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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY ENREGISTREUR D'IMPULSIONS A FONCTIONNEMENT ELECTRONIQUE.
La présente invention se rapporte des dispositifs enregistreurs d'impulsions qui fonotionnent en utilisant des tubes à décharge électronique et elle a pour objet de réaliser un dispositif perfectionné de ce type.
La principale caractéristique de l'invention comporte un groupe de tubes à décharge interconnectés susceptibles de répondre à un train d'impulsions et de l'enregistrer sur une base binaire.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un certain nombre de ses réalisations particulié- res. Le texte de cette description sera illustré par les dessins suivants:
La figure 1 est le schéma électrique d'un répéteur régénérateur d'impulsions, tel qu'il en est utilisé dans les sys-
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.w ; >: Ï :--,w ternes de téléphonie automatique, ç' estd:ie çeptible de re-
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cevoir, à son entrée, un chiffre, ou une série de chiffres, et de transmettre ou de commander la transmission d'impulsions créées en local et en nombre égal à celles qui caractérisaient le chiffre ou la série de chiffres reçus.
La figure 2 montre la suite des opérations qui se produisent dans les tubes à décharge de la figure 1 pendant l'enregistrement et le comptage des impulsions.
Les figures 3A et 3B sont des courbes qui représentent les variations de potentiel dans les circuits d'allumage des paires de tubes à décharge pendant que les impulsions arrivent à ces tubes.
La figure 4 représente une variante du procédé d'interconnexion des paires de tubes à décharge de la figure 1.
Le compteur qui va être décrit comporte deux groupes parallèles de tubes à décharge gazeuse par cathode froide. Chacun des tubes à décharge gazeuse possède deux électrodes auxiliaires susceptibles d'être l'une et l'autre utilisées pour provoquer la conduction du tube.
Les tubes de rang correspondant dans les deux séries sont reliées l'un à l'autre et constituent une ' paire . Les diverses paires sont interconnectées en série de telle sorte que les tubes de l'un des groupes sont initialement tous en condition de décharge et que les impulsions appliquées à la première paire de tubes transfèrent, chacune à son tour, dans cette paire, la conduction du tube préalablement conducteur au tube qui ne l'était pas et que, chaque fois que, dans une paire, la conduction du tube initialement non conducteur est transférée du tube initialement conducteur, une impulsion est engendrée par cette opération et appliquée à la paire de tubes suivante où elle transfère également la conduction d'un des tubes à l'autre.
La transmission des impulsions de relaxation d'une paire à la paire suivante chaque fois que dans une paire, la con-
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duction revient au tube qui était initialement conducteur peut, selon les cas, affecter à la fois une, deux, trois, ou toutes les paires de tubes à décharge, les impulsions de commande étant toujours appliquées à la première paire de tubes,
Si, après avoir enregistré un train d'impulsions dans le compteur, on veut compléter ce train par des impulsions à la suite pour faire parcourir aux paires de tubes du compteur le cycle complet des inversions, le nombre des impulsions oomplé- mentaires à faire agir sera le complément du nombre enregistré par rapport à la capacité totale du compteur évaluée dans la base binaire.
Si le compteur possède quatre paires de tubes, sa capacité sera de I + 2 + 4 + 8 =15.
En transposant après l'enregistrement les conditions existant initialement sur les deux groupes de quatre tubes, c' est à dire en inversant les conditions initiales dans chaque paire, ou bien en modifiant les conditions d'inversion entre les paires, le compteur peut être disposé pour compter après l'enregistrement,,non pas le complément à 15 des impulsions reçues, mais le nombre original lui-même des impulsions reçues.
Il est désirable que tous les tubes retournent à leur condition initiale à la fin d'un cycle, c'est à dire que l'on travaillera alors en réalité avec un cycle de 16 et non pas avec un cycle de 15 et que l'on ajoutera une impulsion additionnelle pour que le même groupe'de quatre tubes soit toujours conducteur au début de n'importe quel cycle.
Oh se reportera maintenant à la figure 2 sur laquelle les cercles noirs représentent les tubes à l'état de décharge, tandis que les cercles blancs représentent les tubes au repos.
