<Desc/Clms Page number 1>
Procède et dispositif permettant d'obtenir une tension continue proportionnelle à une fréquence.
Il est connu que l'on peut réaliser des indi- cateurs de fréquence ou de vitesse à partir de disposi- tifs à saturation magnétique. Toutefois ces dispositifs ne sont pas complètement indépendants de la tension d'a- limentation, parce que l'induction magnétique croît tou- jours en fonction du champ. D'ailleurs il ne peut en être autrement, car pour des champs extrêmement élevés, le flux d'induction s'accroît toujours au moins du flux inducteur.
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif indicateur de fréquence permettant d'ob- tenir une tension continue proportionnelle à la fréquence à mesurer; elle est basée sur un nouveau système à satu- ration spécial, qui fait que les indications de l'appa- reil sont pratiquement indépendantes de la tension d'ali- mentation lorsque celle-ci varie.de + 20 % et même davan.. tage.
<Desc/Clms Page number 2>
Le procédé suivant l'invention est caractérisa en ce que l'on fait agir, sur un instrument de mesure approprié, la résultante de deux impulsions de courant simultanées et de sens opposés produit'es, à chaque alter- nance du courant dont la fréquence est à mesurer, dans deux organes, l'un saturé, l'autre non saturable, de sorte que l'impulsion émise par ce dernier compense pra- tiquement l'influence exeroée sur l'autre impulsion par la variation de la tension de la source de oourant et que, après redressement éventuel des impulsions, la quantité totale d'électricité résultante, étant proportionnelle à la fréquence,
donne la mesure de cette fréquence. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que le circuit dont la fréquence est à mesurer comporte une impédance ou une résistance et alimente en série les enroulements primai- res de deux transformateurs; l'un saturé, l'autre non sa- turable, les enroulements secondaires de ces transforma- teurs étant montés en opposition dans un circuit compre- nant un redresseur de courant et un instrument de mesure dont l'équipage mobile possède une grande Inertie vis-à- vis de la fréquence des impulsions. Au dispositif oom- pensateur constitué par un transformateur non saturé, on peut substituer un condensateur ou tout autre organe ou ensemble d'organes connus susceptibles de produire l'im- pulsion de compensation.
Pour rendre le dispositif plus, sensible et plus symétrique, on peut utiliser deux lampes;' à vide ou à gaz, de préférence des lampes trigrilles, mon- tées en Push-pull; dans ce cas, la résistance interne de ces lampes fait fonction de résistance limitant l'intensi- té du courant dont on veut mesurer la fréquence. Le régla- ge de l'impulsion de compensation s'obtient en étalant sa
<Desc/Clms Page number 3>
durée au moyen d'un condensateur et en réglant son ampli tu- de au moyen d'une résistance.
Pour permettre l'addition ou la soustraction de deux mesures en vue de la transmission à distance (télémesure) on monte en parallèle, aux bornes d'un instrument de mesure totalisateur, deux dispositifs ayant les caractéristiques précédentes et dont la compensa- tion du oourant moyen, correspondant à la fréquence mini- mum, est fournie par une source commune de tension conti- nue régularisée, s'il s'agit d'addition, ou par deux sour- ces distinctes s'il s'agit de soustraction.
Au dessin annexé, la fig. 1 montre le principe du dispositif suivant l'invention.
La tige 2 montre une'courbe d'induction.
La, fige 3 représente une variante du dispositif de la fig. 1.
La fige 4 montre schématiquement, à titre d'exemple, un mode de réalisation possible de l'objet de 1'invention.
LÀ fig. 5 représente, également de façon schéma- tique, un exemple d'application de l'invention à la télé- mesure, en vue de l'addition ou de la soustraction de deux fréquences.
Dans la fig. l, une source de tension continue 1-2 alimente, par le commutateur 3, une rdsistance 4, montée en série avec un premier transformateur 5 à circuit magnétique bien fermé pour en permettre la saturation fa- cile. Un second transformateur 6, à circuit magnétique non saturable (avec entrefer par exemple) a son enroulement primaire en série avec celui du transformateur 5 dans le circuit de la source 2-3. Les circuits secondaires des transformateurs 5 et 6 sont montés en opposition et l'en- semble alimente une charge constituée ici par un appareil de mesure 7, par exemple.
