<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX DISPOSITIFS CONDUCTEURS.
PRESENTANT UNE RESISTANCE ELECTRIQUE VARIABLE.
L'invention est relative aux dispositifs conducteurs présentant une résistance électrique variable, les mots "résistance électrique" étant entendus pour désigner tout phénomène s'opposant au passage d'un courante d'intensité constante ou variable, dans ces dispositifs. L'invention con-- cerne plus particulièrement (parce que c'est en ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces dispositifs, ceux dont la résistance est variable, soit en fonction de ' la tension établie entre leurs bornes, soit en fonction de la pression qu'on leur fait supporter.
@ @
Elle a surtout pour but de rendre ces dispositifs tels 'que, mieux que ceux qui ont déjà été réalisés, ils répondent aux divers desiderata de la pratique, et notamment qu'ils présentent une sensibilité accrue sans nui- re à la fidélité désirable.
Elle consiste principalement à constituer les dispositifs du genre en question, à l'aide d'une pièce d'un corps conducteur ou semi-conducteur, telle qu'une pièce ou électrode métallique, mise au contact d'un élément ou pastille constitué d'un matériau à élasticité caoutchoutique rendu conduc- teur par incorporation, dans la masse de ce matériau, de particules conduc- trices extrêmement fines, telles, par exemple, que des particules de carbo- ne graphitique d'un diamètre moyen inférieur à cinq centièmes de micron.
Il doit être bien entendu que le terme "conducteur" appliqué aux susdites particules et pastilles est utilisé dans sa terminologie usuelle, opposée au terme "isolant", et que ce terme "conducteur" englobe dans ce cas les corps qui sont à proprement parler seulement semi-conducteurs, et d'autre part . que le terme "pastille" n'est pas, ici, limitatif de formes ni de dimensions.
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention comprend, mise à part cette disposition principale, cer- taines dispositions qui s'utilisent de préférence concurremment, dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment : - une seconde disposition consistant, dans les dispositifs du genre en question comportant une pièce conductrice ou semi-conductrice au contact d'un élément ou pastille constitué d'un matériau à élasticité caoutchoutique, à choisir ce matériau parmi ceux présentant les caractéristiques suivantes : - résistivité comprise entre 0,1 ohm et 1 mégohm cm/cm2; - module d'élasticité compris entre 1 kg et 1000 kg par cm2 à la com- pression et se conservant sans dommage particulier pour les caractéristiques mécaniques du matériau, à des températures au moins égales à 80 C.;
- résistance de contact telle que sa valeur sous-une tension de 1 volt, pour 1 cm2 de surface de contact avec une électrode métallique polie, et sous une pression de 1 kg/cm2, soit supérieure à la valeur de la résistivi- té dudit matériau, et telle que cette résistance de contact diminue quand la tension appliquée augmente, ce qui se traduit par une courbe caractéristique tombante.
L'invention vise plus particulièrement certains modes d'application, et notamment : - l'application à des dispositifs électroniques, tels, par exemple, que des dispositifs redresseurs, dispositifs amplificateurs, et dispositifs écouteurs ; - l'application à des dispositifs électro-acoustiques, tels, par exemple, que pick-up, microphones, et amplificateurs à magnétostriction; - et l'application à des dispositifs de métrologie, et de réglage tels,par exemple, qu'extensomètres, capteurs de vibrations, et rhéostats ré- gulateurs.
Elle vise plus particulièrement aussi certains modes.de réalisation, des susdites dispositions, et elle vise,plus particulièrement encore,=et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispositifs du genre en question comportant application des susdites dispositions, les éléments spéciaux (et notamment les matériaux à élasticité caoutchoutique rendus conducteurs comme il a été dit, ainsi que les éléments ou pastilles établis avec de tels maté- riaux) propres à leur établissement, les appareils et ensembles électroniques, électrocoustiques, métrologiques et de réglage, comportant de semblables dis- positifs, ainsi que les structures coagissant avec de tels dispositifs'ou en- sembles.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide' du com- plément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels' complément et dessins sont donnés, bien entendu, surtout à titre d'indication.
