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DISPOSITIFS ELECTRIQUES AMPLIFICATEURS DE DEVIATIONS.
La présente invention concerne principalement des appareils pour produire une réponse amplifiée, correspondant à l'indication ou à la déviation d'un appareil sensible de mesure et, si on le désire, pour transmettre cette réponse amplifiée à distance.
A titre d'exemple d'application de la présente invention, on va supposer que l'on désire produire un enregistrement de la dévia- tion d'un appareil de mesure qui, en raison de la grande sensibilité ne présente pas un couple suffisant pour entraîner un style enregis'. treuro La présente invention peut également être utilisée pour produire une réponse amplifiée du dispositif sensible de mesure, dans un récepteur possédant un couple suffisant pour effectuer
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un enregistrement précis de la mesure.
De même, on peut amplifier l'angle de déviation.
Le dispositif de l'invention utilise des courants électri- ques et, par conséquent, des courants peuvent être transmis, de telle sorte que l'appareil récepteur à couple élevé peut être disposé à toute distance convenable de l'instrument sen- sible de mesure.
L'invention sera d'ailleurs bien comprise en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompangnent, donnée à simple titre d'exemple non limitatif et dans lesquels:
La figure 1 représente une forme simple de l'invention, utilisant un écran entraîné par un moteur synchrone, et inter- posé entre un appareil sensible à. faisceau lumineux et un amplificateur à cellule photoélectrique.
La figure 2 représente une autre réalisation de l'inven- tion, selon laquelle on utilise un miroir oscillant, pour faire osciller un faisceau lumineux sur l'écran d'un amplificateur à cellule photoélectrique, afin de produire des impulsions de courant dont la phase varie suivant la déviation d'un appareil sensible, à faisceau lumineux. La réponse amplifiée est repro- duite par un appareil à couple élevé, dont l'élément mobile dévie en fonction du déphasage des impulsions amplifiées.
Les figures 3 et 4 représentent des courbes montrant le faisceau lumineux oscillant de l'appareil de la figure 2, pour diverses déviations de l'appareil sensible de mesure,,
La figure représente des courbes montrant le déphasage des impulsions produites par l'amplificateur à cellule photo- électrique de la figure 2.
La figure 6 représente un dispositif d'impulsions à dou- ble cellule photoélectrique, utilisable avec l'appareil de la figure 2, de manière à en augmenter la sensibilité.
En se reportant à la figure 1, on voit en 10 un appareil de mesure sensible à faible couple, de tout type connu, qui produit un angle faible de déviation, correspondant à une
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mesure effectuée par lui.- Son armature mobile comporte un miroir 11 qui lorsqu'il dévie déplace un faisceau lumineux provenant d'une source 12, dans un plan horizontal, sur une cellule photoélectrique 13, en supposant bien entendu que la déviation de l'appareil 10 dépla- ce le faisceau lumineux d'une quantité suffisante pour qu'il atteigne la surface utile de cette cellule.-
Entre cette dernière et l'appareil 10, on dispose un écran 14 en forme de disque opaque, comportant une fente radiale 15.
Ce disque est entraîné par un moteur synchrone 17, de telle sorte qu'il se pro- duit un déplacement relatif entre le disque et le faisceau lumineux ; le faisceau 16 provenant du miroir 11 vers la cellule 13, est coupé, sauf au moment où la fente 15 passe dans le faisceau, une fois par tour du disqueo- Les impulsions électriques ainsi produites dans la cellule sont amplifiées dans un amplificateur 18 et parviennent par des bagues 19 à un électro-aimant tournant 20, en forme d'U.- Comme on le voit, cet électro-aimant est entraîné par le moteur synchrone 17 mais il pourrait aussi bien être placé en un point éloigné et être entraîné par un moteur synchrone séparé, tel que 24.
Entre les deux extrémités de l'U de l'aimant 20, on dispose une armature magnétique 21, qui peut tourner autour d'un arbre 22, diffé- rent de l'arbre 23 de l'électro-aimant 20, mais qui se trouve dans son prolongement.- Lorsqu'une impulsion est produite au moment où le faisceau lumineux rencontre la cellule photoélectrique 13, l'électro- aimant 20 est momentanément excité et, à ce moment, il place l'arma- ture 21 de manière à l'aligner àvec ses p8les. Comme cet électro-ai- mant n'est excité que pendant un instant, à chaque tour du disque 14, cette armature est vue à un tel moment, comme si elle était station- naire.
Toutefois, la position de phase de l'éelctro-aimant, au moment où il est excité, varie suivant la déviation du faisceau 16, et la po- sition de phase de la fente 15 varie pour intercepter le faisceau lumineux.