<Desc/Clms Page number 4>
Le courant 1. qui circule dans 5 est tel qu'il sature le circuit magnétique. Le point de fonctionnement serait par exemple en A (fig.2). Si l'on coupe le air- cuit en manoeuvrant le commutateur 3, l'extra-courant de rupture produira par induction une impulsion dans ltappa- reil de mesure. Si le transformateur 6 n'était pas en circuit, il passerait dans 7 une quantité d'électricité Q :
EMI4.1
n = nombre de spires du secondaire, S = section du circuit magnétique, R = résistance du circuit, B = induction, dont la valeur est représentée par l'or- ' donnée du point A.
Si l'induction B est constante lorsque le champ H varie, la,quantité d'électricité Q devient indé- pendante du champ H, c'est-à-dire du courant 1.
En fait, comme la courbe d'induction n'est pas parallèle à ltaxe du champ (fig.2), l'indépendance n'est' pas réalisée, même si le circuit magnétique est fait avec des tôles à haute perméabilité. L'examen. de la fig. 2 montre que l'on peut faire passer par le point A une droite B D, tangente à la courbe, Alors, pour des champs variant de H1 à H2, la différence entre la courbe et la droite est très faible. Si l'on trace une droite OC, pa- ralléle à la droite BD, celle-ci représente la caracté- ristique d'un système non saturable. La différence E F entre les ordonnées de ces deux caractéristiques est pratiquement constante de H1 à H2.
Si nous revenons à la fig. 1, le transforma- teur 6 donnera une contre-impulsion proportionnelle au champ. Il réalise donc la droite OC. L'impulsion résul.. tante dans l'appareil 7 devient pratiquement indépendante
<Desc/Clms Page number 5>
du courant 1. On peut même faire en sorte, par des ré- glages convenables, que l'impulsion diminue lorsque le courant d'excitation augmente.
Le transformateur de compensation peut être remplacé par tout autre dispositif donnant une impulsion proportionnelle au courant. Ainsi, dans la fig. 3, les repères 1, 2, 3, 5, 7 ont la même signification que dans la fig. 2, l'impulsion compensatrice est donnée par la décharge de la capacité 8 dans la résistance 9.
On pourrait naurellement trouver bien d'autres couplages de compensation sans modifier le principe qui vient d'être expose; l'utilisation est la suivante.
Si l'on alimente le circuit des fig. 1 et 3 par du courant alternatif et si l'appareil de mesure est précédé d'un petit redresseur (non figuré), on note que la quantité d'électricité qui circule est bien pro- portionnelle à la fréquence. En effet; à chaque inversion du courant dans le circuit primaire des transformateurs, le groupe des transformateurs 5 et 6 injecte une quantité d'électricité constante; pour n inversions, on a n quan- ' tités d'électricité identiques.
La résistance 4 limite l'intensité du courant, qui ne manquerait pas d'augmenter au moment de la satura- tion du transformateur principal. La fig. 4 montre à titre d'exemple, une réalisation pratique dans laquelle on utilise des lampes, préférablement du modèle trigril- le, la résistance interne des valves remplaçant la résis- tance destinée à limiter le courant.
Dans la figure 4, 10 et 11 sont deux lampes tri- grilles, montées de préférence (mais non obligatoirement) en push-pull à la manière habituelle. Les grilles sont ex- citées par le transformateur 12, et des résistances 13, 14, limitent le courant de grille. Les tensions de grille présentent alors un palier tout à fait favorable à l'in-
<Desc/Clms Page number 6>
dépendance du système par rapport à l'amplitude de la tension qui agit sur le primaire' du transformateur 12, tension dont on veut mesurer la fréquence. Le transforma- teur 15, est le transformateur non saturé.
Les transforma- teurs 16 et 17, représentés comme distincts, mais qui sont en réalité bobinés sur le même noyau, sont par contre sa- turés. On notera l'inversion des connexions des circuits primaires. Les secondaires sont montés en série et tra- vaillent sur une valve biplaque 18. La résistance d'utili- sation est figurée en 19, elle est reliée d'une part au filament de la lampe redresseuse 18 et d'autre part au point milieu du transformateur 15. Aux bornes de ce der- nier organe se trouvent, en série, la résistance 20 et le condensateur 21.
