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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.
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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
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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.
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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
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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-
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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
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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.
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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.