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CONTROLE DE CARACTERISTIQUES PHYSIQUES.
L'invention concerne le contrôle automatique des caractéristiques physiques variables, par exemple de la température ou de la pression ou d'autres particularités; elle concerne plus spécialement un système électrique qui assu- re la proportionnalité du réglage, plus une action de réajustement, ainsi qu' une action de cadence ajustable,, dans le fonctionnement des moyens de contrôle de caractéristiques ou moyens de compensation.,
L'invention concerne spécialement des systèmes électriques qui assu- rent une action de proportionnalité du réglage,une action de réajustement et une action de réglage de cadence;
toutefois, ces systèmes laissent beaucoup à désirer en ce qui concerne le fonctionnement stabilisé du système électrique comprenant Isolément d'ajustement de circuit pouvant être actionné conjointe- ment avec le dispositif de compensation qui règle la valeur de la caractéristi- que à contrôler.
Dans un exemple d'exécution de l'invention, un dispositif sensible, pouvant être actionné sous l'effet des déviations de la caractéristique par rap- port à une valeur recherchée,sert à ajuster un élément de circuit, tel qu'un fil-résistance de pont, faisant partie d'un système ou réseau électrique, pour produire dans celui-ci une tension dont la grandeur est contrôlée par le dit dispositif sensible. Ce réseau comporte un autre élément de circuit, tel qu'un fil-résistance à pont, destiné à produire, dans ce réseau, une deuxième ten- sion, dont la grandeur varie en conformité avec un organe de compensation, qui peut être une soupape ou un rhéostat pouvant être actionnés par un dispositif de commande approprié, un moteur par exemple.
La disposition est telle que, lorsque la première tension est engendrée par le dispositif sensible, l'organe compensateur est ajusté pour faire varier la seconde tension, jusqu'à ce qu'el- le soit égale et opposée à la première tension, en vue de rééquilibrer le ré- seau. On obtient ainsi une action de contrôle ou de réglage proportionnelle.
Plus spécialement, le déséquilibre entre les deux tensions dans le réseau s'ap-
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plique au circuit d'entrée d'un amplificateur dont la sortie contrôle le fonc- tionnement du moteur. Grâce à une résistance et un condensateur adjoints au ' circuit d'entrée de l'amplificateur, on réalise un contrôle du fonctionnement de l'organe compensateur conformément à l'intégration de la déviation, par rap- port à une valeur requise, cet ajustement étant généralement connu comme étant l'action de réajustement ou de correction d'affaiblissement.
Suivant la présente invention, le réseau est muni d'une résistance dans le circuit d'entrée de l'amplificateur et d'un.condensateur en série avec une résistance dans une branche du réseau qui ne comporte pas le circuit d'en- trée de l'amplificateur, pour affaiblir la dite seconde tension destinée à produire un ajustement de cadence contrôlé et dont une composante importante varie avec la cadence de variation de la caractéristique variable. La résis- tance prévue dans la branche de courant et la résistance d'affaiblissement du circuit d'entrée sont reliées mécaniquement en vue d'un ajustement simultané.
Lorsque l'ajustement se fait dans un sens, la valeur des résistances respecti- ves des dits circuits augmente, tandis qu'un ajustement dans le sens opposé réduit la valeur de ces résistances. Pendant que la grandeur du réglage de cadence est contrôlée par la résistance du circuit d'entrée de l'amplificateur, la résistance de la branche de courant est ajustée simultanément afin de main- tenir un fonctionnement stabilisé du moteur qui commande le dispositif compen- sateur. La résistance dans la branche de courant maintient toujours dans celui- ci une valeur de résistance qui est en une relation déterminée avec la résis- tance en série du circuit d'entrée de l'amplificateur.
De préférence, une résistance fixe peut aussi être maintenue dans la branche de courant, en vue de la stabilisation pour les cas où les deux autres résistances seraient ajustées pour des valeurs minima ou zéro.
Considérée d'un autre point de vue, l'invention comporte d'autres caractéristiques qui tirent parti de l'ensemble de la disposition des circuits et comportent un système à l'aide duquel la position de l'organe compensateur peut être déterminée à tout moment sans déranger l'ajustement du réseau ou l'action de contrôle due aux éléments de ce réseau.
De plus, on prévoit d'autres particularités de réglage d'un type spécialement avantageux pour la mise en train de l'ensemble du système. Ces caractéristiques supplémentaires seront exposées dans la suite avec plus de détails.
Les autres objectifs et avantages de l'invention, ainsi qu'un expo- sé des dites caractéristiques supplémentaires, ressortiront de la descrip- tion ci-après, donnée en regard des dessins annexés, où
Fig. 1 montre schématiquement une variante de 1?invention;
Figs. 2 à 4 sont des schémas de câblage fragmentaires auxquels on se référera dans la description ci-après lors de l'explication de leurs foncti- ons combinées dans la Figol; Figs. 5 et 6 sont des schémas de câblage fragmentaires d'autres ca- ractéristiques de l'invention,applicables aux Figs. 1 et 7; et
Figs. 7 et 8 montrent schématiquement d'autres variantes de l'inven- tion.