Si l'électro-aimant 20 et le disque 14 sont entraînés à la même vitesse, les phases correspondant aux positions de l'électro-aimant et de la fente 15 du disque 14 varient d'un même angle, lorsque
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l'appareil 10 dévie. Toutefois on peut, de préférence, entraîner l'électro-aimant à une vitesse supérieure à celle du disque 14, de telle sorte que l'étendue de la variation de phase de l'armature 21 soit amplifiée, par rapport au déphasage angulaire de rotation de la fente 15, pour laquelle elle permet de laisser passer des éclairs lumineux vers la cellule photoélectrique, lorsque l'appareil 10 dévie sur toute sa gamme de déviation
Si l'on suppose par exemple que l'électro-aimant 20 tourne deux fois plus vite que le disque 14, on voit que lorsque la fente 15 parcourt sa.
gamme angulaire utile, pendant laquelle elle peut con- trôler le passage de la lumière vers la cellule photoélectrique, l'électro-aimant 20 tourne d'un angle double. De même, l'angle de déviation de l'appareil 10 peut être amplifié, en plaçant ce dernier plus loin du disque 14, que la cellule photoélectrique 13 n'est éloignée de l'axe de rotation du disque 14 % Pour illustrer cette amplification angulaire par un exemple pratique, on va supposer que l'appareil 10 a une gamme de déviation de 7,5 degrés, de telle sorte que le faisceau lumineux balaie un angle ± égal à 15 .
Cet appareil 10 est situé à une distance du disque 14, double de celle dont la cellule photoélectrique est éloignée de l'axe de rotation du disque 14, Ce dernier devra tourner d'un angle d' de 30 pour déplacer la tenta 15 sur la gamme complète de déplacement du faisceau lumineux sur la cellule photoélectrique, en supposant bien entendu que cette cellule soit suffisamment grande, ou disposée de façon à. pouvoir intercepter le faisceau lumineux pour un tel angle de déviation.
11 électro-a lmant 20, qui tourne deux fois plus vite que le disque il ., amplifie cet angle de 30 jusqu'à un angle d" de 60 .
On voit donc qu'une déviation de 7,5 de l'appareil 10 est reprodui- te sous forme d'une déviation de 60 de l'ammature 21.
Si l'aimant 20 tournait quatre fois plus vite que le disque 14, 1.'angle final de déviation serait 120 .
L'armature 21 a une position correspondant à la déviation ampli- fiée de ] 'appareil 10, une pour chaque tour du disque 14. et elle reste fixe pendant la période de désexcitation de l'électro-aimanto
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L'appareil récepteur, qui contient l'électro-aimant tournant 20 et son armature 21, peut avoir un couple élevé, puisque l'amplificateur 18 peut donner toute amplification voulue du courant. L'arbre 22 peut donc être utilisé pour entraîner sans difficulté et d'une manière facile, un style enregistreur de grandes dimensions.
Il est évident que le fonctionnement du dispositif n'est pas influencé par les variations de luminosité de la source 12 ou par des modifications des caractéristiques de l'amplificateur 18. De même, les variations de vitesse du moteur 17 sont sans importance tant qu' il y a synchronisme entre le disque 14 et l'éectro-aimant 20. Ces deux éléments doivent toutner à un synchronisme fixe, tel que l'élec- tro-aimant 20 fasse un nombre entier de tours, pour chaque tour du disque 14.
Les bissectrices des angles d' et d" n'ont pas besoin d'avoir la même direction par rapport à l'axe de rotation, et elles @ peuvent être dirigées dans les directions les plus commodes ; en fait, laimant 20 et le disque 14 n'ont pas besoin d'avoir le même axe de rotation, ni de se trouver au même endroit..Plusieurs récepteurs peu- vent fonctionner à partir du même émetteur, et les différents récep- teurs peuvent avoir des angles différents d'amplification.
Dans la figure 2,10 représente l'appareil sensible de mesure dont on veut amplifier les indications. Dans cette variante de l'in- vention, le dispositif lumineux comprend une source de lumière 12, un iroir oscillant 25, mis en oscillation par une bobine 26, un mi- roir concave fixe 27, un miroir 11 qui produit une déviation dépen- dant de celle de l'instrument 10, et un écran 28 placé devant une cellule photoélectrique sensible 29. L'écran 28 possède une petite ouverture centrale 30, en face de la cellule 29, et le faisceau lu- mineux oscille de chaque côté de cette ouverture, par suite de l'ac- tion de la bobine 26 et du miroir oscillant 25. De cette façon, le synchronisme entre le faisceau lumineux et le disque est produit par l'oscillation du faisceau lumineux.
La figure 3 représente l'oscillation du rayon lumineux sur l'é- cran 28, de chaque côté de l'ouverture 30, lorsque l'appareil 10 est à son point central de déviation. Dans cette figure, l'onde L
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représente la déviation du faisceau lumineux par ra.pport au temps.