La figure 1, de ces dessins, montre deux courbes représentant l'une un phénomène caractéristique d'un dispositif ou éprouvette conforme à l'inven- tion, et l'autre le même phénomène dans le cas d'un dispositif ne rentrant pas dans le cadre de L'invention.
La figure 2 est une autre courbe caractéristique d'une éprouvette conforme à l'invention.
Les figures 3 à 11, enfin, sont des schémas de réalisation des ap- pareils suivants, établis en application des dispositions de l'invention : un redresseur de courant (fig. 3); un amplificateur électronique (fig. 4); un écouteur du genre d'un écouteur téléphonique (fig. 5); un dispositif lecteur de disques pour pick-up (fig. 6); un microphone (fig. 7); un amplificateur à magnétostriction (fig. 8); un extensomètre (fig. 9);un capteur de ,vibrations (fig. 10); et un rhéostat régulateur (fig. 11).
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de, ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se
<Desc/Clms Page number 3>
proposant d'établir des dispositifs conducteurs présentant une résistance va- riable au passage du courant électrique, on procède comme suit ou de façon ana- logue.
On sait qu'on peut rendre conducteurs des caoutchoucs naturels ou ar- tificiels, ou des matières moulées habituellement isolantes, en incorporant à ces caoutchoucs ou matières des particules d'un corps conducteur, tel que le carbone.
On connaît déjà plusieurs modes d'application de tels caoutchoucs conducteurs ou analogues, et en particulier un mode d'application par lequel on applique une pastille de caoutchouc conducteur au contact d'une pièce en matière conductrice ou semi-conductrice. Dans ce mode d'application des ca- outchoucs conducteurs connus jusqu'à présent, on utilise le' fait de la varia- tion de l'aire de contact entre la pastille caoutchoutique et la pièce métal- lique, en fonction de la pression d'appui de ces deux pièces l'une contre l'autre ;
et on utilise aussi certaines variations de la résistance de la pas- tille caoutchoutique, lesquelles variations semblent dues aux variations de la distance des grains de carbone dans cette pièce, lorsqu'on la comprime.-
Les effets obtenus jusqu'à présent dans ces applications étaient toutefois insuffisants pour permettre des applications importantes. On a mon- tré en A sur la figure 1 une courbe traduisant l'augmentation, en fonction de l'écrasement en microns, de la conductance d'une éprouvette A' constituée d'une électrode métallique au contact d'une pastille d'un caoutchouc conduc- teur ordinaire,et plus spécialement par incorporation au caoutchouc de par- ticules de carbone d'un diamètre moyen de cinq centièmes de micron, ce diamè- tre étant cependant déjà inférieur au diamètre de grains de carbone connus jusqu'à une époque récente.
Les inventeurs obtiennent des.effets d'une nature et d'un ordre tout différents en constituant les dispositifs du genre en question, conformément à l'invention, par une pièce d'un corps conducteur pu semi-conducteur, telle qu'une pièce ou électrode métallique, mise au. contact d'un élément ou pastille constitué d'un matériau à élasticité caoutchoutique de préférence vulcanisé, rendu conducteur par incorporation dans la masse de ce matériau, de particules conductrices extrêmement fines, telles, par exemple, que des particules de car- bone graphitique d'un diamètre moyen inférieur à cinq centièmes de micron.
On a représenté en B sur la figure 1 la variation relative de la con- ductance, exprimée en %, obtenue en comprimant la pastille de caoutchouc con- ducteur d'une éprouvette B'de dimensions générales égales aux dimensions de l'éprouvette A'. Cette dernière pastille avait été établie en incorporant au caoutchouc, en même proportion totale que dans le cas de l'éprouvette A', des particules de carbone graphitique d'un diamètre moyen de deux centièmes de mi- cron, c'est-à-dire des particules rentrant dans le cadre de l'invention.
Dans le cas où la poudre conductrice est du carbone, tandis que le- dit matériau caoutchoutique est du caoutchouc (naturel ou artificiel), il sem- ble préférable que la proportion de ladite poudre conductrice ne dépasse pas cent parties de carbone pour cent parties de caoutchouc.
