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SYSTEMES D'INDICATION ET De COAMANDE A DISEANCE.
La présente invention concerné des systèmes d'indication et de com- mande à distance e't no tamment des systèmes de transmission électrique unilatê- rale permettant le transfert par voie électrique du couple d'un organe trans- metteur à un organe récepteur,avec ou sans modification de l'importance de ce . couple, le déplacement angulairedu récepteur étant ainsi asservi à celui du transmetteur .
L'invention a notamnent pour objet de prévoir des ensembles de trans- mission à distance de mouvements quelconques de ce genre,qui assurent d'une façon continue,entra certaines limites de fréquence et de tension,la fidélité de reproduction des déplacements angulaires suivant une loi déterminée/st la non réversibilité de l'action et de la réaction,
Un autre objet de l'invention,est de prévoir de tels ensembles dans lesquels les liaisons électriques par frottements,existant dans les dispositions usuelles,sont réduites à des,valeurs, très faibles ou même complètement sup- primées ,
Un système dtindication ou de eomnande à distance,mettant en oeuvre
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des caractéristiques de l'invention,comporte un transmetteur et un récepteur en forma de transformateurs dynamiques avec répartition sinusoïdale du champ in- ducteur radial,les champs inducteurs du transmetteur et du récepteur étant dé- phasés d'un angle égal à l'angle de phase ou de décalage interne propre de chaque enroulement induit.
Plus spécifiquement,le transmetteur et le récepteur comportent chacun un inducteur bipolaire et un induit à enroulements diphasés dans le cas d'une commande à distance ou logomêtriques dans le cas d'un transport d'indications.
L'inducteur est prévu avec un plan de symétrie et l'induit de révolution autour d'un axe,les plana'de ses spires étant équidistants. L'inducteur peut être prévu fixe et l'induit mobile ou réciproquement.
L'invention sera exposée en détail dans la description suivante,donné en relation aveo les dessins annexes,dans lesquels ;
La figure I représente la fonce schématisée d'un système de trans- mission à distance par voie électrique d'indications de commande ou de mesure;
La figure 2 donne le diagramme vectoriel général des courants et des champs du transmetteur et du récepteur de 1' ensemble de la figure I;
La figure 3 donne le diagramme vectoriel correspondant dans le cas des transmissions irréversibles'réalisées selon des caractéristiques de l'in- vention.
Les figures 4 à 8,inclusivement,représen tent sous forme schématique divers exemples de réalisation de transformateurs dynamiques pour les systèmes prévus dans l'invention;
Les figures 9 et 10 représentent des circuits,monophasé et triphasé respectivement.pour l'alimentation des systèmes prévus dene l'invention;et,
La figure II représente schématiquement un agencement de relais de Puissance pour systèmes de transmission à distance mettant èn oeuvre des carac- téristiques de l'invention.
Le système représenté sur la figure I comprend un dispositif trans- metteur constitué par deux enroulements diphasés A et B,Plncés dans un champ alternatif unifome H(I) créé par un inducteur,non représenté,que traverse un courant I de pulastion W; et un dispositif récepteur similaire à deux enroule- monte -orthogonaux A' et B' places dans un champ uniforme H(II) de même fréquence
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que le champ H(I) mais orée par l'inducteur non représenté du dispositif récep- teur ..
Les enroulements A,A' et B,B' sont électriquement reliés deux à deux,
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comme indiqué . Les caraetériatiques de chaque ensemble induit sont; ;'R,résis- tance,et L, self-inductance,l'angle de déphasage propre tétant donné par sa tangente de valeur L w/R.
Chaque dispositif pivote autour d'un axe perpendiculaire à la direo- tion du champ inducteur et est monté avec des arrivées de courant ne présentant pas de, couple mécanique directeur ou de frottement appréciables.
Par la constitution marna des inducteurs,ou par l'adjonction d'une
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self sur le transmetteur ou d'une capacité sur'le µécepoeur,ou encore par l'alimentation sur deux phases distinctes d'un circuit polyphasé convenable , ou par tout autre moyen.approprié,'le champ H (il) se trouve décalé en avant
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d'un an.&lefpar1rapport au champ II (I .
