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" Perfectionnements aux systèmes indicateurs ou signalisateurs ".
La présente invention est relative aux dispositifs à relais électro-mécaniques et aux systèmes à commande électrique comprenant de tels dispositifs.
Dans les systèmes auxquels l'invention se rapporte, une force de démarrage ou de déclenchement est obtenue du mouvement d'un instrument, qui est sensible à la gran- deur d'une quantité physique à indiquer ou à mesurer.
Ainsi, la force de démarrage peut être dérivée d'un manomètre, lorsque des pressions de fluide sont à mesurer, ou de la bobine mobile d'un mesureur de courant électri- que, lorsqu'une indication de courants électriques est re- quise . La force de démarrage est appliquée à l'élément mobile d'un dispositif à relais électro-mécanique et
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commande ainsi un instrument indicateur, la grandeur de la quantité à mesurer étant indiquée à l'aide d'un circuit électrique intermédiaire.
Dans les systèmes de transmission et de répéteurs décrits dans le présent mémoire, le circuit électrique commande un système électro-mécanique de manière à appliquer une force de rappel à l'élément mobile du dispositif à relais, laquelle force de rappel tend à ramener l'élément mobile à sa position initiale.
Dans les systèmes désignés , dans le présent mémoire, comme systèmes de transmission, le circuit électrique est rendu momentanément opérant et remet le système élec- tro-mécanique en action , de façon à appliquer la force de rappel requise , La grandeur de la quantité physi- que à mesurer est indiquée par un indicateur couplé à la partie mécanique du système électro-mécanique ,
Dans les systèmes désignés, dans le présent mémoire, comme systèmes à répéteurs, il est produit dans le sys- tème un courant électrique, qui est,à tout moment, pro- portionnel à la grandeur de la quantité physique à mesu- rer . Ee courant commande le système électro-mécanique et actionne un mesureur de courent électrique, de façon à indiquer la grandeur de la quantité physique .
On connaît un relais électromécanique comportant un contect électrique mobile, qui fait alternativement contact avec deux contacts fixes disposés de chaque côté du contact mobile . La fermeture sélective des contacts peut alors être utilisée pour commander ou contrôler le potentiel de grille d'un amplificateur à tube thermoïoni- que.
Les systèmes impliquant cette forme de dispositif à relais ont des inconvénients toujours inhérents aux contacts électriques actionnés mécaniquement. La commande @
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est intermittente, en ce sens qu'elle ne s'effectue qu'à la suite d'une certaine déflection minimum de l'élé- ment mobile du dispositif à relais dans une direction ou dans l'autre . De plus, la commande se fait essentielle- ment dans une direction ou dans l'autre, en sorte qu'un dispositif de complément est nécessaire pour'assurer un rendement moyen défini du système.
La présente invention a pour objet un dispositif à relais électromécanique simple, dépourvu de contacts mécaniques, convenant à être utilisé dans un système de transmission ou de répéteurs à commande électrique et ayant un rendement qui correspond continuellement à la quantité physique à indiquer ou à mesurer et qui est, par conséquent, plus sensible que la forme de dispositif à.relais mentionnée ci-dessus.
Suivant la présente invention, un dispositif à re- lais électro-mécanique comprend un tube à décharge gazeu- se comprenant deux électrodes de décharge fixes et une électrode intermédiaire mobile formant ou portant une armature magnétique et un champ magnétique extérieur, qui varie selon la grandeur d'une quantité physique à indiquer ou à mesurer, de façon à déplacer l'électrode 'mobile longitudinalement par rapport au trajet ou aux trajets de décharge entre les deux électrodes fixes.
L'électrode mobile est avantageusement en matière magnétique . Ainsi, elle peut être en fil de fer. Le champ magnétique extérieur peut alors être produit par un aimant extérieur, qui est agencé de façon à être dépla- cé en fonction de la grandeur de la quantité physique à indiquer ou à mesurer. Ainsi, un petit barreau aimanté peut être rendu mécaniquement solidaire du mouvement d'un instrument destiné à mesurer ou à indiquer la grandeur physique et peut être placé, par rapport au tube à déchar-
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ge gazeuse, de façon que l'électrode en fil de fer suive ses mouvements.
