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DISPOSITÎF DE DETECTION DE PARTICULES METALLIQUES.
La présente invention a pour objet un dispositif permettant de dé- tecter des particules métalliques;, magnétiques ou. non.
Dans de nombreux cas, le problème se pose de pouvoir détecter des particules métalliques, par exemple des particules métalliques incorporées dans des tissus dont le traitement s'effectue dans des machines où la présen- ce de ces particules peut provoquer de graves inconvénients tels que formation d'étincelles provoquant des explosions lors du contact avec des organes métal- liques de la machine, endommagements d'éléments délicats ou autres.
On connaît;, déjà, des dispositifs de ce genre, mais dont la préci- sion ainsi que la constance laissent à désirer.
La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de dé- tection du genre précité possédant à la fois une sensibilité accrue ainsi qu'une constance de fonctionnement remarquable malgré les variations des ca- ractéristiques de ses éléments provoquées par des défauts mécaniques ou autres.
A cet effet, le dispositif de détection suivant l'invention est ca- ractérisé par les points suivants pris séparément ou en combinaison: a) Le cadre de détection comporte deux enroulements primaires dis- posés de part et d'autre d'un.. enroulement secondaire commun, ces trois enrou- lements étant situés dans des plans parallèles.
b) La compensation du déséquilibre du cadre de détection provoqué par des défauts mécaniques ou autres est obtenue à l'aide d'un dispositif d'é- quilibrage comportant essentiellement deux variométres dont les primaires coopèrent.avec les primaires du cadre et les secondaires avec le secondaire de ce dernier, l'un de ces variomètres servant essentiellement à équilibrer une composante parasitaire inductive ou capacitive,, tandis que l'autre, dont le primaire est branché en série avec une résistance, sert à équilibrer essen-
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tiellement une composante ohmique, aussi bien le primaire que le secondaire de chacun desdits variomètres étant composé de deux:
enroulements élémentai- res co-axiaux. c) L'amplificateur alimenté par le cadre de détection comporte un dispositif de compensation automatique des variations lentes des constantes de l'appareil, ce dispositif de compensation comportant un tube électronique dont la grille de commande est polarisée, entre autres, par une tension ame- née par un fil d'une certaine longueur jouant le rôle d'une antenne dont une extrémité est reliée à ladite grille et l'autre à un condensateur.
d) La tension débitée par le cadre de détection alimente, après amplification, la grille de commande d'un tube électronique à vide poussé, dont le circuit de plaque contient un relais mécanique très sensible, de fai- ble puissance, commandant, la polarisation de la grille d'un thyratron action- nant les moyens de signalisation ou autres à commander. e) Le relais mécanique branché dans le circuit de plaque du tube électronique à vide poussé est un relais polarisé. f) Le cadre de détection est alimenté par l'intermédiaire d'un ré- seau complexe permettant d'adapter l'impédance du cadre au générateur alimen- tant ce dernier.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, dans les- quels: la Fig. 1 est un schéma d'ensemble d'un dispositif suivant l'inven- tion, la Fig. 2 est une coupe diamétrale du cadre de détection, la Fig. 3 est une coupe diamétrale d'un variomètre du dispositif d'équilibrage, la Fig. 4 en est une vue en plan, la Fig. 5 est un schéma du montage du cadre de détection et du dis- positif d'équilibrage. la Fig. 6 est un schéma du dispositif de compensation automatique de l'amplificateur, la Fig. 7 est le schéma des relais actionnés par la tension à la sortie de l'amplificateur et la Fig. 8 est un schéma d'un réseau d'adaptation branché entre le cadre de détection et sa source d'alimentation.
En référence tout d'abord au schéma général de la Fig. 1, le dis- positif suivant l'invention comporte un dispositif d'alimentation 2 donnant une tension courant continu stabilisée et étant alimenté par le secteur 1.
Ce dispositif d'alimentation est relié, par un câblage figuré schématiquement par le trait 3 à un générateur 4 d'une tension sinusoïdale d'une fréquence convenable.
Le générateur 4 alimente, par l'intermédiaire des conducteurs 5, un dispositif d'équilibrage 6, dont il sera question plus en détail ci-après.