Le diagramme vectoriel de l'ensemble de la figure I est représenta sur la figure 2, dans laquelle sont portés les angles que font les différents courants induits avec les champs inducteurs respectifs du transmetteur et du récepteur.
De façon générale,le couple électrodynamique qui agit sur les rotors
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en fonction du déplacement angu7.aireo ; ou e est de la forme : ,"-dM, 0 .TdST (ou de) le 1. cos ( 1.1)
M étant le coefficient d'induction entre l'inducteur et' l'induit, .i le courant induit qui prend naissance dans chacun des enroulements reliés l'un à l'autre'et I.1 est l'angle de chacun des courants induits par rapport au champ inducteur correspondant.
Pour un circuit complet constitué par la liaison du transmetteur au récepteur,figure I, on a :
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1.1 '. lC + MB, ' - avec lâ Mo ( ain e + sln ) et + EL (oos e + oosog%) d'où dM' a M0 (cos 0( - sino( (récepteur) dÓ o
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de Mo (eos oin (transmetteur) de
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D'autre part le courant induit i s'obtient d'après la relation symbolique :
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( R + j .LJA1).1. - j .M.MJ.1 4" d'où i "Gl.I .5 .
Le module de i se calcule en multipliant haut et bas par l'imaginaire conjugée du dénominateur et en prenant la partie réelle de l'expression obtenu
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module de 1 . - ..'###- va 7-1, + 12 (A)"Z' ,
Enfin, I.i est Sangle de chacun des courants induits par rapport aux champs inducteurs correspondantes. Se référant à la figura 2 t
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Avec le récepteur da champ Ii, 1-r -rll - angle du courant induit par la jbransmatteur (1) c..d. sY+ et 1 II - angle du courant induit par le récepteur (II) cy.d; *'Îl + y A7ee le transmtteur de ohamp I, fi - angle du courant induit par le transmetteur I;c.â.d. -H + f et iI 1, angle, du courant induit par le récepteur II,a.â.d.
Il + ,- f III j3
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Par suite , l'expression précédente du couple déviant : 2 IKJ ,/"-.. à * - OEà 1'1.1 #===:.-.'.-7..-'-; . oos (I 1) 8 (ou v' R 2 + -L 2 6) 2 dM d1i! Pour le récepteur, les termes A . et $ M étant nuls tous les deux W d on a tout calcul fait :
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1...1. W c - ##-= ..' (y+f) ,ain ( -) 'R2.+L1J' Pour le transmetteur les termes d,ci 2 . et dbI 8 . $Qa étant nuls, on a d de- de même ,tout calcul fait :
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J .. '2 .1 ... 'j úJ C m - o 0 sin -j') . xin -4 ) f 2- 0 -- ie a aîn (U-() sin -4 ) + L ,, oin -.< )
Si l'on prévoit,selon une caractéristique de l'invention Ù=4, les deux champs sont décales du même angle que le décalage propre des induits.
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li dams 09 085
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M 2 .I i 6: a R ce - 'o' ,. - sin 2 'f. sin Ce -0() V 1\1! :.. L2" et : CL " 0 q.ue 1 que soit e ou,o(.
Le transmetteur ne subit. aucun couple de réaction de la part du ré-
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capteurs La système n'est pas revarsible.
Il apparaît d'ailleurs d'après le diagramme vectoriel de la figure 5, . que dans le cas ou,selon une caractéristique do 1 invantionT:Tan3s de décalage des champs inducteurs r est rendu égal a l'angle de décalage propre des enroule- monts induits ,les courants induits par le champ H (il) du récepteur ne sont plus influences par une action électro-dynamique du champ H I) du transmetteur,
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l'angle oooeresponàqn%y -f+2t/& étant alors deT/8 Ceci suppose évidement que le tension d'alimentation des inducteurs
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est sinusoïdale et que 1!'induation mutuelle entre les enroulements inducteurs et induits varie selon une loi égalemint sinusoldale pour les différentes posi- tions du rotor (inducteur ou induit).
L'invention prévoit en conséquence ,sui- vant certaines de ses caractéristiques ,l'emploi au? transmetteur et au récep-
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teu,2,de,4ispositifs réalisant oette dernière condition at,motanment de structures dont divers exemples de"réalisation sont schématiquement représentés sur les figures 4 à 8.