Le inventeurs, obtiennent encore des résultats d'une nature et d'un ordre de grandeur tout différents des résultats que l'on pouvait obtenir jus- qu'à présent en choisissant, conformément à une deuxième disposition de l'in- vention, le matériau à élasticité caoutchoutique composant un élément ou pas- tille mise au contact d'une pièce ou électrode au moins semi-conductrice, par- mi ceux présentant simultanément les caractéristiques suivantes : - résistivité comprise entre 0,1 ohm et 1 mégohm cm/cm2; - module d'élasticité compris entre 1 kg et 1000.kg par cm2 à la com- pression et se conservant sans dommage particulier pour les caractéristiques mécaniques du matériau, à des températures au moins égales à 80 C.;
- résistance de contact telle que sa valeur sous une tension de 1 volt, pour 1 cm2 de surface de contact avec une électrode métallique polie, et sous une pression de 1 kg/cm2, soit supérieure à la valeur de la résisti-
<Desc/Clms Page number 4>
vite dudit matériau, et telle que cette résistance de contact diminue quand la tension appliquée augmente, ce qui se traduit par une courbe caractéristi- que tombante.
Pour ce qui est de la conservation du module d'élasticité à des tem- pératures au moins égales à 80 C, on notera que cette température est très fréquemment atteinte et dépassée au contact entre l'électrode et la pastille caoutchoutique, et qu'il sera même bon, souvent, que .le matériau caoutchouti- que puisse encore supporter sans dommage des températures de l'ordre de 150 G.
Pour ce qui est de la courbe caractéristique tombante, exprimant les valeurs du courant en fonction de la tension entre les bornes du dispositif, cette courbe peut présenter des aspects variés. On a reproduit, à titre d'exem- ple, sur la figure 2, une courbe relevée par les inventeurs à l'aide d'une éprouvette conforme à l'invention, dont la pastille à élasticité caoutchouti- que avait une épaisseur de quatre millimètres, et un diamètre de quatre mil- limètres également ; la proportion de carbone était de 65 % de la proportion de caoutchouc ; diamètre moyen des grains de carbone était de deux centièmes de micron ; pression constante appliquée à cette pastille était de vingt grammes, et la température de 19 C.
Il semble qu'on puisse expliquer comme suit les phénomènes consta- tés, auxquels on peut donner le nom de superconductance. Pour plus de clarté, on dénommera "électrode" la pièce conductrice ou semi-conductrice, et "pastil- le caoutchoutique" l'élément en matériau conducteur à élasticité caoutchouti- que ; on supposera par ailleurs que la pastille caoutchoutique est rendue con- ductrice par incorporation de grains de carbone, et par exemple de noir de fumée, de carbone black, etc...
Lorsqu'on met au contact l'électrode et la pastille caoutchoutique, et que l'on établit entre ces deux éléments une différence de potentiel, il naît, ainsi qu'il est usuel, une certaine résistance de contact. De'ce fait, et étant donné la très grande proximité des particules de carbone d'une part et des molécules de l'électrode d'autre part, proximité due en particulier à la finesse des grains de carbone utilisés, un champ électrique très intense (probablement de l'ordre de 10 à 106 volts/cm) s'établit dans la zone de con- tact. Cependant, en raison des déformations caoutchoutiques de la surface de la pastille, il n'y a pas contact effectif entre le carbone et l'électrode.
On peut constater que ce champ électrique modifie alors, selon son intensité, la résistance opposée au passage du courant, le mot "résistance" étant enten- du comme il a été dit au début. Or, on peut modifier l'intensité de ce champ, soit en faisant varier la différence de potentiel appliquée, soit en faisant varier l'épaisseur moyenne de la courbe résistante qui demeure interposée en- tre les grains de carbone extrêmement fins et l'électrode. On a, par suite, la possibilité d'agir sur une éprouvette établie conformément à l'invention, pour obtenir des résultats analogues à ceux indiqués.
Parmi les matériaux caoutchoutiques pouvant satisfaire, au moins pendant un certain temps aux caractéristiques qui précèdent, on citera en particulier les caoutchoucs de silicone, dont l'utilisation pour réaliser des dispositifs conformes à l'invention, semble particulièrement avantageuse.