Les numéros de référence CTI. CT3. CT5. CT7. désignent les tubes du premier groupe de quatre tubes (voir aussi figure 1), les numéros de référence CT2. CT4. CT6. CT8. désignent les tubes du second groupe de quatre tubes. Dans la condition initiale de l'en-
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registreur compteur, les tubes de numéros impairs sont conducteurs comme on le voit sur la figure 2. Les changements de condition survenant à la suite des impulsions successives sont représentés sur la figure 2, en regard des indications: première impulsion d'enregistrement, ... neuvième impulsion d'enregistrement (on a supposé, sur cette figure, que l'on avait à enregistrer un chiffre 9).
Après l'enregistrement du chiffre 9, on montre, sur la figure 2, le résultat de l'inversion entre le groupe supérieur et le groupe inférieur de quatre tubes, ensuite celui de l'action de l'impulsion additionnelle qui permettra, après comptage effectué, le retour de tous les tubes à leur condition initiale. On voit enfin, sur la figure 2, la représentation des effets de chacune des neuf impulsions de comptage (en nombre égal aux impulsions enregistrées).
La partie de droite de la figure 2 schématise, de façon abrégée, les phases principales des mêmes opérations dans le cas de l'enregistrement et du comptage d'un chiffre 3.
On va maintenant expliquer en détail le fonctionnement des circuits électriques du répéteur régénérateur de la figure 1.
Le répéteur est branché, par l'intermédiaire d'un circuit électrique UI-U2 qui relie les ressorts générateurs d'impulsions de la station éloignée au relais A de la figure 1. Le relais A fonctionne quand le répéteur est branché et, par le passage de son contact al sur travail, il supprime le court-circuit du relais B, lequel fonctionne alors à travers la résistance R35. Le contact de travail bl du relais B donne l'occupation au répéteur. Le contact b2 prépare le circuit du relais C. mais ce relais reste court-circuité par le contact a3 sur travail. Le contact b3 de B prépare le circuit d'impulsions pour le train de comptage des tubes à cathode froide, mais ce circuit reste ouvert en a2.
Le contact b4 de B décharge le condensateur 08, normalement chargé à travers les résistances R30 et R31 et provoque ain-
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si l'allumage du groupe des tubes cathodiques de numéro impair pour'les opérations subséquentes d'enregistrement et de comptage.
Supposons alors qu'une série d'impulsions représentant, par exemple, le chiffre 9 soit transmis par la station éloignée au répéteur régénérateur. Le relais A relâchera et sera réactionné neuf fois de suite. Les battements du contact a2 appliquent ce chiffre au compteur, au moyen du réseau composé par les résistances RI et R2 et le condensateur CI. Le condensateur CI se décharge à chaque impulsion. La première impulsion élevé instantanément le potentiel dans R2 et, par suite, amoroe la décharge dans le tube à cathode froide OT2. La chute de potentiel qui en résulte dans la résistance R4 inverse la charge du condensateur C2 et, par suite, réduit le potentiel entre les deux électrodes de l'intervalle principal du tube à cathode froide CTI, lequel va alors s'éteindre.
La première impulsion a donc fait passer la décharge du tube CTI au tube CT2.
La seconde impulsion fait repasser la décharge du tube OT2 au tube CTI, mais elle provoque aussi, grâce au redresseur polarisé MRI, le passage d'une impulsion auxiliaire vers la paire de tubes cathodiques CT3. CT4. Le redresseur MRI, comme on le verra plus loin, devient conducteur lorsque le potentiel de la cathode s'élève au dessus de son potentiel de polarisation.
Le passage de l'impulsion auxiliaire transfère dans la seconde paire la décharge du tube CT3 au tube CT4.
Les impulsions de numérotation suivantes, jusqu'à la neuvième, font fonctionner le compteur binaire d'une façon analogue et une impulsion auxiliaire est émise par l'un des redresseurs polarisés MRI. MR2. etc... vers la paire de tubes cathodiques suivante chaque fois qu'un tube cathodique de numéro pair cesse sa décharge. Après la neuvième impulsion de numérotation, le diagramme représentatif de la condition des tubes cathodiques est celui que l'on peut voir sur la figure 2.