Le champ magnétique variable peut aussi être pro- duit par un courant électrique circulant dans un ou plusieurs solénoïdes disposés, de façon appropriée,par rapport à l'électrode mobile, ou bien l'électrode mobile peut être déviée par un champ magnétique d'intensité variable.
Un système électro-mécanique suivant l'invention comprend un dispositif à relais tel que spécifié ci- dessus, dans lequel une décharge électrique est mainte- nue entre les deux électrodes fixes ou entre l'électrode mobile et les électrodes fixes du tube à décharge.
L'électrode mobile est déplacée par le champ magnétique extérieur, en sorte que le potentiel de l'électrode mobi- le par rapport aux électrodes fixes varie, soit à cause de la répartition ou distribution variable, entre les deux électrodes fixes, du courant de décharge total, soit à cause de la position de l'électrode mobile le long du faisceau électronique entre les deux électrodes fixes, et ce,potentiel variable commande un instrument indica- teur.
Un système de transmission ou de répéteur% suivant l'invention possède, en outre, la particularité selon laquelle le potentiel variable produit également une variation dans le champ magnétique dans le sens tendant à ramener l'électrode mobile vers sa position initiale.
La manière, dont l'invention peut être réalisée, apparaîtra le plus clairement des trois exemples suivants de système de transmission ou de répéteurs, qui sont dé- crits en référence aux dessins ci-annexés, dans les- quels : la figure 1 montre un agencement de transmission, @
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dans lequel la force de démarrage ou de déclenchement est produite par une différence entre une pression de fluide à mesurer et la pression atmosphérique, et dans lequel la force de rappel est obtenue à partir d'un mo- teur électrique réversible commandé par le débit d'un amplificateur à tube thermoionique en push-pull;
la figure 2 montre un système de répéteurs dans lequel la force de rappel est produite par un solénoide xxxxxxxxx suspendu dans un champ magnétique , et dans le- quel le tube à décharge gazeuse contrôle . le potentiel dé grille d'un seul tube amplificateur thermo ionique , dans le courant anodique actionne un indicateur élec- trique et circule également à travers le solénoide pro- duisant la force de rappel; et la figure 3 représente un système de répéteur simi- laire, dans lequel les forces de déclenchement et de rappel sont obtenues de la même manière que dans l'agen- cement de la figure 2, mais dans lequel on à prévu une autre connexion électrique au tube à décharge.
Dans nhacune des figures du dessin ci-annexé, la partie électrique de chaque système est .représentée par un schéma de circuit habituel.
La partie mécanique est représentée schématiquement et, comme la manière dont la force de déclenchement est dérivée d'un instrument indicateur approprié ne fait pas partie de l'invention, les détails de l'agen- cement mécanique nécessaire ne sont pas représentés.
Un agencement typique est représenté schématiquement et à titre d'exemple à la figure 1 mais dans cette figure, tout comme dans les figures 2 et 3, la force de déclenchement requise peut être considérée comme étant appliquée dans la direction de la flèche F.
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A la figure 1, le tube à décharge gazeuse 1 consis- te en une ampoule de verre allongée 2 remplie de néon à basse pression. Deux électrodes fixes 2 et 3 sont scellées de part et d'autre d'une extrémité du tube 1. Une électrode mobile 5 en fil de fer est scellée dans l'extrémité opposée de l'ampoule 2 et s'étend axialement à l'intérieur du tube , l'extrémité libre de ladite électrode mobile se trouvant entre les élec- trodes 3 et 4. Un petit barreau aimanté 6 est disposé à l'extérieur de l'ampoule 2, près de l'extrémité libre de l'électrode mobile 5, en sorte que le mouvement de l'aimant 6 est perpendiculaire à la longueur de l'élec- trode 5 et parallèle au chemin entre les électrodes 3 et 4.
Le mouvement de l'aimant 6 amène ainsi l'extrémité libre de l'électrode 5 à se déplacer de sa position initiale, dans laquelle cette extrémité se trouve sensi- blement à mi-distance entre les électrodes 3 et 4, et à venir occuper uneposition plus voisine de l'une des électrodes 3, 4 que de l'autre . Le barreau aimanté 6 est attaché à un bras 7, qui est libre de se mouvoir autour d'un pivot 8 . Le bras 7 est mû par une bielle 9, qui est connectée à l'extrémité libre d'un soufflet 10 et transmet la force de déclenchement agissant dans la direction F et exercée par le soufflet 10.