Ces structures sont établies de façon que l'inducteur présente un plan .de symétrie,que l'induit soit de révolution autour d'un axe et que les plans des spires de l'induit soient équidistantes. Cette dernière disposition devrait
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toutefois entraîner une répartition périphérique à apires,jolntives des obndue- tours constituant les bobinages d'induit . Une telle tdpartitîon,quî peut être normalement utilisée Zorqu'aucune condition d'encombrement n'est.imposée ne saurait convenir dans le cas de dispositifs qui doivent présenter un encombre- ment réduit,ce qui' est le cas dans la plupart des applications possibles de l'invention.
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Salon une caractéristique de l'invention en conséqu3nco,des spires parallèles constituant deux enroulements' diphasés 1 et S,figure 4,sont groupées dans -les encoches d'un noyau d'induit feuîlletà 3quate sections de bobinage
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étant par exemple reparties dans seize encbches. En pratique,cos encoches sont prévues inclinées sur l'axe 4 du rotor et magnétiquement aussi fermées que possible par construction . Les épanouissements polaires 5 et 6 de l'inducteur fixe,également feuilleté de préférence,sont prévus avec un profil excentré par rapport à l'axe 4 de l'induit et déterminé expérimentaient pour assurer la distribution particulière du champ inducteur qui donne la relation sinusoïdale de l'induction mutuelle,et par suite des'courants induits,en fonction de l'angle de rotation du rotor.
Cette réalisation nécessite cependant deux balais au minimum pour les.arrivées de courant,le point commun des enroulements induits étant à la masse. Une variante qui permet d'améliorer le rendant mécanique par réduction des frottements est,selon une autre caractéristique de l'invention ,de prévoir l'induit fixe et l'inducteur mobile. Ainsi; il n'est plus besoin que d'un balai avec un pôle à la masse.
La figure 5 représente un exemple de réalisation de cette variante. les enroulements induits l et 2 sont montés fixes sur un cadre ou un chassis (non représenté) et un inducteur 7 pivotant autour de l'axe 4 est disposé à l'intérieur des enroulements induits et est excité par un enrculement inducteur
8. Ses épanouissements polaires 5 et 6 sont également conformas expérimentale- ment pour assurer la variation sinusoïdale d'induction mutuelle sus-mentionnée.
Dans ces deux exemples,comme dans les suivants,le nombre de paires de pôles de l'inducteur peut être multiplié sans sortir du domaine de l'inven- tion,
Un autre mode de réalisation consiste,selon une autre caractéristique de l'invention , à réaliser l'élit mobile par une ou plusieurs palettes magnétiques, en fer doux ou en un alliage à perméabilité élevée. Dans l'exemple ressente 'sur la figure 6,deux palettes magnétiques 1, et Io sont montées en Z sur un axe de fer ou de propriétés magnétiques analogues Il,formant noyau,et sont excitées en même temps que cet axe par une bobine inductrice fixe 8,con- centrique à l'axe II.
L'ensemble est disposé soit à l'intérieur de deux bobinages induits fixes I et 2, enroulés perpendiculairement l'un sur l'autre,corme in- diqué sur la figure, Boit selin une au tre disposition non figurée,placé sur l'axe de génération d'un tore fermé,portant un double bobinage en opposition ,les en-
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'roulements induits ainsi superposés étant orthogonaux.'
La répartition sinusoïdale du champ inducteur est obtenu dans ces structures par la forme des palettes mobiles ,par le mode,de bobinage des conducteurs ou par les deux à la fois. Avec un tel montage,seuls subsistent ' les frottements dûs aux pivots de l'équipage mobile.
L'emploi de fréquences plus élevées que les fréquences industrielles, par exemple de l'ordre de.250 à 500 p.p.s., et usuelles dans certains domaines d'application,permet de réaliser,sans aucune artifice complémentaire,la condi- tion de' champ uniforme à distribution sinusoïdale. Comme indiqua sur la figure
7, selon une autre caractéristique de l'invention,l'inducteur a la forme d'un solénoide rectiligne 8 entourant l'induit sans fer constitué par les deux en- roulements en croix I et 2. L'absence de réaction d'induit est totale dans cette disposition lorsque les couples à transmettre sont très faibles,aux gins de télémesure par exemple.