En ce qui concerne la forme à donner aux pastilles caoutchoutiques de dispositifs conformes à l'invention, cette forme peut être variée, notam- ment selon les applications prévues pour le dispositif. Dans certains cas, la forme en galette donnera satisfaction. Dans d'autres cas, et compte té- nu du fait que la section moyenne de ladite pastille par rapport à l'axe moyen du dispositif, pourra souvent être avantageusement supérieure à la surface de contact, notamment pour mieux disperser la chaleur dégagée par celui-ci, il sera avantageux de prévoir pour la pastille une forme renflée à une certaine distance dudit contact, et par exemple une forme bicônique ou une forme.sphé- rique, cette dernière pouvant notamment faciliter la mise en place de la pas- 'tille dans le dispositif.
On peut appliquer l'invention à plusieurs domaines, et notamment au domaine radio-électrique ou électronique, au domaine électro-acoustique (trans-
<Desc/Clms Page number 5>
formation de vibrations sonores en courants électriques) et au domaine de la régulation et de la métrologie (mesures électriques de pressions pouvant ren- dre compte de phénomènes divers). On donne ci-après quelques exemples d'ap- plication dans chacun de ces domaines.
On indique tout d'abord trois exemples d'application dans le domaine radio-électrique ou électronique.
Selon un premier mode d'application, on réalise un redresseur en procèdant comme suit.
On peut constater que, pour une tension électrique donnée, la résis- tance de contact d'une éprouvette conforme à l'invention est très différente, selon le sens de ladite tension. D'où la possibilité de constituer un dispo- sitif redresseur à l'aide d'une telle éprouvette. Il paraît d'ailleurs avan- tageux d'utiliser conjointement l'effet redresseur d'un oxyde métallique. On peut alors établir un redresseur, ainsi qu'il est représenté à la figure 3.
Selon cet exemple, on réalise un empilage de pastilles caoutchoutiques conduc- trices 1, alternant avec des électrodes ou plaques métalliques 2, dont l'une des faces 3 peut être recouverte d'un oxyde métallique. Une tige isolée 4 permet l'assemblage. Le courant à redresser parvient en 5 aux bornes du dis- positif ainsi établi, et on recueille en 6, par exemple sur une résistance d'utilisation, un courant de sens constant. On peut augmenter la dissymétrie de ce dispositif redresseur en vulcanisant chaque pastille caoutchoutique 1 sur la face non oxydée de l'électrode 2 correspondante, ce qui a notamment pour effet de diminuer les résistances de contact inutiles.
Un tel dispositif permet notamment d'éviter toute rupture locale en- tre la couche d'oxyde et la pastille caoutchoutique ou contre-électrode, en raison de la forme caoutchoutique des déformations de celle-ci. Par suite, il est possible de réduire ladite couche d'oxyde à une épaisseur extrêmement min- ce (par exemple de l'ordre du micron).
Selon un deuxième mode d'application, on réalise un amplificateur ra- dio-électrique en procédant comme suit : on modifie le champ électrique lié au phénomène de superconductance, en plaçant au voisinage de celui-ci une grille très fine (par exemple une grille ayant une épaisseur de l'ordre du centième de millimètre, percée de trous ayant un diamètre de l'ordre du dixième de mil- limètre), et en portant cette grille à un potentiel électrique différent de celui de la zone de contact. On crée ainsi une modification du champ électri- que, et par suite, une modification de la valeur de la résistance de contact.
On constitue donc de la sorte, un dispositif triode permettant de moduler un courant continu intense à partir d'un courant continu beaucoup moins intense.
La figure 4 représente l'exemple d'un tel dispositif dans lequel on place entre deux pastilles caoutchoutiques conductrices 7 et 8 la grille mé- tallique très mince 9 (qui n'a pas pu être représentée à l'échelle), et dont on isole de préférence l'une des faces 10. On connecte cette grille à l'une des bornes d'entrée 11 auxquelles est raccordée une source de courant modulé, polarisée positivement à l'aide d'une batterie 12. Chacune des deux pastil- les caoutchoutiques est en contact avec une électrode 13-14, sur laquelle la pastille est de préférence vulcanisée. L'électrode 13 est reliée à la secon- de borne d'entrée du circuit, et au pôle positif d'une source haute-tension 15.
