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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la société dite: N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN Dispositif servant à mesurer des fréquences. Demande de brevet hollandais en sa faveur du 19 Août 1943.
La présente invention concerne un aispositif servant à mesurer des fréquences, dans lequel un condensateur est chargé et déchargé à travers une résistance et est déchargé et chargé périodiquement, avec la fréquence à mesurer, à travers un tube à décharges électriques, de préférence un tube à remplissage gazeux, le courant moyen de charge ou de décharge donnant une mesure de la fréquence à mesurer.
Dans les fréquencemètres de ce genre, dans lesquels le condensateur se décharge périodiquement avec la fréquence à mesurer, si le condensateur est chargé à une tension déterminée et ensuite déchargé à une autre tension déterminée, la quantité d'énergie débitée à chaque décharge et absorbée à chaque charge est toujours égale, indépendamment de la fréquence avec laquelle les décharges et les charges se succèdent. La quantité d'énergie débitée et absorbée par seconde par le condensateur de charge, c'est-à-dire le courant moyen de décharge ou de charge est ainsi une mesure de la fréquence des décharges et des charges.
Pour obtenir une courbe d'étalonnage linéaire, il est désirable que, chaque fois avant le début de la décharge, le condensateur se charge jusqu'à une tension déterminée de valeur toujours égale. A cet effet, il est connu de donner à la constante de temps du circuit de charge du condensateur une valeur assez 'réduite pour que la charge du condensateur pour la plus haute fréquence à mesurer soit terminée dans le temps qui s'écoule ,entre deux décharges consécutives. Lorsque la fréquence à mesurer augmente, il en résulte des valeurs de plus en plus faibles de la résistance de charge et du condensateur de charge. Toutefois, le condensateur de charge ne peut naturellement pas avoir une valeur inférieure à la capacité de commutation du tube à décharge.
La diminution/de la résistance de charge est également limitée, parce que le courant de charge doit être faible par rapport au courant de décharge. En fait, le courant de charge qui continue s'écouler pendant la décharge, s'oppose à la décharge. Si, par suite de l'utilisation d'une trop faible résistance de charge, le courant de charge n'est pas faible par rapport au courant de décharge, la décharge ne s'effectue pas aussi rapidement que l'exige la mesure de fréquences élevées. Par conséquent, la plus haute fréquence qu'on peut encore mesurer avec ce dispositif est restreinte. Lorsqu'on utilise un tube à décharge à remplissage gazeux, dont on fait usage de préférence pour les fréquencemètres de ce genre la résistance de charge doit avoir, en outre, une valeur minimum déterminée en vue de réaliser une extinction automatique du tube à décharge.
Des considérations analogues s'appliquent aux fréquencemètres dans lesquels le condensateur de charge est chargé avec la fréquence à mesurer.
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Suivant l'invention, on peut éviter en partie les inconvénients mentionnes au sujet du proportionnement des circuits de charge et de décharge du condensateur en montant un limiteur de tension en parallèle avec le condensateur. L'application de cette disposition permet ainsi de'mesurer des fréquences relati- vement élevées sous des conditionsinchangées pa.r ailleurs.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre codent l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 représente un mode de réalisation d'un dispo- sLtif suivant l'invention.
La fig. 2 est relative au fonctionnement du dispositif représenté sur la fig. 1.
Le montage représenté sur la fig. 1 comporte un condensateur 1 mis d'un côté à la terre, qui est chargé par la source de tension 2 à travers une résistance 3 et qu'on peut décharger avec la fréquence à mesurer à travers une triode 4 à remplissage gazeux et une résistance 5 interposée entre la cathode de ce tube et la terre. A cet effet, les oscillations dont il s'agit de mesurer la fréquence sont amenées à la grille de commande du tube 4 au moyen des bornes de raccordement 6 et d'un condensateur de couplage 7. On applique a la grille de commande du tube 4, à travers une résistance de fuite 9, un potentiel de polarisation négatif emprunté a la batterie 8. Les oscillations amenées aux bornes 6 sont, de préférence pulsatoires, les impulsions étant produites a la grille du tube avec une polarité positive.
