<Desc/Clms Page number 1>
"Régulateur de -température avec résistance dépendante. de la tem- pérature et formant organe sensible avec amplificateur thermique et retour thermique."
Cette invention concerne les régulateurs de température uti- lisant comme organe sensible une résistance dépendante de la tem- pérature. Les organes.sensibles de ce genre sont connus sous le, nom de thermomètres à résistance et peuvent commander un imstru- ment de réglage approprié soit grâce à des montages en pont, soit directement par un montage de 'la résistance en série,. Les instru- ments de réglage dont il est question ici sont lesgalvanomètres à contacts, les relais différentiels ou les wattmètres à contacts Ferra ris.
Les régulateurs de température de construction connue de .ce genre nécessitent des instruments de réglage extraordinairement sensibles. En effet, les métaux qu'on emploie en.pratique pour . constituer les thermomètres à résistance ne présentent qu'un coef- ficient de température relativement faible, de sorte que les chan- gements de résistance de ses'thermomètres à résistance ne jouent qu'à l'intrieur de'limites étroites,
Suivant l'invention, la sensibilité du régulateur de tempé- rature est augmentée de façon simple sans nécessiter d'instru- ment de réglage plus-'sensible,
autrement dit on réalise une "am- plification thermique" en plaçant dans le circuit de la bobine de l'instrument.'de réglage.au moins une seconde résistance dépens / dante de la température.
Le dessin annexé représentequelques exemples de réalisation de l'invention.
1 -
<Desc/Clms Page number 2>
La figure 1 est une vue montrant le montage usuel d'un thermomètre à résistance.
Les figures 2 et 4 à,7 sont des vues montrant des thermomètres à résistance avec amplification thermique.
La figure 3 est une vue schématisant par un diagr.amme le perfectionnement que permet d'atteindre la nouvelle disposition.
La suite de cette description se rapporte à l'utilisation d'Un wattmètre à contacts Ferraris comme instrument de réglage, mais on peut tout aussi bien utiliser un relais différentiel ou un galvanomètre.
Dans la fig. 1 est représentée en principe la disposition usuelle de l'organe 1 sensible à la température qui est monté en série avec la bobine 2 de l'instrument. Toute variation de température agissant sur l'organe sensible 1 détermine une variation de sa résistance et par là même une variation du courant.
Pour une variation de température déterminée se mani- festant sur l'organe 1 la variation de courant obtenue est d'autant plus grande que le rapport de la résistance de cet organe et de la résistance de la bobine 2 de l'instrument est lui-même plus grand.Pour constituer la résistance de l'organe sensible, on peut employer n'importe quelle matière ayant un coefficient de température aussi élevé que possible qui est positif, par exemple dans le cas des métaux, ou négatif, par exemple dans le cas du charbon ou des semi-conducteurs électroniques. Dans le diagramme de la fig. 3, la courbe a représente le pourcentage d'accroissement du courant pour une augmentation de la résistance de l'organe sensible de 10% en fonction du rapport de la puissance dans la résistance de cet organe et de la puissance dans la bobine de l'instrument annonceur.
Le principe de l'amplificateur thermique est représenté dans la fig. 2. Il consiste à monter une résistance 3 dépendante de la température (par exemple une lampe à incandescence à filament métallique) en parallèle avec la bobine 2 de l'instrument annonceur. Le mode de fonctionnement de cet appareil est le suivant Si la résistance'de l'organe 1 sensible à la température,
<Desc/Clms Page number 3>
s'accroît, le courant baisse dans la bobine 2 et dans la lampe
La température de son filament incandescent baisse donc ainsi que la résistance de ce filament, de sorte que le courant qui passé à travers l'organe sensible 1 se répartit autrement,
' en ce sens qu'il en passe davantage dans la résistance 3'qui dépend de la température et moins dans la bobine'2 de l'instru- ment, La variation originelle de courant dans la bobine 2 de cet instrument est donc. amplifiée. Par suite de la variation de résistance de la lampe 3,,Il passe alors un courant total plus important que si la résistance demeurait la même, ce qui a pour conséquence que la chute de tension dans l'organe sensible à la température est- plus grande et qu'ainsi le courant de bobine est, encore réduit.