Ce dispositif d'équilibrage est relié, par ses bornes 7 aux primaires 8 et 9 du cadre de détection, par ses bornes 11 au secondaire 10 de ce cadre, et par ses bornes,'12., par l'intermédiaire d'un filtre 13, aux bornes d'entrée 14 d'un amplificateur 15.
L'alimentation de l'amplificateur 15 est assurée, à partir du dis- positif d'alimentation 2, par un câblage figuré schématiquement par le trait 16. La tension de sortie de l'amplificateur 15 est amenée par des fils figu- rés schématiquement en 17, à un redresseur 18, incorporé de préférence dans l'amplificateur, la tension redressée étant utilisée pour actionner deux en- sembles formant relais 19 et 20 et actionnant un dispositif de signalisation ou autre 21.
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Les éléments essentiels du montage ci-dessus vont être décrits ci-après.
Comme représente à la Fig. 2, le cadre de détection est consti- tué par une carcasse 22 portant les en-roulements primaires 8, 9 et l'enrou- lement secondaire 10. Suivant une caractéristique essentielle de l'inven- tion, les enroulements primaires sont disposés de part et d'autre de l'en roulement secondaire 10, et les trois enroulements sont situés dans des plans parallèles.
Cette disposition assure une grande sensibilité du fait qu'une particule métallique, traversant par exemple le cadre dans le sens de la flèche 23, provoque une variation des caractéristiques du cadre ayant un ma- ximum très net au passage à travers le plan contenant l'enroulement secon- daire 10, ce qui permet de situer d'une façon assez précise la particule métallique recherchée.
Les deux enroulements 8 et 9 du cadre de détection sont branchés en opposition de façon à donner théoriquement une tension nulle aux bornes de l'enroulement secondaire 10. Or, il est impossible dans la pratique d'ob- tenir une compensation rigoureuse des effets des enroulements primaires sur l'enroulement secondaire. Pour obtenir un équilibrage aussi parfait que pos- sible des effets des enroulements primaires, le cadre est combiné avec un dispositif d'équilibrage suivant le schéma représenté à la Fig. 5. Ce dispo- sitif comporte essentiellement deux variomètres 24-25 et 26-27, ainsi qu'une résistance réglable 28.
Les enroulements primaires 24 et 26 respectivement des deux vario- mètres sont branchés sur les primaires 8 et 9 du cadre à savoir le primaire 24 directement et le primaire 26 par l'intermédiaire de la résistance 28.
Les secondaires 25 et 27 des deux variomètres sont branchés en série avec le secondaire 10 du cadre, l'ensemble de ces trois enroulements étant branché sur les bornes d'entrée 14 de l'amplificateur 15, par l'intermédiaire d'un condensateur 29. Il est à noter que le variomètre 24-25 sert essentiellement à la compensation d'une composante inductive ou capacitive, tandis que le variomètre 26-27, qui est combiné avec la résistance 28, sert à composer es- sentiellement une composante ohmique.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, chacun des en- roulements primaire et secondaire des deux variomètres est décomposé en deux enroulements élémentaires co-axiaux, comme représenté aux Fig. 3 et 4 pour le variomètre 24-25. Le primaire est constitué par les deux enroulements élé- mentaires 24a et 24b montés sur un cylindre 30, tandis que le secondaire est constitué par les deux enroulements élémentaires 25a et 25b montés sur un cy- lindre 31 susceptible de tourner à l'intérieur du cylindre 30 autour d'un axe 32.
Cette disposition assure un équilibrage très précis du cadre de détection grâce à la forme particulière des courbes caractéristiques de ces variomètres due à la construction particulière exposée ci-dessus.
Pour éliminer l'influence des variations lentes des caractéristi- ques de l'appareil, provoquées par exemple par 1-'échauffement des enroulements, les déformations mécaniques des supports etc.... l'amplificateur comporte un dispositif de compensation représenté schématiquement à la Fig. 6. Il compor- te un tube électronique à pente variable 33 dont la grille 40 est alimentée, d'une part, par la tension de sortie de l'amplificateur 15, par l'intermé- diaire du redresseur 18,le potentiomètre, constitué par les deux résistances 36 et 37, les résistances 34 et 35, et le condensateur 38, et d'autre part, par le intermédiaire du condensateur 39 et d'un bout de fil formant antenne 39 par le dispositif d'alimentation 2.