L'électrode 14 est reliée au pôle négatif de cette source haute-tension,, en passant par l'impédance d'utilisation 16, ici figurée sous la forme d'une résistance, telle qu'on la trouverait dans un appareil de mesure, mais qui pourrait être encore une inductance ou une capacitance de couplage, notamment dans le cas où l'on réaliserait, à l'aide d'un tel dispositif, un étage d'am- plification d'un appareil radio-électrique.
Dans un tel dispositif, lorsque le potentiel de grille croît, l'in- tensité du courant diminue, et inversement. Cet ensemble très simple, et de construction relativement facile, jouit donc des propriétés d'une triode.
Selon maintenant un troisième mode d'application, on réalise un é- couteur du genre des écouteurs téléphoniques, en procédant comme suit (fig. 5) on alimente par l'une des bornes 17 d'une source de courant modulé, une élec-
<Desc/Clms Page number 6>
trode 18, sur laquelle on a vulcanisé une pastille caoutchoutique 19. On ali- mente par l'autre borne de la même source la membrane 20 de l'écouteur, la- quelle doit être conductrice, ou comporter des éléments conducteurs. Cette membrane conductrice est placée en contact léger avec la pastille caoutchou- tique. Par ailleurs, le boîtier 21 du microphone ainsi constitué est établi en matière isolante. Dans ces conditions, on constate que la membrane est attirée vers la pastille caoutchoutique avec une force qui est fonction de l'intensité du champ électrique dû à la résistance de contact.
Il suffit donc de faire passer dans cet écouteur un courant modulé, pour que la membra- ne oscille. L'amplitude des déplacements que l'on peut obtenir de la sorte est suffisante pour fournir un son parfaitement audible.
Ayant ainsi décrit trois modes de réalisation d'appareils utilisant les variations de résistance de dispositifs conformes à l'invention, en fonc- tion de la tension appliquée, on va maintenant indiquer des modes de réalisa- tion d'appareils utilisant les importantes variations de résistance de tels dispositifs, en fonction de la pression qu'on leur fait supporter.
On mentionnera tout d'abord que, du fait de la structure des caout- choucs conducteurs, les appareils réalisés en application de cette propriété sont le siège d'un certain brouillage (qui se traduit par un bruit de fond dans les appareils électro-acoustiques). S'il n'y avait pas de phénomène de
EMI6.1
super conductance, 8'est-à-dire notamment si l'on incorporait'au4caoutcho.c des grains de carbone d'un diamètre égal ou supérieur à cinq centièmes de mi- cron, l'intensité de ce brouillage serait du même ordre de grandeur que les variations pratiquement obtenues (courbe A, fig. 1). Si, au contraire, on réalise des éprouvettes donnant lieu à un phénomène de superconductance, ce bruit de fond est, en général, négligeable, relativement à l'importance des 'variations obtenues, comme il résulte de la comparaison des deux courbes A et B de la figure 1.
Parmi les appareils réalisables en application de cette propriété, on envisagera tout d'abord trois types d'appareils du domaine électro-acous- tique, à savoir,: un dispositif lecteur de disques, pour pick-up; .un micro- phone et un amplificateur à magnétostriction.
Pour ce qui est du dispositif lecteur de disques, pour pick-up, on le réalise avantageusement comme suit (fig. 6); on constitue la verge oscil- lante de ce lecteur de disques par un tube porte-aiguille 22, dans lequel l'aiguille 23 est serrée à l'aide d'une vis 24. Le tube 22 peut subir de lé- gers déplacements autour d'une charnière 25 qui peut être obtenue simplement en réduisant, vers un point donné, la section dudit tube (par exemple par é- crasement ou par rognage du métal). En dessous de cette-charnière, et de part et d'autre du porte-aiguille, on dispose deux pastilles. caoutchoutiques 26 et 27, dans des logements prévus à cet effet, ces pastilles étant maintenues à la pression voulue par deux électrodes métalliques 28 et 29.
On constitue un pont de Wheatstone en reliant les deux résistances variables des contacts électrode-pastille caoutchoutique, à deux résistances fixes 30 et 31, elles- mêmes reliées au tube porte-aiguille 22. Si l'on applique, entre le porte- aiguille et le point de jonction des résistances 30 et 31, une tension conti- nue 32, on peut obtenir entre les bornes 33 des électrodes, en raison des im- portantes variations de résistance au contact des pastilles caoutchoutiques, une tension alternative dont la modulation est fonction des oscillations trans- mises à l'aiguille 22 par les .sillons du disque (non représenté).