Le relais 0 est décourt-circuité en a3 au premier
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fonctionnement du relais A. Il fonctionne et reste alors actionné pendant tout le passage du train d'impulsions de numérotation parce que le rétablissement temporaire d'un court-circuit en a3 le laisse paresseux au relâchement. Le contact c2 du relais C fait fonctionner le relais OC qui se colle par ce2 et igl.
Le compteur utilise des tubes à cathode froide à quatre électrodes. Ces tubes sont semblables, en principe, aux tubes conventionnels à trois électrodes, mais ils possèdent deux électrodes de commande, de sorte qu'ils peuvent être amenés à la décharge à partir de deux sources distinctes. Cette facilité est utilisée dans les compteurs binaires pour préparer la mise en condition initiale des compteurs, conformément à un plan prédéterminé. La condition initiale est obtenue en appliquant un potentiel, par le condensateur C8, de façon à ioniser les quatre tubes à cathode froide de numéros impairs CTI. CT3. CT5. CT7. Les impulsions positives de comptage sont ensuite appliquées, par le condensateur CI, à la première paire de tubes CT1. CT2. et la seconde paire de tubes CT3.
CT4. ne reçoit une impulsion que lorsque la décharge passe de CT2 à CTI.
Si l'on étudie les variations de la chute de potentiel à travers la résistance R4, on travera la courbe de la figure 3A fournissant les variations du potentiel cathodique. La première impulsion ionise le tube CT2 tandis que le tube CTI se désionise.
La charge du condensateur C2 qui couple les deux cathodes s'inver- se et le potentiel de l'intervalle principal du tube CT1 s'abaisse brusquement. Le potentiel cathodique à l'extrémité de R4 s'élève alors (voir figure 3A) à une valeur déterminée par la différence entre la tension appliquée V A et la tension Vs nécessaire pour entretenir la décharge dans le tube CT2.
Si l'on désigne cette valeur par VB, l'on aura:
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"B 'A "S L'impulsion suivante fait repasser la déoharge dans le tube CT1 et
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la chute de tension instantanée dans la résistance R3 sera égale à 2 (VA - VS) de sorte que la chute de tension dans l'intervalle principal du tube CTI sera réduite à la valeur:
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VA - 2 (VA - Vs) = VA - 2 VB
Le potentiel de polarisation positive des redresseurs est pris égal à VB = VA- VS de sorte que, tant que la chute de tension à travers R4 ne dépasse pas VB, il ne peut y avoir aucune chute de tension dans la résistance R22 puisque le redresseur MRI ne peut pas encore être conducteur.
Lorsque le potentiel cathodique s'élève à la valeur 2 (VA - VS) = 2 VB, la chute de tension dans la résistance R22 sera égale à (VA - VS) puisque le redresseur MRI est maintenant conducteur. Il se produira donc une impulsion auxiliaire d'amplitude (VA - VS) représentée par la figure 3B et cette impulsion auxiliaire transférera la décharge à la seconde paire de tubes, du tube OT3 au tube CT4.
L'impulsion auxiliaire est engendrée seulement une fois toutes les deux impulsions appliquées à la première paire de tubes.
Le chiffre 9 a maintenant été transmis et enregistré de la façon expliquée. Le relais C relâche après le passage du train d'impulsions et la polarisation des redresseurs MRI. MR2.
MR3. MR4. se trouve alors modifiée par une terre connectée entre 06 et R33 (par les contacts cI sur repos et col sur travail).
Le circuit du relais IG se trouve établi par le contact 03 sur repos, le contact cc3 sur travail et le contact du jeu de ressorts n 2, lesquels sont constamment actionnés par une machine. Le relais IG va donc fonctionner à la première impulsion fournie par ces contacts et il se colle par son contact de travail ig2 et le contact de repos t4.
Le contact ig7 de IG procure une terre de décharge au condensateur CI et la seconde paire de tubes cathodiques se trouve actionnée: le tube OT4 fonctionne. Le transfert de la déchar-
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ge dans la seconde paire provoque une impulsion auxiliaire vers la troisième paire de tubes et ainsi de suite, de sorte que la condition de chacune des paires de tubes cathodiques se trouve finalement inversée, tout basculage envoyant une impulsion vers l'avant puisque la polarisation des redresseurs MRI à MR4 a été modifiée.
