trouvent dans un rappo rttel que le dispositif ne doit pas
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fonctionner (par exemple en cas de non-identité des deux courants) est connecté à un tube à décharge à atmosphère gazeuse, lequel de ce fait ferme le passage d'un courant continu pulsatoire à travers une résistance élevée, aux bornes de laquelle est raccordé un condensateur de faible capacité. Ce condensateur est maintenu chargé par ce courant, et maintient un potentiel à l'électrode de commande d'un deuxième tube à décharge à atmosphère gazeuse d'une valeur telle que ce second tube n'est pas ionisé.
Dès que par l'interruption du potentiel alternatif résultant le premier tube est déionisé et que le courant cesse de traverser la résistance, la décharge du oonden- sateur à travers la résistance ramène le potentiel de l'électrode de commande du deuxième tube à une valeur pour laquelle la décharge s'amorce dans ce deuxième tube, de sorte qu'un dispositif de signalisation, en série avec l'espace de décharge de ce tube, entre en action.
D'après une autre caractéristique d'une forme partioulière d'exécution de l'invention, le récepteur de signaux comprend deux transformateurs dont les enroulements primaires sont reliés l'ur à la sourcede courant de comparaison et l'autre à la sourcede courant de signalisation. Ces transformateurs ont chacun deux enrouements secondaire,s, chacun des enroulements secondaires d'un transformateur étant raccordé en série avec un enroulement secondaire de l'autre transformateur, de telle manière que lorsque les deux souroes de courants alternatifs sont dans le rapport prédéterminé pour la réception d'un signal, la différence de potentiel résultant entre les extrémités des deux jeux d'enroulement secondaire est égale à zéro ou voisine de zéro.
Le but de l'invention est de perfectionner les récepteurs de signaux connus du type décrit. Le récepteur de signaux, d'après la présente invention, présente par rapport au détecteur décrit dans le brevet belge 444.713 les avantages suivants: a) Afin de pouvoir utiliser des courants alternatifs dont le potentiel soit suffisamment réduit, pour ne pas produire d'interférence entre circuits voisins, comme c'est le cas dans certains systèmes de télégraphie ou de téléphonie, il était nécessaire
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jusqu'à, présent d'inclure dans le récepteur de signaux un tube amplificateur.
Cet amplificateur était nécessaire à cause du fait que le schéma, comportant un tube à atmosphère gazeuse à décharge à cathode.froide, utilisé en-combinaison avec un pont de redresseur à contacts, comme proposé pour le circuit de contrôle proprement dit, exigeait une grande quantité d'énergie à prélever de courants alternatifs, du fait de la grande consommation de courant du redresseur en pont et de la résistance en charge qui y était associée. Le tube amplificateur devait nécessairement être du type thermionique et exigeait donc un courant de chauffage constant aussi longtemps que 'le récepteur de signaux était en usage. De plus, certains tubes de ce type exigent un certain temps de chauffage avant d'être en état de fonctionner.
Dans le cas où les connexions sont établies. dételle manière que le courant de chauffage est appliqué seulement pendant la période pendant laquelle le récepteur de signaux doit fonctionner, il y a lieu de prévoir des dispositifs pour appliquer le courant de chauffage quelque temps avant la mise en fonction du détecteur, ce quien certains cas est difficile à réaliser.
Il ést donc avantageux d'établir un récepteur de signaux qui réagit pour des signaux à basse tension, sans qu'il soit fait usage d'un tube thermionique. b) Le récepteur de signaux connu comporte un transformateur exécuté sous la forme de bobine hybride équilibrée. Le degré de précision avec lequel les bobines hybrides doivent être construites est considérable et leur prix de revient élevé.
Il est par conséquent désirable d'établir un récepteur de signaux dans lequel il peut être fait usage de transformateurs d'un type plus simple. c) Des difficultés ont été rencontrées lors de l'emploi du tube thermionique du fait que quand le tube thermionique est surchargé à cause de la réception de pointes de courant intense. dans un des deux circuits de signalisation ou pour tout autre cause, le tube thermionique ne laisse pas passer de courants alternatifs, même si les deux courants proviennent de sources différentes,
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alternatifs s'ensuit de sorte que des potentiels/sont appliqués à sa grille. Il s'ensuit que le récepteur opère indûment .
La présente invention est décrite en rapport avec le dessin sur lequel :
La figure 1 montre le principed'application du récep- teur pour signaux discriminateurs, comme connu d'après le brevet belge 444.713; et
La figure 2 représente une forme particulière d'exécu- tion du récepteur de signaux, d'après la présente invention.