Le soufflet 10 est connecté par un tuyau 11 à un système de fluide et l'aimant 6 est ainsi déplacé en fonction de la différence entre la pression de flui- de, désignée par P, et la pression atmosphérique en- tourant le soufflet.
L'électrode 3 est connectée à la grille d'un tube thermonionique 12 et à une extrémité d'une résistance 13. L'électrode 4 est similairement connectée à la grille d'un tube thermonionique 14 et à une extrémité n
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d'une résistance 15. Les .autres extrémités des ré- sistances 13 et 15 sont connectées conjointement aux cathodes des tubes 12 et 14 et au pôle négatif d'une batterie 16. Le pôle xx positif de la batterie 16 est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 17, à l'électrode mobile 5 du tube à décharge gazeuse 1.
Les anodes des tubes 12 et 14 sont connectées.aux extré- mités de la bobine d'excitation à deux branches en série 18 d'un moteur électrique réversible 19. La prise média- ne de la bobine d'excitation 18 est connectée, par l'intermédiaire de l'armature de moteur 18a au pôle posi- tif de la batterie 21. Le pôle négatif de la batterie 21 est connecté aux cathodes des tubes 12 et 14.
L'arbre 22 du moteur électrique réversible 19 com- porte une vis sans fin 23. Celle-ci fait tourner la roue hélicoïdale 24, dont le mouvement applique un couple de rappel au bras 7, par l'intermédiaire du ressort de couplage torsionnel 25.
La vis sans fin 23 fait également tourner une roue hélicoïdale 40 qui porte un index 41 se déplaçant sur une échelle graduée 42. La position de l'index 41 indique la grandeur de la quantité électrique mesurée.
Une décharge électrique est maintenue entre l'élec- trode mobile 5 du tube à décharge 1 et l'une ou les deux électrodes fixes 3 et 4. Le courant de décharge part de la batterie 16 et sa valeur est contrôlée par la résistance de limitation 17 et par les résistances 13,15. La position de l'extrémité libre de l'électrode 5 entre les électrodes 3 et 4 détermine la répartition du courant de décharge total entre'les deux électrodes 3 et 4. Si l'électrode 5 est plus voisine de l'électro- de 3, le courant de décharge se dirigeant vers l'élec- trode 3 est plus élevé que celui circulant vers l'élec- trode 4 et la chute de potentiel aux bornes de la résis-
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tance 3 est, de façon correspondante, plus grande que celle aux bornes de la résistance 15.
Le tube à décharge 1 est réglé initialement,par rapport à l'aimant 6, de façon que l'extrémité libre de l'électrode 5 se trouve approximativement à mi-chemin entre les électrodes 3 et 4 et que le courant de dé- charge total soit sensiblement réparti également entre les deux électrodes.
Lorsque la pression P varie à partir de sa valeur initiale, le soufflet 10 se dilate ou se contracte et le mouvement est transmis par la bielle 9 à l'ai- mant 6. Si l'aimant se meut vers l'électrode 3, l'extré- mité libre de l'électrode 5 suit ce mouvement,étant donné que le fil de fer constituant l'électrode est attiré par l'aimant 6. Un courant plus important se dirige alors vers l'électrode 3, ce qui provoque une augmentation de la chute de potentiel aux bornes de la résistance 13 et aux une diminution de la chute de potentiel-aux bornes de la résistance 15. Les potentiels variables, appliqués de cette manière aux grilles des deux tubes 12 et 14,donnent lieu à un changement différentiel dans les courants anodiques des deux tubes.
Des courants non équilibrés circulent, dès lors,dans les deux branches de la bobine d'excitation 18 du moteur 19, ce qui provoque la rotation de l'arbre 22 dans un sens dépendant du courant anodique du tube 12 ou 14 qui est le plus fort. La rotation de l'arbre 22 est transmise, par l'intermédiaire de la vis sans fin 23, de la roue héli- coïdale 24 et du ressort de couplage torsionnel 21, au bras 7 portant l'aimant 6. Les connexions des ex- trémités de la bobine excitatrice 18 aux anodes des tubes 12 et 14 sont telles que le couple appliqué au bras 7 est en opposition avec la force de déclenchement transf
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mise par l'intermédiaire du bras 9. L'aimant 6 est, dès lors, ramené à sa position initiale.