Le dispositif précédent permet de donner une fréquence propre très élevée à l'équipage mobile aiguille-porte aiguille, par exemple une fréquence supérieure à 1Q.000 herz. Les résonnances pour les oscillations de fréquence plus faible ne pouvant s'établir, on obtient une courbe de réponse suffisam- ment rectiligne, et donc une fidélité satisfaisante.
La sensibilité d'un tel dispositif conforme à l'invention est telle que, à condition d'utiliser des matériaux à élasticité caoutchoutique résis- tant bien à l'échauffement, on peut faire fonctionner directement un haut-par- leur, sans interposition d'un dispositif amplificateur'.
<Desc/Clms Page number 7>
Pour ce qui est maintenant d'un microphone à réaliser selon l'inven- tion, on transmet les oscillations mécaniques de la membrane que comporte ce microphone, à au moins une pastille caoutchoutique conforme à l'invention, pour moduler un courant électrique..
Pour ce faire, on peut placer une seule pastille caoutchoutique con- forme à l'invention entre la membrane et une électrode, mais il semble plus avantageux (au moins lorsqu'on n'utilise pas l'appareil dans un réseau télépho- nique ordinaire) d'adopter un montage classique en point, ce qui élimine les harmoniques pairs. On peut alors utiliser une disposition semblable à celle qui a été décrite pour le dispositif lecteur de disque de la figure 6 :on in- sère la membrane conductrice 34 du microphone (fig. 7), lequel est établi dans un boîtier isolé 35, entre deux pastilles caoutchoutiques 26' et 27', mainte- nues par deux électrodes 28' et 29'. Deux résistances fixes 30' et 31' et une source de courant continu 32' sont placées respectivement comme leurs analo- gues 30, 31, 32 sur la figure 6.
De même que dans le cas du dispositif lecteur de disques, lorsque le courant établi dans les pastilles caoutchoutiques est d'une grande intensité, il convient d'utiliser des matières caoutchoutiques résistant bien à la cha- leur (telles, par exemple, que des caoutchoucs de silicone).
Au point de vue constructif, on peut noter que, du fait de la faibles- se de l'énergie mise en jeu par la membrane 34, il est préférable d'utiliser dans ce cas des pastilles caoutchoutiques de petites dimensions, si l'on veut obtenir une modulation convenable. Le diamètre et l'épaisseur de ces pastil- les seront par exemple de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres, et en général inférieurs à un millimètre.
Enfin, l'utilisation de tels microphones est facilitée du fait que, dans une très large mesure, on peut choisir une impédance appropriée à l'usa- ge prévu, en faisant-varier le dosage et la nature des particules conductri- ces de la pastille caoutchoutique.
Pour ce qui est maintenant de l'application de l'invention à un am- plificateur à magnétostriction, on pourra procéder comme suit, en modulant un courant par l'intermédiaire d'une pastille caoutchoutique que l'on soumet à une pression variable à l'aide d'une pièce métallique dont les déplacements sont produits par induction à partir d'un courant électrique modulé, ce dis- positif constituant un transformateur électrique à couplage mécanique. On pourrait d'ailleurs encore, dans d'autres réalisations, utiliser le déplace- ment d'une pièce métallique, produit par d'autres moyens que les phénomènes de magnétostriction.
On place dans un tube 34 une pastille cacutchoutique dont l'une des faces adhère par vulcanisation sur une électrode 36, tandis que l'autre face est en contact avec une deuxième électrode 37, laquelle est fixée à l'extrê- mité d'un noyau de nickel 38 constituant l'armature d'un bobinage 39 établi selon la technique usuelle de la magnétostriction. Les bornes d'entrée 40 de ce dispositif sont donc reliées au bobinage 39, tandis que le circuit d'uti- lisation comprend une source de haute tension 15', une impédance d'utilisa- tion 16' et les deux électrodes 36 et 37.
Dans ces conditions, le courant modulé reçu en 40 crée des varia- tions de dimensions du noyau de nickel 38 et par suite, par l'intermédiaire de la pastille caoutchoutique 35, une modulation ducourant du circuit d'u- tilisation. Ce dernier courant pouvant être d'une intensité beaucoup plus importante que l'intensité du courant du circuit d'entrée, le susdit dispo- sitif permet une amplification importante et à caractéristique à peu près rectiligne.