En effet, le fil 39a capte une quantité suffisante de l'énergie rayonnée par le générateur 2, pour obtenir l'effet dé- siré à la grille 40.
L'anode 41 du tube 33 est alimentée par l'intermédiaire de la ré- sistance 42 et est reliée, d'autre part, par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage 43, à l'une des bornes d'entrée 14 de l'amplificateur 15.
La Fig. 7 représente l'ensemble des relais actionné par une parti-
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cule métallique détectée par le cadre de détection. Cet ensemble comporte un tube électronique à vide poussé 45 représenté schématiquement sous la forme d'une triode dont la grille 44 est polarisée par la tension débitée par le redresseur 18 de façon à avoir un potentiel négatif par rapport à la cathode 46.
Le circuit de l'anode 47, qui est alimenté par une source de courant appropriée 48, comporte l'enroulement d'un relais 49 dont le contact mobile 50 peut coopérer avec deux contacts fixes 'la et 51b dont le premier est relié à la masse tandis que le second est branché sur la cathode 51 d'un thyratron 53 dont la grille 52 est reliée, par l'intermédiaire d'une résis- tance 54, au contact mobile 50 du relais électro-magnétique précité. Il est à noter que le relais 49-50 peut être rendu très sensible du fait que ses contacts n'ont à commander que la puissance nécessaire à la polarisation de la grille 52 du thyratron 53, qui est extrêmement faible.
Le circuit d'anode du thyratron 53, qui est alimenté par la source 55, contient l'enroulement 59 d'un relais électro-magnétique dont le contact mobile 60 peut coopérer avec des contacts fixes de repos et de travail 61a et 61b respectivement, les contacts 60 et 61a, 61b étant branchée dans les circuits de dispositifs de signalisation ou autre (non représentés) à comman- der par la détection d'une particule métallique.
A l'aide d'un diviseur de tension formé par les résistances 56 et 57, la cathode 51 est portée à un potentiel positif par rapport à la masse, de sorte que le thyratron ne peut pas s'amorcer si le contact mobile 50 est appliqué contre le contact fixe 51a. L'interrupteur 58 sert à couper le cou- rant après un amorçage du thyratron 53 étant donné qu'un thyratron amorcé ne peut être éteint par sa grille de commande.
Le dispositif ci-dessus fonctionne comme suit:
A l'aide du dispositif d'équilibrage 6, la tension recueillie aux bornes du secondaire 10 du cadre de détection est rendue aussi faible que possible en l'absence de toute particule métallique à proximité du cadre, tan- dis que la présence d'une particule métallique à proximité du cadre, et no- tamment le passage d'une telle particule à travers le plan contenant le se- condaire 10,détruit l'équilibre établi de façon à faire apparaître une ten- sion aux bornes du secondaire 10.
L'entrée de l'amplificateur reçoit deux tensions. La première pro- vient de la tension créée aux bornes du secondaire 10 du cadre par une per- turbation d'équilibre de celui-ci provoquée soit par la présence d'une pièce métallique dans le champ magnétique du cadre, soit par une variation des ca- ractéristiques du système entier de détection provoquée par des raisons mé- caniques ou autres.
La deuxième tension provient du dispositif de compensation formé par le tube 33 et les organes y associés.
La grille de commande 40 de ce tube regoit une tension alternati- ve, fournie par le générateur 2, par l'intermédiaire du fil-antenne 39a et du condensateur 39 laquelle est alors amplifiée par le tube pour être appli- quée, par l'intermédiaire du condensateur de couplage 43, également à l'en- trée 14 de l'amplificateur 15. Le gain du tube 33 à pente variable dépend .de la polarisation de sa grille 40 qui est déterminée par la tension régnant aux bornes de la résistance 37. Or cette tension dépend directement de la tension à l'entrée de l'amplificateur étant donné qu'elle est une fraction de la ten- sion à la sortie, redressée par le redresseur 18.