Dans les conditions de cette figure 39 les éclats lumineux atteignent la. cellule au point central d'oscillation du faisceau, en des points représentés par des petits cercles sur l'onde L. Lorsque l'instrument 10 dévie dans une direction à partir de sa position centrale. Inonde correspondant au faisceau lumineux oscillant est déphasée en consé- quence, comme représenté figure 4, et les éclairs lumineux rencontre- ront la cellule 29 en des points déplacés par rapport à l'axe central de l'onde, de quantités proportionnelles à la déviation de l'instru- ment 10 par rapport à sa position centrale.
Ces points sont repré- sentés de la même manière que figure 3, et certainsd'entre eux ont été numérotés 1, 2, 3, 4.
Un détecteur -amplificateur est associé à la cellule 29 et peut comporter plusieurs étages d'amplificaton, schématisés par le tube 31. L'amplificateur est contrOlé à la fois par les impulsions dues à la conductibilité de l¯a cellule 29 et par une tension alternative synchrone qui présente un déphasage fixe avec les vibrations provo- quées par la bobine 26. Comme on le voit,la cellule 29 est reliée entre grilleet cathode du tube 31, de telle sorte que celui-ci est polariséet n'estconducteur que lorsque la lumière rencontre la cellule 29. Le circuit anodique du tube est alimenté par une sour- ce à courant alternatif, par l'intermédiaire d'un transformateur 32.
Celui-ci est alimenté par la même phase d'une source polyphasée alternative 33, que celle qui alimente la bobine 26, On voit donc que l'amplificateur 31 ne laisse passer le courant que lorsque sa tension plaque est positive et que de la lumière frappe la cellule 29. Par conséquent,.l'amplificateur produit des impulsions de cou- rant synchrones avec les oscillations dues à 26, et avec un certaih déphasage variable, suivant la déviation de l'appareil 10. Le fonc- tionnement correspondant est représenté figure 5.
L représente l'onde lumineuse oscillante et V la tension alter- native sur le tube 31. Les constantes du circuit de la bobine 26 sont telles que le déphasage entre les oscillations des rayons lu- mineux et la tension alternative appliquée à l'amplificateur, soit d'environ 90 , comme représenté figure 5. Les petits cercles de l'onde L représentent les points pour lesquels le faisceau lumineux
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rencontre la cellule, correspondant à la déviation envisagée à propos de la figure 4, et où l'on retrouve les points correspondants 1, 2, 3, 4.
On voit donc que lorsque les éclairs lumineux 1 et 3 rencon- trent la cellule 29, l'onde de tension alternative V est négative et l'amplificateur ne laisse passer aucun courant. Toutefois, quand les éclairs 2 et 4 rencontrent la cellule, la courbe V est positive et l'amplificateur laisse passer un courant qui est représenté, figure 5, par les impulsions I. Il est évident maintenant que de telles impulsions de courant peuvent se produire pendant la partie du cycle de l'onde lumineuse comprise entre les points a et b (figure 5) où l'onde de tension est positives-mais ces impulsions ne se pro- duiront pas dans cette partie du cycle de b à c, lorsque la tension de l'onde est négative.
On voit également que la position des points a, b, le long de la courbe L, pour lesquels les impulsions de courant I se produisent, dépend du sens et de la grandeur de la déviation de l'appareil 10 à partir de sa position centrale.
Par exemple, les impulsions se produiront au voisinage du point b pour de grandes déviations de l'appareil 10, en sens opposé de celui correspondant aux points 1, 2,3, 4.- Si l'appareil 10 est en position centrale, comme dans le cas de la figure 3, les impulsions de courant I se produisent aux points où la courbe L coupe l'axe 0-0 de la figure 5.- De cette manière, l'amplificateur est commandé d'une manière telle qu'il produit des impulsions de courant qui va- rient en phase par rapport à la tension V, suivant la déviation de l'appareil 10, de sorte que le déphasage des impulsions I caractéri- se la déviation de l'appareil 10.
On a représenté en 35 un récepteur à couple élevé qui mesure le déphasage des'impulsions I, en fonction des mesures effectuées par l'appareil 10. Ce récepteur 35 peut être un appareil standard de me- sure de facteur de puissance. Il peut être constitué par un système de bobines mobiles 36 et 37, alimenté par des phases différentes de la source polyphasée 33, et par une bobine fixe 38 alimentée par les impulsions de courant I, amplifiées par le tube 31. Le système de bobines mobiles 36. et 37 produit un champ tournant, synchrone avec les oscillations du miroir 25, mais ne produit aucun couple, sauf
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lorsque la bobine 38 est alimentée.
A ce moment, le champ tournant du système des bobines mobiles s'aligne de lui-même sur le champ fixe unidirectionnel produit par la bobine 38, ce qui fait tourner l'armature du récepteur 35 jusqu'à la position correspondante.
Cemme ce champ 38 se produit pour différents déphasages du champ tournant établi suivant la déviation de l'appareil 10, le récepteur 35 reproduira ces déviations.