Le groupe de lampes push-pull 10-11 fait passer dans les primaires des transformateurs des courants à peu près rectangulaires parce que l'amplitude de la tension d'attaque des grilles est élevée. Le système donne des impulsions compensées successivement sur chacune des ano- des de la lampe 18. Le courant est redressé et la réais- tance ne reçoit que des impulsions de même sens.
Le condensateur 21 a pour rôle d'étaler l'im- pulsion de compensation et de la mettre en opposition avec l'impulsion principale issue du transformateur saturé. Le décalage des impulsions engendrées par les transformateurs provient de leur différence de saturation. La résistance 20 permet de régler alors facilement l'amplitude de la compensation.
Si l'on place, en série avec la résistance 19
4 un appareil de mesure (non représenté) dont l'équipage mobile possède une grande inertie vis-àvis de la fréquen- ce des impulsions, cet appareil de mesure indique la va- leur moyenne de la quantité d'électricité qui circule dans la résistance 19. Si l'on désire avoir une tension
<Desc/Clms Page number 7>
bien filtrée en vue d'utilisation dans'd'autres appareils qui n'accepteraient pas une tension ondulée, on montera un filtre quelconque, par exemple celui constitué par une résistance 22 et un condensateur 23.
Naturellement l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit n'est pas limitatif, par contre on voit qu'il se rattache au schéma de la fig. 1.
Cet appareil peut donc servir à indiquer direc- tement la fréquence, tout en restant indépendant de la tension d'excitation du système, pourvu cependant que cette tension dépasse un certain seuil.
Ce dispositif est spécialement utilisable dans les récepteurs de télémesure. Dans ce cas on désire sou- vent n'avoir des indications qu'entre deux fréquences, par exemple 25-50 ou 100-200. Souvent on désire aussi pouvoir additionner des mesures ou les retrancher l'une de l'autre.
La fig. 5 montre un exemple de réalisation possible d'un montage à cet effet.
Un premier dispositif récepteur comporte un transformateur saturé 30 et un transformateur non saturé 31 ; 32 désigne un redresseur, 33 la résistance d'utilisa- tion de très forte valeur devant celle des appareils de mesure, 34 désigne l'appareil recevant la mesure partiel-. le et 35 l'appareil totalisateur.
Un second dispositif récepteur, en parallèle avec le premier, comporte les transformateurs 36 (saturé) et 37 (non saturé) le redresseur 38, la résistance 34 et l'appareil de mesures partielles 39.
Le courant moyen, qui correspond à la fréquence minimum et qui circule dans les appareils 34 et 35 du premier système est compensé par la source 40 et la ré- sistance 41.
<Desc/Clms Page number 8>
Dans le deuxième récepteur, le courant de fré- quence minimum est compensé par la résistance 42. On voit que, si.le redresseur 32 laisse passer un courant 1 ayant le sens indiqué par la,flèche, la polarité de la source 40 est telle que cette source injecte dans les appareils de mesure 34 et 35 un courant de signe contrai- re au courant i. On peut évidemment modifier le sohéma pour obtenir la soustraction des mesures, mais il faut alors deux sources de compensation. On ne changerait rien,au principe de l'invention si on utilisait des lam- pes à gaz au lieu de trigrilles montées en oscillateurs ou apériodiques, dans le but de travailler avec une in- tensité plus élevée.
Dans les figs. 4 et 5, pour la clarté du des- sin, le circuit de ohauffage du filament des lampes n'est indiqua que de façon symbolique, l'homme de l'art étant à même de le compléter sans difficulté.
<Desc / Clms Page number 1>
Method and device for obtaining a direct voltage proportional to a frequency.
It is known that it is possible to produce frequency or speed indicators from magnetic saturation devices. However, these devices are not completely independent of the supply voltage, because the magnetic induction always increases as a function of the field. Moreover, it cannot be otherwise, because for extremely high fields, the induction flux always increases at least the inductive flux.
The subject of the present invention is a method and a frequency indicating device making it possible to obtain a direct voltage proportional to the frequency to be measured; it is based on a new special saturation system, which makes that the indications of the device are practically independent of the supply voltage when this varies by + 20% and even more. floor.