De plus, l'encombrement et le poids se trouvent de ce .fait considérablement diminués..
Dans un autre mode de réalisation encore,figure 8,' il est prévu selon une caractéristique de l'invention ,de laisser l'inducteur et le noyau d'induit fixes ce qui est particulièrement avantageux lorsqu'on recherche la rapidité des déplacements ,en raison de l'inertie, très faible de l'équipage mobile dont le poids se trouve réduit à celui des enroulements I2. Dans la structure re- présentée,contrairemant à la structure de la figure I, les épanouissements po- laires 5 et 6 de l'inducteur sont profilés concentriquement à l'axe de l'induit et c'est le noyau d'induit 13 dont la section est déterminée pous assurer la relation sinusoïdale de variation de l'induction mutuelle désirée.
Tous ces dispositifs peuvent être réalisés avec inducteur alimenté soit en courant monophasé, figure 9, soit en courant triphasé,figure Io, Le décalage des champs inducteurs:au transmetteur et au récepteur peut être réalisé-, soit par intercalation d'une inductance ou d'une capacité(telle que C,figure 9), dans l'alimentation d'un des.inducteurs,soitpar connexion des enroulements inducteurs sur deux phases différentes de l'alimentation (figure I0).
L'absence de, réaction du récepteur sur le transmetteur permet par ailleurs l'agencement de relais de puissance ou amplificateurs de puissance, capables d'alimenter simultanément au besoin plusieurs récepteurs absorbant
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- chacun un couple notable,et cela au moyen d'un transmetteur initial de dimen- sions réduites. ,
A cet effet ,une caractéristique de l'invention prévoit de caler un transmetteur/secondaire 14,figure II, sur l'arbre d'un récepteur primaire 15.
Le transmetteur secondaire 14 alimente un ou plusieurs récepteurs secondaires capables par exemple d'actionner tout organe tel qu'un rhéostat ou un dispositif mécanique approprié à l'emploi final envisagé.
Un tel relais de puissance peut d'ailleurs être inséré dans un système de transmission à/distance d'indications de mesure ou de commande de façon tout fait indépendante des récepteurs indicateurs qui pourraient être branchés en parallèle sur le récepteur primaire 14, oes récepteurs remplissant individuelle- ment la condi tion de déphasage sus-mentionnée.
Ce type de relais de puissance assure de plus une grande fidélité des commandes grâce l'absence de pompage,étantexempt des oscillations nuisibles qui pourraient prendra naissance dans les transmissions usuelles et qui pour- raient provoquer des décrochages. L'obligation d'employer un amortisseur ou tout se trouve/ autre dispositif de même effet/ainsi élimine.
'Cornue sus-mantionné, les dispositifs décrits conviennent particulière- ment à l'emploi de fréquences supérieures aux fréquences industrielles,notamment de fréquences vocales. Ils permettent par suite l'établissement de liaisons de télécommande et de télémesure de poids réduit ,par rapport aux équipements à fré- quences industrielles,de possibilités d'extension plus grandes et de sécurité accrue. Les systèmes de transmissions à asservissement unilatéral de ce genre trouvent notamment des applications pour les indicateurs à distance de niveau, de pression,de puissance.etc...,c'est-à-dire de turte grandeur physique dont les variations peuvent sa traduire par une rotation ,et ne souffrant pas de .contraint.
Dens le domaine de l'aviation par exemple,ces systèmes peuvent con- situer des centrales de télémesure eltimétrique,des indicateurs de position en liaison avec les éléments syoscopioues des indicateurs de virage ,des horizons artificiels,des indicateurs ou conservateurs de cap asservis aux gyro-compas.
De façon générale,ils peuvent être utilisés à toutes fins de teléaffichage et de télécommande.
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Bien que l'invention ait- été décrite dans le cas de car-tains exemples particuliers de réalisation et d'application, il est clair que de nombreuses modifications et adaptations peuvent leur être apportées sans sortir du domaine de l'invention.