Afin de faciliter la compréhension du fonctionnement du nouveau récepteur designaux, il y a lieu de rappeler brièvement le fonctionnement du récepteur des signaux de discrimintion connu (voir figure 1).
La figure 1 montre un fil de signalisation f, à l'ex- trémité duquel différents signaux peuvent être envoyés, au moyen des contacts de signalisation C1, C2 C12, à un récepteur de signaux R, lequel est raccordé à l'autre extrémité du fil de si- gnalisation. Chaque contact de signalisation C1 .... C12 est rao- cordé à une source faisant partie d'un groupe de sources différen- tes de courants alternatifs Ss1, Ss2 SS12, lesquelles dif- fèrent entre elles par au *oins une de leurs caractéristiques élec- triques (tension, fréquence, angle de phase).
Le récepteur de signaux comprend un dispositif discri- minateur Co auquel est raccordé d'un côté le fil de signalisation f , tandis qu'à l'autre extrémité il peut être raccordé une source de courant de comparaison, cette connexion étant établie, par exem- ple au moyen d'un commutateur, à une source d'un certain nombre de sources de courant de comparaison Sc1, Se? ...... sa,2. Ces.dites sources de courant de comparaison diffèrent également entre elles par une de leurs caractéristiques électriques, mais chacune d'elles correspond dans toutes ses propriétés avec une des sources de courant de signalisation Ss1 .....
Sa 12
Le but du dispositif discriminateur Co est de compa- rer les caractéristiques électriques des deux sources de courant
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qui y sont raooordées, de telle manière que si à un moment oueloon- que la source de courant de signalisation correspond dans toutes ses caractéristiques électriques avec la source de courant de com- paraison raccordée simultanément, le récepteur de signaux R opère et un relais de signalisation SR est excité. Si l'on suppose que la source de courant de comparaison Sc1 est connectée, alors le récepteur de signaux fonctionnera seulement quand le contact de signalisation C1 est fermé, ce qui raccorde la source de courant de signalisation Ss1.
De la même manière si la source Sc2 est con- nectée, le récepteur fonctionnera seulement quand le contact C2 est fermé.
Il est clair que si la distance le permet il peut être fait usage pour les sources Ss1 à Ss12 et Sc1 à Sc12 d'un même jeu de sources de courants.
Un exemple d'exécution basé sur ce principe fait usage de 12 sources de courants de même fréquence et de même potentiel, mais dont l'angle de phase est décalé d'un multiple de 30 l'un par rapport à l'autre. Ceci permettrait la transmission de 12 ' signaux différents- par le même fil. Ce nombre peut facilement. être augmenté en utilisant un deuxième jeu de sources de courants ayant également entre elles la même fréquence et la même tension et également' déphasées d'un angle multiple de 30 l'une par rap- port à ltautra, mais qui diffère du premier jeu de 12 sources de courants par le potentiel; ains par exemple le premier jeu peut être établi à 2 Volts et le deuxième jeu à 3 Volts.
D'autres fa- çons d'obtenir un grand nombre de signaux différents sont à la portéedu technicien.
La description (lui suit se réfère à la figure 2 et décrit le fonctionnement d'un récepteur de signaux d'après la prés ente invention.-
La source de courant de signalisation est raccordée par exemple au primaire 1 du transformateur Tr1 et la source de courant de comparaison au primaire 4 du transformateur Tr2. Chacun des deux transformateurs possède deux enroulements secondaires qui sont
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raccordés entre eux de telle manière que, quand la même source de courants alternatifs est raccordée aux deux transformateurs Tri et Tr2 , la tension induite dans l'enroulement 2 est en opposition avec la tension induite dans l'enroulement 6 et qu'en même tempsles enroulements 3 et 5 sont en opposition, de sorte que la somme des tensions induites dans chaque paire d'enroulements secondaires connectés en série s'annule.
Comme il est montré à la figure 2, une extrémité des enroulements 2 et 5 est raccordée avec une source de courant continu et une extrémité des enroulements 3 et 6 est raccordée à travers les ré -sistances Re1,Re2, chacune à une des cathodes Cal et Ca2 du tube à décharge T1 d'un type à cathode froide. Il est clair que si des sources de courants alternatifs identiques sont raccordées aux enroulements 1 et 4, il n'y aura pas de différence de potentiel entre les deux cathodes de Cal et Ce 21 mais ces deux électrodes seront toutes deux au potentiel de la batterie ( -150 Volts).