Grâce à la mise en circuit de la résistance 3 qui dépend de la température, la puissance de 1'organe 1 sensible à la température est alors accrue., Si l'appareil doit procurer un ' avantage, il faut que l'amplification relative soit plus grande que l'effet qui serait obtenu pour la même puissance de cet organe sans amplificateur thermique. Une comparaison entre les deux appareils doit donc trre effectuée en tablant sur le même rapport entre.la puissance de l'organe sensible et la puissance de la bobine.
Dans le.diagramme de la fig. 3, la courbe b met en évidence une pareille comparaison en,utilisant une lampe à incandescence à filament métallique, comme amplificateur thermique, pour une température de filament de'Tordre de 500 c. et un rapport de 1 : entre la résistance de la bobine et la résistance de la lampe.
Le tracé de cette courbe montre qu'on.obtient une amplification s'élevant dans le cas le plus favorable à 18% environ et qui, ' quand le rapport entre.la puissance de 1''organe sensible et celle de la bobine -augmente,' s'élève rapidement à des valeurs élevées.
L'amélioration obtenue par l'amplificateur thermique est repré-' sentée, en outre, dans la fig. 3 par la courbe c pour laquelle sert l'échelle de droite,
<Desc/Clms Page number 4>
On obtiendra un effet d'amplification analogue.en montant une résistance dépendante de la température avec coefficient de température négatif en série avec un organe sensible à .la température et avec la bobine de l'instrument annonceur. Comme l'amplificateur fonctionne dans l'air, sa variation de température est relativement grande pour uno variation de courant déterminée, de sorte que sa résistance: varie fortement aussi et qu'un grand effet d'amplification est obtenu.
L'appareil d'amplification thermique décrit possède encore l'inconvénient de dépendre de la température puisqu'il est exposé à la température variable de l'ambiance', On pourrait y parer en logeant cet amplificateur dans un carter à température constante. Mais une solution bien plus simple consiste dans l'application d'un deuxième amplificateur semblable monté dans le circuit de la deuxième bobine du wattmètre à contacts Ferraris.
Les deux amplificateurs agissent alors en antagonisme, ce qui supprime la dép3ndance à la température. Grâce au montage opposé des deux bobines du wattmètre à contacts Frraris, l'appareil est, en outre, indépendant de la tension. Mais la disposition décrite possède encore un autre avantage :- On sait, en effet, qu'à chaque régulateur de température sur la précision duquel sont fondées de grandes exigences, il faut un conducteur de retour. Celui-ci assure un ajustement temporaxire de la valeur obligatoire réglée qui, une fois effectuée la correction de la température déterminée, disparait à nouveau. Or l'introduction d'un retour est chose très facile à réaliser dans l'appareil décrit.
Si, dans ces conditions, on chauffe la résistance faisant office d'amplificateur thermique à l'aide d'un enroulement chauffant séparé,il se produit une variation du courant parcourant la bobine, ce qui équivaut à un décalage de la valeur obligatoire.
Si l'on met fin à ce chauffage, ce dacalage disparaît à nouveau.
Il suffit maintenant d'établir ou d'interrompre ce chauffage dans chaque cas à travers le contact de l'instrument annonceur pour obtenir le retour désiré. Cet instrument est prématurément )
<Desc/Clms Page number 5>
rappelé en arrière par suite du décalage de la valeur obliga- toire causé par le chauffage de l'amplificateur thermique et débranche son contact avant que ceci ne se produise sous l'influence de la variation de température du milieu réglé.
On obtient de cette façon pour un régulateur à action brusque un retour rigide et pour un régulateur à/action progressive un retour élastique.-. L'amplitude du retour est donnée'par la puissance chauffante dé l'amplificateur thermique et le temps du retour par sa durée de refroidissement. tes deux facteurs peuvent être modifiés à seule fin que le régulateur puisse être adapté à chaque objet.
