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" Détecteur de fumée à tube à cathode froide "
La présente invention est relative aux circuits électriques employant des tubes à décharge gazeux du type à cathode froide comportant une seule électrode de contrô- le située entre la cathode et l'anode. Les tubes du type spécifié ci-avant ont pris une grande extension au cours des dernières années et ont remplacé les tubes thermioni- ques dans de nombreux types de circuits. Le principal avan- tage des tubes à cathode froide réside dans le fait qu'aucun courant de chauffage n'est requis pour la cathode, ce qui réduit grandement la vitesse de détériotation de la surface cathodique et donne aux tubes une vie notable- ment accrue par rapport aux tubes thermioniques utilisés précédemment.
Ceci rend les tubes à cathode froide parti- culièrement appropriés à être utilisés dans les systèmes avertisseurs et détecteurs, dans lesquels ces tubes peu- vent rester hors service pendant de très longues périodes, r mais doivent toujours être prêts à enter instantanément
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en service.
Les tubes à cathode froide sont communément employés avec un voltage compris entre 100 et 200 volts entre la cathode et l'anode, le potentiel de l'électrode de contrôle étant intermédiaire entre celui de la cathode et celui de l'anode . Dans ces conditions, une élévation du potentiel de l'électrode de contrôle de l'ordre de cinq volts est ordinairement requise pour amorcer la décharge dans le tube. Cette élévation de potentiel est accompagnée d'un courant, ordinairement de quelques microampères, qui circule entre l'électrode de contrôle et la cathode. Ce courant provient de la source de potentiel de l'électrode de contrôle et est appelé courant de Townsend.
Dans certains types de circuits électriques sensibles, par lesquels le voltage nécessaire pour amorcer la décharge dans un tube peut être produit, il n'y a pas de source adéquate du courant d'amorçage de Townsend et toute tenta- tive pour provoquer la production d'un tel courant par le circuit donne simplement lieu au déséquilibrdu cir- cuit sans que soit obtenu un résultat utile.
Le but de l'invention est d'utiliser un tube du type décrit conjointement avec une source d'alimentation en courant de ce tube dans un circuit comprenant des moyens capables de produire un faible voltage unidirectionnel, mais incapables de produire un courant correspondant.
A cet effet, suivant l'invention, on prévoit un circuit électrique comprenant des moyens, grâce auxquels un faible voltage unidirectionnel peut être produit, un tube à déchar- ge gazeux, du type à cathode froide comportant une seule électrode de contrôle située entre la cathode et l'anode une et/source d'alimentation en courant du tube, dans lequel circuit les connexions à l'électrode de contrôle et à la cathode respectivement sont telles que l'électrode de contrôle soit normalement (c'est-à-dire pendant les période;
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de repos où aucune décharge n'a lieu dans le tube) maintenue au potentiel de la cathode et les moyens produc- teurs de voltage sont connectés à l'électrode de contrôle dans un sens tel que, lorsque le voltage est produit,l'é- lectrode de contrôle est rendue négative par rapport à la cathode et la décharge est amorcée dans le tube.
La demanderesse a constaté que dans ces circonstances aucun courant de Townsend ne circule dans l'électrode de contrôle et, en outre, que la variation du potentiel de l'électrode de contrôle requis pour amorcer la décharge est très faible . Il peut, en fait, être d'un volt ou même moindre, lorsque le voltage fixe entre la cathode et l'anode est ajusté à une valeur critique appropriée, dé- pendant des caractéristiques de chaque tube particulier.
Une résistance très élevée, de l'ordre de 50 megohms, peut être intercalée en série avec l'électrode de contrôle.Cette résistance est avantageuse en ce sens qu'elle isole l'élec- trode des dérangements extérieurs. Le fait qu'une telle résistance puisse être utilisée sans affecter autrement le fonctionnement du système est clair et évident,étant appréciable donné qu'aucun courant de Townsend appréciable ne circule dans l'électrode de contrôle.
On verra que, bien que la disposition susdécrite du tube dans le circuit soit d'importance primordiale pur son application à un circuit, dans lequel, pour une raison quelconque et notamment à cause de l'impédance élevée du circuit, le courant de Townsend ne peut être ment fourni, la sensibilité grande accrue ainsi obtenue est avantageuse même lorsqu'il existe une source adéquate d'a- limentation pour le courant de Townsend. De plus, l'ab- sence de toute nécessité de disposer d'une source de poten- tiel de polarisation pour l'électrode de contrôle est souvent très avantageuse, étant donné qu'elle procure avec simplification et une stabilité accrues du système.