Ayant ainsi indiqué trois modes de réalisation d'appareils du gen- re des appareils électro-acoustiques, on va donner des exemples de réalisa- tion d'appareils de métrologie et de réglage comportant application de l'in- vention, et utilisant les importantes variations de résistance des éprouvet- tes en fonction de la pression qui leur est appliquée.
<Desc/Clms Page number 8>
On conçoit, en effet, étant donné la grande sensibilité aux varia- tions de longueur ou de pression d'éprouvettes conformes à l'invention, que l'utilisation de dispositifs comportant de telles éprouvettes présente un in- térêt particulier pour mesurer des longueurs, des pressions, ou des fréquen- ces de vibrations mécaniques.
Il faut toutefois signaler qu'en raison même de la nature caout- choutique des pastilles utilisées, de trop grandes déformations de ces pas- tilles pourraient conduire à un manque de stabilité dans* les mesures effec- tuées. Aussi est-il bon, d'une part, de limiter les'déformations à mesurer à une valeur assez faible (inférieure, par exemple, à 1 % de l'épaisseur de la pastille utilisée) et d'autre part d'atténuer le. fluage de ces pastilles en leur appliquant, après mise en place entre électrodes définitives et avant étalonnage des appareils, une série de contraintes préalables.
On va décrire, à titre d'exemple, trois appareils : l'un, un exten- somètre, destiné à mesurer des variations de longueur relativement lentes ; l'autre, un capteur de vibrations, s'appliquant.donc à la mesure.des efforts dynamiques ; et le troisième, un rhéostat régulateur destiné à procéder à une régulation automatique.
Pour ce qui est d'un extensomètre, on le réalise avantageusement ainsi qu'il a été représenté à la figure 9. On enferme l'appareil dans un cy- lindre conducteur 41, par exemple en acier inoxydable. La face supérieure de ce cylindre constitue une membrane déformable 42 à laquelle on fixe rigidement l'une des extrémités d'une tige dont on fait reposer l'autre extrémité sur une pastille caoutchoutiqué 43, mise en contact avec une électrode 44. On ré- alise un pont de Wheatstone en disposant, àu voisinage des éléments 43-44, des éléments semblables 43'-44', mais non soumis à l'action de la membrane 42.
Les électrodes 44 et 44' sont rigidement fixées à la face inférieure 45'du.. cylindre 41, mais isolées de cette face par des plaquettes isolantes 46-46'.
Dans l'une des diagonales du pont ainsi établi, on dispose une source de ten- sion continue 47, et aux extrémités de l'autre diagonale comportant des résis- tances réglables 48' et 4811, on place un appareil de mesure 48, par exemple
EMI8.1
un-micro-ampèremètre. '
L'appareil ainsi constitué permet de mesurer les déformations à l'intérieur d'ouvrages bétonnés. Pour ce faire, lors de.la constitution de l'ouvrage, on noie l'extensomètre, ainsi qu'il est connu ; dansla masse bé- tonnée, en ayant soin de faire sortir en un point accessible les trois conduc- teurs isolés reliés aux électrodes 44-44' et à la masse 41-42-45 de l'appareil.
On sait cependant qu'en extensomètrie, il arrive que les résultats obtenus soient faussés par un phénomène d'ionisation des molécules d'air se trouvant dans la zone de contact.
Conformément à une variante perfectionnée de la présente applica- tion, on pallie cet inconvénient en prévoyant de placer au moins la partie d'un dispositif conforme à l'invention, comprenant la zone de contact entre l'électrode et la pastille semi-conductrice, soit dans une enceinte, de pré- férence déformable, dans laquelle on fait un vide partiel (par exemple un vi- de assez poussé, de l'ordre du centième de mm. de mercure), soit dans un ré- cipient ou dans une enceinte rempli d'un gaz ne donnant pas lieu à ce phéno- mène d'ionisation.