Dans la fig. 4 est,représentée une, disposition conforme à l'invention dans laquelle 1 désigne l'élément sensible à la température qui est monté en série avec la bobine 2 de l'ins- trument annonceur. .En;parallèle avec cette bobine 2 est montée la résistance' 3 dépendante de la température et ,désignée sous. le nom d'amplificateur thermique, à coefficient de température positif,, Cette résistance 5 peut ètre chauffée par l'enrou- lement chauffant 4 formant conducteur de retour qu'on peut mettre sous tension par l'intermédiaire du contact 6 de l'ins-, trument annonceur.
La. deuxième bobine 21 de cet instrument est,montée, en série avec uen résistance réglable 5 qui sert à l'ajustement de la température réglée désirée et on parallèle avec l'amplificateur thermique 31 qui peut être chauffé par l'enroulement chauffant 41 qui peut également être mis sous tension par l'intermédiaire du contacteur 6 de l'instrument annonceur. C'est par de contacteur 6 qu'est actionné, au surplus/l'organe de réglage S dans la direction'.désirée.
Dans la fig. 5 est représentée une disposition analogue à celle que montre la fige 4 mais avec cette différence toutefois , que les amplificateurs thermiques 3 et 51 présentent un coef fiaient de température négatif;,
Dans'la fig. 6 est,également représentée une.disposition analogue à celle que montre la fig. 4 mais les amplificateurs thermiques 3 et 31 ont ici un coefficient positif ,alors que les
<Desc/Clms Page number 6>
amplificateurs thermiques 8 et 81 ont un coefficient négatif.
Le mode de fonctionnement de ces dispositions sera Compris sans autres explications à l'aide de celui de la disposition de principe suivant la,fig. 2.
Si l'on utilise comme instrument de réglage un wattmètre à contacts Ferraris, sa sensibilité est donnée par sa puissance de départ depuis l'immobilité et celle-ci à son tour par le frottement d'adhérence. On peut obtenir ainsi une sensibilité déterminée. Si l'on veut encore laugmenter, ceci est possible grâce au moyen suivant ;On accouple le système mobile de 'l'instrument annonceur avec un ressort, de façon qu'à chaque variation du moment de torsion corresponde une variation de l'angle de rotation. A l'aide d'un commutateur à temps désigné par 10 dans la fig. 7, on met alors en circuit l'un et l'autre des deux conducteurs chauffants formant retours selon une puis- sance de chauffe réduite, ce qui imprime au système mohile une oscillation périodique.
L'ajustement de cette puissance de chauffe réduite est assuré par la résistance réglable 11. Les distances des deux contacts du wattmètre à contacts peuvent ici être choisies assez petites pour que,, sans un décalage de la valeur obligatoire, il ne se produise encore aucun contact mais que celui-ci ait lieu dès que le plus petit décalage se manifeste, De cette façon, on n'est pas opligé de surmonter tout d'abord le frottement dû à l'adhérence dont l'effet est supprimé au contraire par l'oscillation mécanique imprimée au système. Il s'en suit un accroissement de la sensibilité de l'ensemble de l'appareil.
L'appareil de réglage décrit possèdediverses possibilités d'application. C'est ainsi par exemple qu'une température peut être maintenue constante soit par réglage brusque avec retour rigide, soit par réglage progressif avec retour élastique. Par ailleurs, on peut ajuster un température réglée en fonction d'une deuxième température en montant à la place de la résistance de réglage 5 un deuxième organe sensible à la température.
<Desc/Clms Page number 7>
L'appareil de réglage'décrit se prête, en outre, à la-- télé-indication d'une température en substituant au wattmètre contacts Ferraris un wattmètre avec échelle de températures,
Si l'on utilise ici un deuxième organe sensible et un deuxième. instrument, on peut obtenir un signal de retour; Il est également évident qu'un télé-réglage de la température déterminée par réglage à partir d'un endroit convenable peut être obtenu sans difficultés.