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Après amorçage, la décharge dans un tel tube se main- tient d'elle-même et des variations ultérieures du poten- tiel de l'électrode de contrôle n'affectent pas cette dé- charge . Comme, en ce qui concerne la durée de la dé- charge, la vie de ces tubes est courte, il est avantageux de prévoir une forme de dispositif électriquement sensible actionné par la décharge dans le tube, pour interrompre la décharge, ce dispositif pouvant avantageusement se présenter sous forme d'un relais)électro-magnétique.
Lorsque le circuit électrique fait partie d'un sys- tème avertisseur ou détecteur, les moyens générateurs de voltage sont agencée de manière à produire le faible voltage d'amorçage de la décharge dans les conditions où que on désire/la détection ou l'avertissement se fasse et la décharge provoque alors, directement ou indirectement, le fonctionnement .du dispositif détecteur ou avertisseur.
Ainsi, le voltage peut être établi par une cellule pho- toélectrique à la suite de l'interruption d'un faisceau lumineux illuminant cette cellule, soit par un objet passant dans le faisceau, comme dans le cas d'un disposi- tif d'alarme contre le vol, soit par un objet venant se placer sur le trajet du faisceau, comme dans le cas du flotteur d'un dispositif indicateur du niveau d'un liquide.
Il est préférable que la décharge dans le tube à cathode froide provoque indirectement le fonctionnement du dispositif détecteur ou avertisseur et à cet effet on peut utiliser un relais électromagnétique à deux paires de contacts, dont l'une , lors du fonctionnement du relais, interrompt la décharge et dont l'autre ferme un circuit comprenant le dispositif détecteur ou avertis- seur.
Un circuit suivant l'invention peut avantageusement faire partie d'un système avertisseur et détecteur de
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fumées, comportant une paire de cellules photoélectri- ques identiques et connectées en série . Un tel système sera décrit à présent en référence aux dessins ci-annexés, sur lesquels : la figure 1 est un schéma montrant la disposition générale du système, et la figure 2 est un schéma de circuit.
Un tube 1 en aluminium d'une longueur d'environ 3 pieds et d'un diamètre de deux pouces est placé en un endroit où il y a danger d'incendie . Le tube est perforé en 2, en sorte que la fumée pouvant se trouver dans l'atmosphère peut pénétrer dans le tube . Une petite lampe électrique 3, disposée au voisinage d'une extrémité du tube et alimen- tée par la source principale, sert à éclairer deux cellu- les photoélectriques @ 4 et 5. Le faisceau lumineux émis par la lampe 3 est concentrée l'aide d'un système optique 6 en un faisceau parallèle 7, qui éclaire la cellule photo- électrique 4 après passage à travers un écran de diffusion translucide 8.
La cellule photoélectrique 5 est renfermée dans un compartiment fermé 9, en sorte que son éclairage, qui est fourni directement par la lampe 3 à travers un écran de diffusion translucide 10, ne peut être affecté par des influences extérieures mais peut être réglé par un déplacement axial de la cellule photoélectrique le long du tube , L'éclairage de la cellule photoélectrique 4 peut être réduit par une fumée pénétrant dans le tube 1.
Les deux cellules photoélectriques sont connectées en série sur une série d'éléments de polarisation 11, qui font partie d'une batterie 15 et la position de la cellu- le photoélectrique 5 est ajustée jusqu'à ce que, en l'ab- sence de fumée, l'éclairage ou illumination des deux cellules soit électriquement identique . Dans ces condi- tions, il n'y aura aucune différence de potentiel entre la prise centrale 12 des éléments de polarisation et le
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point médian 13 entre les deux cellules photoélectriques.
La présence de fumée dans le tube 1 augmentera l'impédance de la cellule photoélectrique 4, augmentant ainsi la différence de potentiel aux bornes de cette cellule et provoquant une chute de potentiel du point médian 13.
Comme seule la cellule photoélectrique 4 peut être affectée par la fumée, le changement décollage au point 13 est nécessairement unidirectionnel. Ce voltage est incapable de produire un courant d'intensité comparable à celle da courant de Townsend, en raison de l'impédance élevée du circuit contenant les cellules ou éléments 11.