Admettons que pour mettre le récepteur en état de recevoir les signaux, une source de courant de comparaison est raccordée au primaire d'un des deux transformateurs Tr1 ou Tr2. Le potentiel induit dans les enroulements 2 et 3 ou 5 et 6 est alors transmis aux oathodes Cal et Ca2. Le sens de ces potentiels est tel que Ca1 devient plus positif et Ca2 devient plus négatif, ou vice-versa. Le rapport de transformation entre le primaire et le secondaire des deux transformateurs Tr1 et Tr2 est suffisamment élevé pour que le potentiel appliqué entre les deux cathodes Cal et Ca2 soit suffisant pour ioniser l'espace de décharge de contrôle entre les deux électrodes, ce qui amorce l'espace de décharge principal entre une de ces électrodes et l'anode An1 qui est reliée à la terre à travers la résistance Re3.
L'effet combiné de la présence simultanée dans le circuit de cathode d'une source de potentiel continu et de potentiel alternatif est le suivant.
Supposons un moment où il n'y a pas de différence de potentiel alternatif entre les deux cathodes, alors il n'y a pas de décharge entre ces deux cathodes étant donné que la différence de potentiel entre l'anode et les cathodes, constituant l'espace principal de décharge, est insuffisant- pour provoquer l'amorçage . A partir
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du moment ou une différence de-potentiel suffisante est appliquée entre les deux cathodes, une décharge d'amorçage a lieu qui provoque à son tour une décharge entre une des cathodes et l'anode.
Pendant la demi-période pour laquelle, la cathode Cal devient plus négative et la cathode Ca2 plus positive , la décharge passe/iniquement de
Ca1 à l'anode parce que cette cathode est au potentiel le plus élevé par rapport à l'anode. Pendant la demi-période du courant alterna- tif pour laquelle Ca2 est plus négative et Cal plus positive, le courant circule uniquement de la cathode Ca2 vers l'anode. Il s'en -suit qu'un oourant oontinu pulsatoire traverse la résistance Re3.
La résistance Re3 est shuntée par un condensateur 0 qui est chargé à un potentiel qui peut être déterminé comme suit.
On admet qu'au moment ou le potentiel alternatif passe par ,sa valeur maximum, la différence de potentiel entre les deux catho -des Ca1 et Ca2 n'atteint pas ce maximum mais est égale à la ten- sion d'amorçage de l'espace de décharge de contrôleentre lesdeux . cathodes. On peut admettre ainsi que cette tension atteigne par exemple 60 Volts. Si la valeur maximum de,la tension alternative atteint par exemple 110 Volts ,la différence entre cette dernière valeur et 60 Volts est absorbée par les deux résistanoes Rel ,et Re2, de sorte que le potentiel de Ca1 augmente par exemple de 30 Volts tandis que le pôtentiel de Ca2 baisse de 30 Volts par rapport au potentiel existant à l'origine et qui était de -150 Volts.
Le potentiel par rapport à la terre de ces cathodes est donc -180 V. et -120 V., si l'on admet que le potentiel continu est de -150 V.
Or la tension d'anorçage de l'espace de décharge principal est inférieure à 180 V. mais supérieure à 150 V. Dans ces conditions un courant s'établit uniquement entre la cathode Ca1 et l'anode An1, et le potentiel de l'anode An1 croit d'une quantité qui dépend de quatre facteurs : la valeur du potentiel continu, la valeur de la résistance Re1, la tension d'entretien de l'espace de décharge principal entre la cathode Cal et l'anode An1 et la valeur de la résitance Re3.
On'peut admettre que Re3 a une résistance très
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élevée comparée à Re1 et dans ce cas le potentiel de l'anode croit jusqu'à une valeur qui correspond à -180 V. diminuée de la tension d'entretien de l'espace de décharge principal entre la cathode Ca1 et l'anode An1 ; dans le cas considéré 180 - 75 = 65 V. , si l'on admet 75 V. comme tension d'entretien. Il s'ensuit que le potentiel de l'anode passe de zéro à -115 V. Le condensateur 0 est donc chargé à cette tension, et la valeur de ce condensateur est choisie de telle manière que son potentiel de charge ne baisse que très faiblement entre deux maxima de tension, de sorte que l'anode Ani est mairtenue pratiquement au potentiel de -115 V. aussi longtemps que des potentiels alternatifs sont appliqués aux cathodes du tube T1.