Le fonctionnement du relais IG fait relâcher, en igl, le relais CC, mais le relâchement de CC est assez lent pour que les inversions décrites ci-dessus aient le temps de s'effectuer.
Le passage du contact ccl sur repos rend aux redresseurs du compteur leur source de polarisation normale. Le passage du contact ig3 sur repos libère de court-circuit le jeu de ressorts n 1 qui transmet des impulsions régénérées sur les fils de sortie V3 et V4 du répéteur.
Le jeu de ressorts n 2 envoie vers les compteurs des impulsions successives et, dans l'exemple choisie ce sera à la neuvième de ces impulsions (voir figure 2) que la condition de dé- charge aura cessé dans tous les tubes de numéro pair et aura, été rétablie dans tous les tubes de numéro impair. Une impulsion est alors passée au tube CT9 qui s'ionise et marque la fin de l'envoi sur la ligne de sortie V3 - V4. Le relais T fonctionne et sa colle par son contact tl.
Le détail de ces opérations est expliqué plus longuement comme suit;
Le relâchement du relais C a redonné la terre au fil BL et modifié la polarisation des redresseurs MRI à MR4 (terre, contact ig9 sur repos, contact col sur travail, contact cl sur repos). Le condensateur CI qui applique les impulsions au compteur est court-circuité par la chaîne de contacts suivante: t3 sur repos, ig7 sur repos, b3 sur travail, cc4 sur travail$ et c4 sur repos, qui lui donne une terre.
Les redresseurs MRI à MR4, par suite de la modification de leur polarisation,, peuvent être conduo- teurs en réponse à la tension VB (et aussi 2 VB). au lieu de ne
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l'être qu'en réponse à la tension 2 VB et le potentiel qui fait basculer la décharge passe à la paire de tubes suivante à chacun des changements qui surviennent dans la paire de tubes précéden- te. L'impulsion d'inversion qui précède le train de comptage provoque donc le changement de la condition successivement dans chacune des paires de tubes, comme on l'a représenté sur la figure 2.
Le relâchement du relais 0 fournit un circuit au relais IG (batterie, enroulement de IG, contact ig2 au repos, oontact e3 au repos, contact cc3 au travail, jeu de ressorts n 2, terre). Le relais IG fonctionnera donc à la première fermeture des ressorts n 2 et il se collera par son contact de travail ig2 et le contact t4 au repos. Comme le contact c2 est ouvert, le passage du contact igl sur travail fera relâcher le relais CC.
En passant au travail, le contact ig3 ouvre le courtcircuit du jeu de ressorts n 1, lesquels sont actionnés mécaniquement en synchronisme avec le jeu de ressorts n 2. Le contact ig4 du relais IG ouvre le circuit du relais C. Le contact ig5 prépare un circuit pour le relais T, en série avec l'intervalle principal de décharge du tube OT9. Le contact ig6 donne une terre au fil V5 du circuit d'entrée du répéteur. Le contact ig7 relie au jeu de ressorts n 2 le circuit d'impulsions de la paire de tubes CTI OT2. Le contact ig8 établit une boucle entre les fils de sortie V3 et V4. Le contact ig9, enfin, en passant au travail, supprime la terre qui était appliquée au conducteur BL et rétablit la polarisation des redresseurs MRI à MR4.
L'inversion de la condition des tubes CT1 à OT8 s'opère très rapidement et doit être effective avant que le relais IG ait fonctionné et que la polarisation des redresseurs soit rétablie. On peut, au besoin, rendre le relais IG légèrement retardé à l'attraction pour garantir un délai de sécurité.
La connexion du jeu de ressorts n 2 au condensateur CI par le contact de travail de ig7 a lieu à un instant oh le con-
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tact des ressorts n 2 (qui actionne le relais IG) est effectif, de sorte qu'une impulsion est aussitôt transmise par le condensateur CI aux tubes CTI et CT2, avant que les ressorts n 2 ne soient ouverts. C'est cette impulsion qui constitue "l'impulsion additionnelle" dont l'action est représentée sur la figure 2.