<Desc / Clms Page number 2>
The method according to the invention is characterized in that one causes to act, on a suitable measuring instrument, the resultant of two simultaneous current pulses and of opposite directions produced, at each alternation of the current whose frequency is to be measured, in two organs, one saturated, the other non-saturable, so that the pulse emitted by the latter practically compensates for the influence exerted on the other pulse by the variation of the voltage of the current source and that, after possible rectification of the pulses, the total quantity of electricity resulting, being proportional to the frequency,
gives the measure of this frequency. The device for implementing the method according to the invention is characterized in that the circuit whose frequency is to be measured comprises an impedance or a resistance and supplies the primary windings of two transformers in series; one saturated, the other non-saturated, the secondary windings of these transformers being mounted in opposition in a circuit comprising a current rectifier and a measuring instrument, the mobile assembly of which has a high Inertia vis - with respect to the frequency of the pulses. For the compensation device consisting of an unsaturated transformer, it is possible to substitute a capacitor or any other known member or set of members capable of producing the compensating pulse.
To make the device more sensitive and more symmetrical, two lamps can be used; vacuum or gas, preferably trigrid lamps, mounted in push-pull; in this case, the internal resistance of these lamps acts as a resistance limiting the intensity of the current whose frequency is to be measured. The adjustment of the compensation pulse is obtained by spreading its
<Desc / Clms Page number 3>
duration by means of a capacitor and by regulating its amplitude by means of a resistance.
To allow the addition or subtraction of two measurements with a view to remote transmission (telemetry), two devices having the preceding characteristics and whose current compensation are connected in parallel at the terminals of a totalizing measuring instrument. mean, corresponding to the minimum frequency, is supplied by a common source of regularized direct voltage, in the case of addition, or by two distinct sources in the case of subtraction.
In the accompanying drawing, FIG. 1 shows the principle of the device according to the invention.
Rod 2 shows an induction curve.
The, fig 3 shows a variant of the device of FIG. 1.
Fig 4 shows schematically, by way of example, a possible embodiment of the object of the invention.
THERE fig. 5 represents, also diagrammatically, an example of application of the invention to remote measurement, with a view to the addition or the subtraction of two frequencies.
In fig. 1, a DC voltage source 1-2 feeds, through switch 3, a resistor 4, connected in series with a first transformer 5 with a well-closed magnetic circuit to allow easy saturation thereof. A second transformer 6, with an unsaturable magnetic circuit (with an air gap, for example) has its primary winding in series with that of transformer 5 in the circuit of source 2-3. The secondary circuits of transformers 5 and 6 are mounted in opposition and the assembly supplies a load constituted here by a measuring device 7, for example.
<Desc / Clms Page number 4>
The current 1. which flows in 5 is such that it saturates the magnetic circuit. The operating point would for example be at A (fig. 2). If the cooked air is switched off by operating switch 3, the breaking extra-current will inductively produce a pulse in the measuring apparatus. If the transformer 6 was not in circuit, it would pass in 7 a quantity of electricity Q:
EMI4.1
n = number of turns of the secondary, S = section of the magnetic circuit, R = resistance of the circuit, B = induction, the value of which is represented by the ordinate of point A.
If the induction B is constant when the field H varies, the quantity of electricity Q becomes independent of the field H, that is to say of the current 1.
In fact, as the induction curve is not parallel to the axis of the field (fig. 2), independence is not achieved, even if the magnetic circuit is made with high permeability sheets. The review. of fig. 2 shows that we can make a line B D, tangent to the curve, pass through point A. Then, for fields varying from H1 to H2, the difference between the curve and the line is very small. If we draw a line OC parallel to the line BD, this represents the characteristic of a non-saturable system. The difference E F between the ordinates of these two characteristics is practically constant from H1 to H2.
If we return to fig. 1, transformer 6 will give a counter-pulse proportional to the field. He therefore realizes the line OC. The resulting pulse in apparatus 7 becomes practically independent
<Desc / Clms Page number 5>
current 1. It is even possible, by suitable settings, to ensure that the pulse decreases when the excitation current increases.
The compensation transformer can be replaced by any other device giving a pulse proportional to the current. Thus, in fig. 3, the references 1, 2, 3, 5, 7 have the same meaning as in fig. 2, the compensating impulse is given by the discharge of capacitor 8 in resistor 9.
One could of course find many other compensation couplings without modifying the principle which has just been explained; the use is as follows.