Dans ce montage il existe aux bornes du condensateur 1 une tension V dont la variation est représentée en fonction du temps t par la courbe abd sur la fig. 2. Sur cette figure, V1 désigne la tension de la source de tension 2; on a supposé, de plus, qu'au moment t = 0 la décharge précédente du condensateur 1 à travers le tube 4 vient d'être terminée. La décharge suivante commence après un laps de temps t2 et est terminée au moment tz. La charge varie selon une fonction e ; la courbe abd s'approcheas ymptotiquement de la tension V1 et cela d'autant plus vite que la constante de temps du circuit de charge constitué par la résistance 3 et le condensateur 1 est plus petite.
Si, comme on l'a .déjà dit, on exige en rapport avec la linéarité de la courbe d'étalonnage que le condensateur 1 se charge chaque fois a la même tension il faut que, comme il ressort de la fig. 2, la construite de temps du circuit de charge soit considérablement plus petite qu'une période (t2) de la plus haute fréquence à mesurer.
Selon l'invention, pour permettre la mesure de fréquences supérieures a celles d'une période t2, tout en conservant la même constante de temps du circuit de charge, on a relié en parallèle avec le condense leur 1 un limiteur de tension constitué par le montage en série d'une diode lU et d'une source 11 de tension ae polarisation, dont la tension est inférieure a celle de la source 2 et est représentée par l'ordonnée V2 sur la fig. 2. Du fait que la tension maximum qui Deut se produire aux bornes du condensateur 1 est limitée par la diode 10 à une valeur pratiquement égale a la tension V2, la charge et la décharge du condensateur 1 s'effectuent selon la courbe ace.
Il ressort de la fig.2 que, dans ce cas, la durée de charge tl requise au minimum peut être considérablement plus faible que la durée de charge t requise dans le dispositif connu, de sorte qu'on peut mesurer des fréquences plus élevées qu'il n'est possible avec le dispositif connu.
Dans les dispositifs suivant l'invention, on peut prendre sur la résistance 5 intercalée dans le circuit de décharge du
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condensateur 1 une tension dont la valeur moyenne est proportionnelle à la fréquence à mesurer. Comme il est indiqué sur la figure, on place cette résistance, de préférence, dans le conducteur cathodique du tube 4 de maière a pouvoir la mettre à la terre, ce qui facilite, entre autres, l'amplification de la tension produite aux bornes de la résistance.
L'utilisation de la résistance cathodique 5 sans plus entraîne cependant l'inconvénient que la forte impulsion du courant de décharge du condensateur 1 produit une haute tension inverse aux bornes de la résistance 5, qui contrarie ou retarde la décharge, ce qui est fort indésirable en particulier pour les hautes fréquences à mesurer. Selon l'invention, on peut obvier à cet inconvénient en prévoyant un condensateur 12 qui shunte la résistance 5 et qui neutralise l'impulsion du courant de décharge du condensateur 1.
De préférence, la constante de temps du montage en parallèle de la résistance 5 et du condensateur 12 est assez grande par rapport au temps de décharge du condensateur 1 pour que le condensateur 12 soit chargé à une tension considérable à la fin du temps de décharge du condensateur 1. La tension qui existe aux bornes du condensateur 12 est amenée avec une polarité négative à la grille du tube 4, ce qui facilite l'extinction rapide du tube à la fin de la décharge.
Il importe dans ce cas que la constante de temps soit petite par rapport à la durée de charge minimum (tl) du condensateur l, c'est-à-dire la durée pendant laquelle le tube 4 est bloqué périodiquement à la fréquence maximum à mesurer afin d'empêcher toute tension qui pourrait éventuellement encore exister aux bornes du condensateur 12 à la fin de la durée de charge de gêner la d'écharge du condensateur 1.