Les jeux de ressorts n 1 et n 2 s'ouvrent et se referment mécaniquement en synchronisme. Chaque ouverture du jeu de ressorts n 1 envoie une impulsion sur la ligne V3- V4. Chaque fermeture suivante du jeu de ressorts n 2 envoie une impulsion aux tubes CTI - CT2. Neuf impulsions successives sont ainsi envoyées tour tour à la ligne V3- V4 et aux tubes cathodiques qui changent successivement de condition, comme il est représenté sur la figure 2.
En réponse à la neuvième de ces impulsions vers les tubes cathodiques, l'invention de la décharge se produira de CT8 à CT7 et, en conséquence, une impulsion auxiliaire sera envoyée à travers le redresseur MR4 vers le tube CT9 qui se déchargera à travers le relais T, lequel fonctionne et se colle par son contact de travail tl et la résistance R32. Le passage du contact tl en position de travail déconnecte le tube CT9. Le contact t2 courtcircuits le jeu de ressorts n 1 et aucune impulsion n'est plus envoyée à partir de ce moment sur la ligne V3 - V4. Le contact t3 coupe la liaison entre le jeu de ressorts n 2 et le condensateur cl et le train de comptage revient au repos.
Le contact t4 déconnecte le relais IG et le contact ig5 en revenant au repos, déconnecte enfin le relais T.
La terre de V5 qui indiquait que le répéteur était en action se trouve désormais coupée par l'ouverture, des contacts t5 et ig6. Tous les circuits du répéteur sont libérés et aptes a recevoir d'autres chiffres pour les retransmettre de la même manière.
L'un des avantages du régénérateur semi-électronique qui vient d'être décrit est que le signal entrant peut posséder un
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rapport quelconque entre son "plein" et son "vide" pourvu que le relais A soit capable, dans ces conditions, d'être attiré et de relâcher. Cela est évident, puisque les tubes électroniques n'ont besoin, pour fonctionner, que d'impulsions de très courte durée, pouvant s'abaisser à une milliseconde, ou moins encore.
La fréquence des impulsions appliquées à l'entrée du répéteur n' est limitée que par le fonctionnement du relais A puisque les compteurs électroniques ou à cathode froide comptent à très grande vitesse. Si les impulsions de comptage sont prises par effet de transformation sur un troisième enroulement du relais A, on pourra obtenir de très grandes vitesses de réception.
L'avantage de "l'effet d'inversion" est que l'on n'a pas besoin d'organes supplémentaires pour compter un nombre d' impulsions complémentaire de celui qui caractérise le chiffre enregistré. Cet effet pourrait être obtenu par d'autres procédés que celui qui a été décrit et, notamment, en commutant, dans chaque paire de tubes, la connexion de polarisation du tube pair au tube impair, c'est à dire du point W au point Y de la figure I.
Le changement ainsi introduit devrait persister jusqu'à ce que le train d'impulsions régénérées sortantes ait été entièrement compté. Le résultat ainsi obtenu est le même que si l'on transfère la décharge des tubes pairs aux tubes impairs et vice versa.
On se reportera maintenant à la figure 4 qui représente une variante de la figure 1 dans laquelle un petit tube au néon remplace chacun des redresseurs MR1 à MR4 du compteur de la figure 1. La disposition de la figure 4 présente l'avantage de la simplicité, mais elle ne possède pas la même souplesse que celle de la figure 1. Comme dans le cas de la figure 1, le comptage est préparé en excitant les tubes de gauche à partir du point "a". Les impulsions de comptage sont ensuite appliquées au point "b". Les variations de potentiel sont les mêmes que plus haut, La pointe de potentiel positif qui est atteinte lorsque le tube OT2 est désionisé est utilisée pour exciter la paire de tubes sui-
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vante.
La chute de tension dans la résistance R4 est alors très élevée et le tube au néon NI est tel que la chute de tension dans son intervalle de décharge au moment du passage de l'impulsion qui va exciter la paire CT3 - CT4, réduit la tension dans R4 à la valeur convenable. La chute de potentiel dans R4 lorsque le tube CTI se désionise est, par contreinsuffisante, pour produire une impulsion dans le tube au néon NI.
Le tube au néon NI pourrait d'ailleurs être remplacé par tout autre organe susceptible de fournir une chute de tension constante.
Bien que l'invention ait été ci-dessus décrite en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il doit être bien compris que cette description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter le domaine de l'invention.