C'est pourquoi, il a été considéré jusqu'à présent comme imppssible d'employer, dans un système comprenant nn tel circuit , un tube à cathode froide.
Dans le présent système, un tube 14 du type à cathode froide est alimenté par la batterie 15, ainsi que le montre la figure 2. Ce tube est agencé pour fonctionner à un voltage d'environ 130-150 volts entre la cathode et l'a- node. Normalement, ce tube est employé avec un voltage de polarisation positif de 65/80 volts environ entre la cathode et l'électrode de contrôle, mais dans le circuit illustré sur les dessins, le voltage entre ces électrodes est normalement nul.
La cathode 16 du tube 14 est connectée à la prise centrale 12 des éléments de polarisation 11 et, l'électro- de de contrôle 17 est connectée au point médian 13 à l'ai- de d'une résistance 25 de 10 megohms. L'électrode de contrôle est, dès lors, maintenue normalement au potentiel de la cathode, mais lorsque de la fumée dans le faisceau lumineux frappant la cellule photoélectrique 4, l'électro- de de contrôle est rendue négative par rapport à la cathode et dès que la différence de potentiel atteint une faible valeur critique, la décharge est amorcée dans le tube.
Dans lcircuit anodique du tube 14 sont insérés une
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résistance de limitation 24 de 5000 ohms et un petit re- lais 18 du type téléphonique standard à trois paires de con- tacts 19,20 et 26. Lorsque le relais est actionné par la décharge dans le tube 14, les contacts 19 et 20 servent à interrompre la décharge, tandis que le bobinage du relais est connecté à une source d'alimentation en faible ten- sion 27, en sorte que le relais est maintenu dans la posi- tion actionnée et que les contacts 20 se ferment, de ma- nière à fermer un circuit comprenant le dispositif d'alarme 21, constitué par exemple par une sonnerie ou une sirène et une lampe indicatrice 22.
Un commutateur à bouton- poussoir 23 est également prévu pour interrompre le circuit d'alarme , de façon que le relais retourne à son état ini- tial et soit à nouveau prêt à recevoir une nouvelle dé- charge du tube 14.
En plus de ses caractéristiques de fonctionnement améliorées, le circuit décrit possède d'autres avantages pratiques. Il permet l'emploi d'une seule batterie à la fois pour alimenter le tube 14 et pour polariser les cellules photoélectriques, ce qui n'était pas possible dans le type de circuit habituel. Comme la compacité est une des particularités essentielles du système, il est avan- tageux d'employer une petite batterie et pour cette raison des éléments d'environ 20 volts assemblés sans prises in- termédiaires peuvent être employés. Dans ces conditions, l'établissement d'une source de potentiel de polarisation pour l'électrode de contrôle serait très désavantageux, étant donné qu'il serait très difficile de régler cette source avec quelque précision. Dans le circuit décrit, aucune source de potentiel de polarisation n'est, toutefois, requise.
En logeant le tube 14 dans un prolongement du tube 1, on obtient un ensemble compact et unique . Lorsqu'on em-
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ploie un certain nombre de tels Ensembles, dont chacun est disposé en un endroit différent où existe un risque d'incendie, ces ensembles peuvent être connectés à un seul dispositif d'alarme , l'ensemble amenant la mise en ac- tion de ce dispositif d'alarme étant indiqué par sa lampe propre 22. Les lampes de signalisation, de même que les relais, commutateurs à bouton-poussoir et batteries y associés peuvent alors être montés sur un panneau central commun, en sorte que le système d'alarme est parfaitement centralisé.
REVENDICATIONS ------------
1. Circuit électrique comprenant des moyens, grâce auxquels un voltage unidirectionnel et faible peut être produit, un tube à décharge gazeux du type à cathode froide comportant une seule électrode de contrôle située entre la cathode et l'anode et une source d'alimentation en courant du tube, caractérisé en ce que les connexions à l'électrode de contrôle et à la cathode respectivement sont telles que l'électrode de contrôle soit normalement (c'est-à-dire pendant les périodes de repos où aucune décharge n'a lieu dans le tube) maintenue au potentiel de la cathode et les moyens producteurs de voltage sont connectés à l'électrode de contrôle dans un sens tel que, lorsque le voltage est produit, l'électrode de con- trôle est rendue négative par rapport à la cathode et la décharge est amorcée dans le tube.