Il est à remarquer que la polarisation imprimée à la grille 40 par la tension aux bornes de la résis- tance 37 est négative. Une augmentation du déséquilibre du système, c'est-à- dire un accroissement de la tension fournie par le secondaire 10 du cadre à l'entrée 14 de l'amplificateur, augmente donc la polarisation négative de la grille 40 de façon à réduire la tension fournie par le tube 33 à l'entrée de l'amplificateur. Toutefois, ceci est seulement exact pour des variations de tension qui sont lentes par rapport à la constante de temps de l'ensemble constitué par les éléments 34 à 38.
Lors d'une variation brusque de la tension d'entrée, par contre, la constante de temps de l'ensemble précité empêche que
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cette variation de tension ne se répercute sur la grille 40. Par conséquent,, le tube 33 assure une compensation des variations lentes des caractéristi- ques du système, mais reste inefficace lors d'une variation brusque provo- quée par la présence d'une particule métallique de façon à permettre à cette variation d'agir pleinement sur l'amplificateur.
La tension de sortie de l'amplificateur, redressée par le redres- seur 18, est réglée de telle façon qu'en absence d'une perturbation, cest- à-dire lorsque la tension du secondaire 10 du cadre est faible, la tension négative de la grille 44 est faible de sorte que le courant anodique du tube 45 est assez fort pour exciter le relais 49-50 dont le contact mobile s'ap- plique alors contre le contact fixe 51a.
Etant donné que, comme exposé déjà plus haut, la cathode 51 du thyratron 53 est polarisée positivement par rapport à la masse par le poten- tiomètre 56-57, le thyratron ne s'amorce pas dans ces conditions.
Si, parcontre,un déséquilibre du cadre provoqué par la présence d'une particule métallique fait augmenter la polarisation négative de la grille 44 du tube 45, le courant anodique de celui-ci se trouve réduit, ce qui provoque la désexcitation du relais 49 dont le contact mobile 50 retom- be alors sur le contact fixe 51b, ce qui met la grille 52 du thyratron 53 au potentiel de la cathode 51 de celui-ci de façon à provoquer l'amorçage du thyratron . Cet amorçage provoque l'excitation du relais 59 dont le con- tact mobile ferme alors le circuit de signalisation ou autre.
Comme déjà exposé ci-dessus, le thyratron 53, une fois amorcé, ne s'éteint pas spon- tanément, même si la tension de la grille 44 redevient de nouveau faible de façon à permettre l'excitation du relais 49 et ainsi la polarisation néga.- tive de la grille 52 du thyratron 53.Le désamorçage du thyratron est pro- voqué par l'ouverture de Il' interrupteur 58 coupant le courant anodique du thyratron. Lors de la refermeture de cet interrupteur, le thyratron est main- tenu éteint par la polarisation de sa grille 52 et l'ensemble est de nouveau prêt à fonctionner.
La Fig. 8 montre un dispositif susceptible d'être branché entre le générateur 4 et le cadre de détection 8-9-10 afin d'adapter les carac- téristiques de celui-ci à celles du générateur. Ce dispositif comprend le transformateur de sortie 62 du générateur 4 dont le secondaire 63 est bran- ché sur un circuit comportant, outre les primaires 8 et 9 du cadre,un con- densateur 64 et 'une résistance 65 dont le choix convenable permet d'obtenir l'adaptation recherchée.
Bien entendu, le mode de réalisation décrit ci-dessus et repré- senté sur le dessin n'est donné qu'à titre de simple exemple,et on peut mo- difier de toute façon convenable, la forme, la nature, la disposition et le montage de ses éléments sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le relais 49-50 peut être un relais polarisé. Dans ce cas, une diminution de la tension de polarisation de la grille 44 du tube 45, provenant par exemple d'une pan- ne du générateur 4 ou du dispositif d'alimentation 2, provoquera également le. déclenchement du relais 49-50 à cause de l'accroissement du courant anodi- que du tube 45 au-delà de sa valeur normale, de façon à actionner également le dispositif de signalisation ou autre prévue
REVENDICATIONS.
1. - Dispositif de détection de particules métalliques caractérisé en ce que le cadre de détection comporte deux enroulements primaires disposés de part et d'autre d'un enroulement secondaire commun, ces trois enroulements étant situés dans des plans parallèles.