If the circuit of fig. 1 and 3 by alternating current and if the measuring device is preceded by a small rectifier (not shown), we note that the quantity of electricity circulating is indeed proportional to the frequency. Indeed; at each reversal of the current in the primary circuit of the transformers, the group of transformers 5 and 6 injects a constant quantity of electricity; for n inversions, we have n identical quantities of electricity.
Resistor 4 limits the intensity of the current, which would not fail to increase when the main transformer is saturated. Fig. 4 shows by way of example a practical embodiment in which lamps are used, preferably of the trigril model, the internal resistance of the valves replacing the resistance intended to limit the current.
In FIG. 4, 10 and 11 are two tri-grid lamps, mounted preferably (but not necessarily) in push-pull in the usual manner. The gates are energized by transformer 12, and resistors 13, 14 limit the gate current. The gate voltages then present a level which is entirely favorable to
<Desc / Clms Page number 6>
dependence of the system with respect to the amplitude of the voltage which acts on the primary 'of transformer 12, the voltage of which the frequency is to be measured. The transformer 15, is the unsaturated transformer.
The transformers 16 and 17, shown as separate, but which are in reality wound on the same core, are on the other hand saturated. Note the inversion of the connections of the primary circuits. The secondaries are mounted in series and work on a two-plate valve 18. The resistance of use is shown at 19, it is connected on the one hand to the filament of the rectifying lamp 18 and on the other hand to the midpoint. of the transformer 15. At the terminals of the latter device are, in series, the resistor 20 and the capacitor 21.
The 10-11 group of push-pull lamps pass roughly rectangular currents through the transformers' primaries because the magnitude of the gate drive voltage is high. The system gives successively compensated pulses on each of the anodes of the lamp 18. The current is rectified and the reactance receives only pulses of the same direction.
The role of the capacitor 21 is to spread the compensation pulse and to put it in opposition to the main pulse coming from the saturated transformer. The offset of the pulses generated by the transformers comes from their difference in saturation. Resistor 20 then makes it possible to easily adjust the amplitude of the compensation.
If we place, in series with resistor 19
4 a measuring device (not shown) whose mobile equipment has a great inertia with respect to the frequency of the pulses, this measuring device indicates the average value of the quantity of electricity which circulates in the resistance 19. If you want to have tension
<Desc / Clms Page number 7>
well filtered for use in other devices which would not accept a ripple voltage, we will mount any filter, for example that formed by a resistor 22 and a capacitor 23.
Of course, the embodiment which has just been described is not limiting, on the other hand it can be seen that it relates to the diagram of FIG. 1.
This device can therefore be used to indicate the frequency directly, while remaining independent of the excitation voltage of the system, provided however that this voltage exceeds a certain threshold.
This device can be used especially in telemetry receivers. In this case it is often desired to have indications only between two frequencies, for example 25-50 or 100-200. Often we also want to be able to add measurements or subtract them from one another.
Fig. 5 shows a possible embodiment of an assembly for this purpose.
A first receiving device comprises a saturated transformer 30 and an unsaturated transformer 31; 32 designates a rectifier, 33 the resistance of use of very high value compared to that of the measuring devices, 34 designates the device receiving the partial measurement. 1c and 35 the totalizing apparatus.
A second receiving device, in parallel with the first, comprises the transformers 36 (saturated) and 37 (unsaturated), the rectifier 38, the resistor 34 and the partial measuring device 39.
The average current, which corresponds to the minimum frequency and which circulates in the devices 34 and 35 of the first system is compensated by the source 40 and the resistor 41.
<Desc / Clms Page number 8>
In the second receiver, the minimum frequency current is compensated by resistor 42. It can be seen that, if the rectifier 32 allows a current 1 to flow in the direction indicated by the arrow, the polarity of the source 40 is such. that this source injects into the measuring devices 34 and 35 a current of opposite sign to the current i. We can obviously modify the sohema to obtain the subtraction of the measurements, but two sources of compensation are then necessary. Nothing would change in the principle of the invention if gas lamps were used instead of trigrils mounted as oscillators or aperiodic, in order to work with a higher intensity.
In figs. 4 and 5, for the clarity of the drawing, the circuit for heating the filament of the lamps is indicated only symbolically, the person skilled in the art being able to complete it without difficulty.