Pour une valeur élevée de la fréquence maximum au'on .doit encore pouvoir mesurer, on ne peut satisfaire à l'exigence d'une constante de temps suffisamment réduite que par une réduction de la résistance 5, parce que'le condensateur 12, sans qu'il existe une tension élevée à ses bornes, doit neutraliser l'impulsion du courant de décharge du condensateur 1 et doit donc être de même grandeur ou, de préférence, plus grand que le condensateur 1.
Cependant, une réduction de la résistance 5 entraîne une tension de sortie plus faible. On peut obvier, jusqu'à un certain point, cet inconvénient en montant en série avec la résistance 5 une faible self L (non représentée sur la fig. 1), de manière que le condensateur parallèle 12 shunte à la fois la résistance 5 et la self L. Il en résulte aux bornes de la self à la fin de la décharge du condensateur 1 une tension qui favorise et ainsi accélère la décharge du condensateur 12. La valeur de la self peut être environ égale à la valeur donnée par la formule:
L = 0,4 R2 C où R et C désignent respectivement les valeurs de la résistance 5 et du condensateur 12.
L'utilisation d'une self permet une plus grande constante de temps du condensateur 12 et de la résistance 5, de sorte qu'on peut donner à la résistance 5 une valeur plus élevée et obtenir ainsi une tension de sortie plus élevée.
Lorsqu'on utilise une self L, on peut prendre aux bornes du condensateur 12 une tension directement proportionnelle à le. fréquence à mesurer, parce que la valeur moyenne de la tension aux bornes de la self est nulle, de sorte que la tension moyenne du condensateur 12 est égale à celle de la resistance 5.
Le condensateur 12 peut aussi constituer un élément d'un filtre qui comporte en outre, par exemple, une résistance 13 et un second condensateur 14 et qui sert à l'égalisation, de la tension pulsatoire produite aux bornes de la résistance 5. On
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peut prendre une tension de sortie égale à la valeur -moyenne '8 la dite i<;1->zi:.in, P u:: bornes (le raccordement lE du condensateur 14.
Le i'réc 1J 811ce.not.re 21Ü v::,n.t l'invention est oarticuliërerttent oropre a 1.-. <Ïc,1loJ.\Ü2tion d'une oscillation pulsatoir0 0:1 la fréquence des impulsions varie selon un signal modulateur. A cet 8ffstp j lec i.?; hl.3.C27"; à (.::ll'7C9L7 Ler sont amenées aux bornes (-) et le signal modulateur lüut être iris sur les bornes 15.
Le filtrer 12, 11, 14 ;:ois alors avoir une valeur telle que les sous si;lJ'" 6u signal ,ilGCl!!l'atL7é' ne Sai.c:lt du oin2 pas atténues de façon s en ci blé. ç'.sl. jr ;-, v1l(-) 3'v:l'!tiai^. linéaire entre le courant 11 :l"8n ruj )35::-<:' par 1'' :;iJch 10 et la fréquence des impulsions amenées <1J; bornes 6, on peut ussi prendre une tension directement pro00rtionnelle à la fréquence à mesurer, sur la résistance ? 2 intercalée d'/nr' le circuit 3<p charge du condensateur l, parce-:
;:1Je, dans ce cas, par la superposition du courant de charge au condensateur CrOiSf.811t lim:Flire,;ent avec la fréquence et du courant de diode décroissant avec la fréquence, il se présente aux bornes de la
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rc-sist,,nce 3 une tension moyenne qu'on peut imaginer être connod'une CO,l11)OSante indépendunte de 12. fréquence et d'une COCipOSF,nte directe:rent proportionnelle à la fréquence. Si on le désire, on peut supprimer- 1 co,,ip,,Ds,5jnte indépendante de la fréquence en utilisant un condensateur de blocage. Comme, de façon genérale, la résistance anodique 3 est supérieure à la résistance cathodique 5, on peut ordinairement prendre une tension d.e sortie plus élevée
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sur la résistance ,..enuionne en premier lieu.
Il est aussi possible de prendre la tension de sortie à la fois sur les deux resistances; dans ce cas on peut obtenir une tension de sortie aquilibrèe par rapport à la terre.
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