Pour ce qui est maintenant d'un capteur de vibrations, on peut en réaliser, par exemple pour déceler et mesurer en amplitude et en fréquence les oscillations d'une pièce mécanique par rapport à un bâti fixe, en rendant l'un de ces deux éléments solidaires d'une électrode, et l'autre de ces élé- ments solidaire d'une pastille caoutchoutique conforme à l'invention.
... Soit par exemple à établir un capteur de vibrations placé sur un ou- til de machine, pour mesurer les vibrations dudit outil. On enferme la pas- tille caoutchoutique 49 dans un boîtier 50 à couvercle déformable, et on fait adhérer par vulcanisation cette pastille sur une première électrode 51, la- quelle est reliée au pôle positif 52 d'une source à courant continu. L'élec- trode 51 est rendue solidaire de l'outil 52' soumis à l'étude, et on connecte
<Desc/Clms Page number 9>
cette électrode à la masse en même temps que la borne 52 de la source de ten- sion. De l'autre côté, on met la pastille caoutchoutique 49 en contact avec une deuxième électrode 55, reliés en premier lieu à la résistance 56 de l'ap- pareil de mesure 57, lequel peut âtre un oscilloscope, et en deuxième lieu au pôle négatif 58 de la source de tension.
Cette électrode est bloquée sur le support 59 de l'outil, avec interposition d'un calage isolant convenable 69.
Il est avantageux en outre de donner à cette électrode une forme de cuvette à bords cylindriques, ou bien de la compléter par une bague formant parois, afin d'éviter l'écrasement de la pastille caoutchoutique pendant les manipu- lations.
Dans ces conditions, au cours de l'essai de l'outil, les variations de la résistance de contact existant entre la pastille 49 et l'électrode 55 modulent le courant et permettent ainsi de mesurer la fréquence et l'amplitu- de des oscillations.
Pour ce qui est, enfin, d'un rhéostat de régulation, on peut l'agen- cer comme suit, conformément à l'invention. On met une pastille caoutchouti- que 61 au contact d'une électrode fixe 62. Etant donné que le courant à ad- mettre dans ce dispositif est facilement d'au moins une dizaine d'ampères, d'une part, la surface de contact entre l'électrode et la pastille, ainsi que les sections de ces deux éléments, sont plus importantes que dans les précé- dents exemples d'application, et par exemple de l'ordre d'une dizaine de cen- timètres carrés, et d'autre part l'impédance de la pastille caoutchoutique est relativement faible (par exemple de l'ordre de 10 ohms sous 10 volts).
La pastille 61 peut être plus ou moins comprimée contre l'électrode 62, à l'aide d'un piston 63 dont la tige 64 est guidée dans des paliers 65 ou analogues. Le piston 63 peut d'ailleurs former lui-même une deuxième élec- trode, auquel cas il est de préférence métallique, et électriquement isolé de sa tige par au moins une bague isolante 66. Ladite tige supporte un noyau ma- gnétique 67, et l'ensemble 63-64-67 tend à être appliqué par un ressort 68 contre la pastille 61. Le noyau 67 est sollicité par le champ d'une bobine 69 parcourue par un courant I dont l'intensité est fonction du débit demandé, c'est-à-dire fonction de la tension régnant aux bornes 70 du circuit de régu- lation,lequel peut être le circuit d'excitation d'une dynamo.
L'utilisation d'un tel appareil, dans lequel la pression variable, quantitativement déterminée, pourrait d'ailleurs encore être appliquée à la main,peut ainsi permettre de régler soit l'intensité d'un courant dans un circuit, soit la tension aux bornes de ce circuit, notamment dans le cas des circuits électriques d'un véhicule.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on a réalisé des dispositifs conducteurs présentant une résistance variable, et des appareils du genre des appareils radio-électriques, électroniques, électro-acoustiques, régulateurs et métrologiques, dont les caractéristiques et le fonctionnement ressortent suffisamment de ce qui précède, pour qu'il soit inutile d'entrer à ces sujets dans aucune explication complémentaire.
En tous cas, de tels dispositifs et appareils présentent de nombreux et réels avantages, et notamment celui d'offrir une très grande sensibilité sans com- plexité dans leur réalisation.
Comme il va de soi et comme il résulte déjà d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes telles que, par exemple, celles par lesquelles on appliquerait l'in- vention à des appareils lecteurs de rubans magnétiques.