A la figure 2, les éléments correspondants sont dési- gnés par les mêmes notations de référence qu'à la figure 1. Dans cet agencement, le pôle négatif de la batterie 16 est connecté aux électrodes 3 et 4, par l'intermédiaire de résistances 26 et 27 respectivement. L'électrode 4 est connectée à la cathode du tube thermoionique 28 et l'é- lectrode 3 est connectée à la jonction entre la résistance de grille 29 et le condensateur de.grille 30 en série.
L'aimant 6 est porté par le bras 7, qui se meut transversa- lement par rapport à la longueur de l'aimant, grâce à une force de déclenchement F appliquée par l'intermédiaire de la bielle 9. La bielle 9 porte également un solénoïde 31, qui est suspendu dansl'entrefer d'un aimant du type à pot 32. Le courant anodique du tube 28, provenant de la batterie 21, passe dans le milliampèremètre 20 et le solénoïde 31, connectéen série dans le circuit anodique du tube 28.
Lorsque l'aimant 6 est déplacé de sa position initia- le par un changement dans la force F, l'extrémité libre de l'électrode 5 est déplacée de façon correspondante. Ce mouvement provoque un changement dans le potentiel de l'électrode 3 et un changement simultané, mais en sens opposé, du potentien de l'électrode 4. Ainsi, le potentiel appliqué à la grille du tube 28 est élevé ou abaissé par rapport à celui de sa cathode et un changement est, dès lors, réalisé dans le courant anodique circulant dans le circuit anodique du tube 28. Ce courant passe dans le solénoïde 31 et produit un changement correspondant dans la réac- tion du solénoïde vis-à-vis du champ magnétique dans le- quel il est suspendu .
Le sans suivant lequel le soléno-
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de 31 est connecté dans le circuit anodique du tube 28 est tel que la force résultante appliquée au bras 7 s'oppose à la force de déclenchement F. L'aimant 6 et les extrémités libres de l'électrode 5 sont donc ramenés sensiblement à leurs positions initiales, mais le courant anodique % a une nouvelle valeur correspondant à la nou- velle grandeur de la force F. Le courant anodique est indi- qué par l'instrument 20, en sorte que celui-ci peut être directement calibré en unités de la force F ou en unités de la quantité physique produisant la force de déclen- chement F.
A la figure 3, les éléments correspondants sont dési- gnés par les mêmes natations de référence qu'aux figures 1 et 2. Dans cet agencement, la batterie 16, à partir de laquelle le courant de décharge pour le tube 1 est ob- tenu, est connectée directement aux bornes des électrodes 3 et 4 et aux bornes du potentiomètre 33. Le contact coulissant du potentiomètre 33 est situé au voi-sinage du point médian du potentiomètre et est connecté à la jonction entre la résistance de grille 29 et le conden- sateur de grille 30. Les autres parties de l'agencement sont les mêmes que celles représentées à la figure 2.
Lorsqu'un changement se produit dans la force de dé- clenchelent F, l'aimant 6 et l'extrémité libre de l'élec- trode 5 sont déplacés. Le potentiel de l'électrode 5 varie ainsi par rapport aux électrodes 3 et 4 et par rapport au contact coulissant du potentiomètre 33, lequel contact reste au potentiel choisi le long de la résistance de potentiomètre . Le changement dans le potentiel apparaît entre la grilleet la cathdde du tube 28 et le courant anodique du tube 28 est modifié de façon corres- pondante . Ceci modifie à son tour la lecture de l'indi- cateur 20 et produit un changement dans la force exercée
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par le solénoïde 31 en opposition à la force de déclen- chement F.
REVENDICATIONS ----------------
1. Dispositif à relais électro-mécanique, comprenant un tube à décharge gazeuse comportant deux électrodes de décharge fixes et une électrode intermédiaire mobile formant ou portant une armature magnétique et un champ magnétique, qui varie; selon la grandeur d'une quantité physique à indiquer ou à mesurer, de façon à déplac'er l'électrode mobile longitudinalement par rapport au 'trajet ou trajets de décharge entre les électrodes fixes.