D'autre part, il est fait usage d'un deuxième tube à cathode froide T2 dont l'électrode de contrôle Ce 2 est reliée à l'arc -de An1 du tube T1. Dans les conditions décrites plus haut, cette électrode de contrôle 'est maintenue également au potentiel de -115 V.
Ce tube T2 est donc maintenu désamorcé parce que la différence de potentiel entre l'électrode de contrôle Ce2 et la cathode C3 est insuffisante pour amorcer l'espace de décharge de contrôle entre ces deux électrodes.
Supposons qu'un courant de signalisation soit appliqué à l'un des transformateurs en même temps que le courant de comparaisor est appliqué à l'autre transformateur. Quand les deux sources de courant ne sont pas identiques, il en résulte que les tensions induites dans les enroulements secondaires 2, 3, 5 et 6 ne s'équilibrent pas de sorte qu'une différence de potentiel subsiste entre les deux c;athodes Cal et Ce.2 du tube T1. Les caractéristiques des différentes sources de courant alternatif sont choisies de telle manière que chaque fois que deux sources différentes sont raccordées simultanément au récepteur de signaux, la différence de potentiel résultante entre les cathodes Ca1 et Ca2 est suffisante pour entretenir l'amor- çage du tube T1 de sorte qu'il n'y a pas de modification dans l'état de chose décrit plus haut.
Si l'on admet.maintenant que les deux sources de courant raccordées ont toutes leurs caractéristiques identiques, il en résulte
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qu'il ne se produit pas de différence de potentiel entre les deux cathodes Cal et CA2,et que les deux sont ramenées , par consé- quent, au potentiel de -150 Volts. La décharge dans le tub-e T1 est alors interrompue, étant donné que la différence de potentiel main- tenue entre les cathodes et l'anode à -115 Volts, comme expliqué plus haut , pour le condensateur C ne suffît pas pour entretenir la décharge . Le condensateur C se décharge alors lentement dans la résistance Re3, et le potentiel de l'anode tombre progressi- vement de -115 Volts au potentiel de terre.
Cette baisse de po- tentiel est ralentie par un choix approprié des valeurs de 0 et de Re3 de manière à permettre au tube T1 d'être entièrement déio- nisé. S'il n'en était pas ainsi, le retour du potentiel de 150 V. suffirait pour rétablir la décharge.
La baisse du potentiel aux bornes du condensateur C modifie en mme temps le potentiel-à l'électrode de contrôle Ce2 du tube T2, de sorte que la différence de potentiel entre cette électrode et la cathode Ca3,augmente. Dès que cette différence de potentiel at- teint la tension d'amorçage de l'espace de contrôle du tubeT2, ce tube est ionisé et un courant circule entre la cathode Ca3 et l'a- node An2 qui traverse le relais SR lequel est relié en série avec l'anode An2 ,et la terre; ce relais est alors excité.
Le temps qui est nécessaire pour la déionisation complète du tube Tl et l'ionisation du tube T2, comme décrit ci-dessus, au moment où le courant de signalisation et le courant de référence deviennent identiques, dépend en grande partie des valeurs des éléments constitutifs du circuit..Par un choix judicieux de ces éléments il est possible d'obtenir un fonctionnement très rapide du relais de signalisation.' Il a été trouvé possible par exemple en employant du courant alternatif à 450 périodes par seconde de faire fonctionner le relais SR endéans 0,8 à 1,5 milliseconde après le moment ou les deux sources de courant utilisées étaient 'devenues identiques .
Il est clair que les inconvénients inhérents aux récepteurs de signaux antérieurement connus sont éliminés par la présente invention.
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De plus il est évident que l'invention n'est pas limitée à la forme particulière d'exécution montrée figure 2, mais que bon nombre de variantes d'exécution sont possibles.
Ainsi au lieu de faire usage de tubes à cathode froide à troisélectrodes pour le tube T1, il peut être fait usage de deux tubes à 2 électrodes, ou même d'un tube à deux électrodes si une alternance de la tension alternative seule est employée, au lieu des deux alternances. De plus, au lieu des deux transformateurs montrés au dessin il peut être fait usage de transformateurs du type décrit dans le brevet belge 444.715, tandis que les tubes à décharge à remplissage gazeux et cathodes frpides peuvent être remplaoés par des tubes à cathode chaude (thyratrons).
REVENDICATIONS.
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