La Fig. 1 représente l'invention telle qu'appliquée au contrôle d'une caractéristique variable,laquelle peut être la température d'un four ou dis- positif de traitement thermique, représenté d'une manière symbolique par le compartiment ou la chambre 10. A 1-laide d'un thermocouple 11, soumis à l'influ- ence de la température dans la chambre 10, une tension appliquée à un circuit mesureur comprenant un galvanomètre 12 commande le fonctionnement d'un organe de réglage ou d'ajustement de circuit tel qu'un relais mécanique 13, qui sert à ajuster un fil-résistance de pont 14 dans un circuit potentiométrique 15, pour s'opposer à la tension du thermocouple.
Le relais mécanique 13 sert éga- lement à ajuster un index et une plume 16 par rapport à une échelle 17 et à une feuille d'enregistrement 18 entraînée par un moteur 19 à vitesse constante. Le
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chauffage ou le refroidissement du compartiment 10 est réglé à 1?aide d9une soupape 20 qui commande la circulation d'un fluide chauffant ou réfrigérant dans un serpentin échangeur de chaleur 21.
La soupape 20, laquelle doit être considérée comme représentative de
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n9 importe quel moyen compensateur convenable, est actionnée sous la commande d-'un moteur réversible 22 comprenant des enroulements de marche avant et de marche arrière 23 et 24.Les enroulements inducteurs 23 et 24 sont excités sé- lectivement sous la commande de relais de marche avant et de marche arrière 25 et 26, excités eux=mêmes sous le contrôle d9un amplificateur 27, de pré- férence à haute impédance et à gain élevé.
Le circuit dentrée formé par les conducteurs 29 et 30 de 1-'amplificateur est relié à un circuit électrique com- prenant un fil de pont de réglage 31 commandé mécaniquement, comme indiqué
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par la ligne interrompue 32, à 1?aide du relais mécanique 13e Dans la pratique, soit le disque sur lequel la résistance 31 est enroulée, soit le contact y as- socié,
peut être commandé depuis l'arbre moteur du relais mécanique 13.Pour
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la simplicité et 1'uniformîté du schéma de câblage chaque contact associé à un fil de pont du réseau a été représenté comme étant réglable. Le fil de pont de réglage 31 forme une branche du réseau et est connecté par une résistance
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37 à une source d9alimentation représentée par la batterie 3gaz Une résistance variable 36 contrôle la grandeur de la tension appliquée au fil de pont 31 par la batterie 38.
Le moteur 22 est non seulement relié mécaniquement en vue de l'ajus- tement de la soupape 20, comme indiqué par le trait interrompu 33,mais, de plus, commande le contact 35a du fil de pont 35, comme indiqué par la ligne interrompue 34.Le fil de pont 35 est relié par une résistance 39 a une sour- ce d9alimentation indiquée sous la forme d'une batterie 40. Une résistance va- riable 45 règle la valeur de la tension appliquée au fil 35 par la batterie 40.
Comme montré dans le dessin le fil de pont de réglage 31 est relié en parallèle avec une branche du circuit comprenant une résistance 41, un fil
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de pont 42 et une résistance 430 Une des deux résistances 41 et 43, ou les deux peuvent éventuellement être supprimées. Un coté du circuit dentrée de 19amplificateur 27 est relié par le conducteur 30 au contact 1,2a du fil de pont 42. Ainsi, on verra qu'en ajustant le contact 31a du fil de pont de con- trôle 31, on fait varier la tension E1 développée entre le contact 42a du fil de pont 42 et un conducteur 46 allant au contact 31a du fil de pont 31
Le conducteur 46 se dirige vers le contact 35a du fil de pont 35 et est relié à ce contacta Le fil 35 est relié en dérivation sur une branche de courant, qui comprend les résistances 50 et 51.
Dans le circuit allant du contact 35a à la jonction des résistances 50 et 51 se trouve un fil de pont 52 , une résistance fixe 53 et un condensateur 54
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La Fige 2 montre le réseau décrit jusqu9ici, sauf que la capacité 54 est shuntée conductivement et que les résistances 36 et 45 ont été suppri- mées. On voit immédiatement que le système décrit jusqu'ici et montré dans la Figol assure une action de réglage proportionnelle. Ceci signifie que, pour un ajustement donné du contact 31a du fil de pont de réglage 31 par le relais mécanique 13, il y aura immédiatement un ajustement correspondant, par le mo- teur 22, de la soupape 20 et du fil de pont 35.
Lorsque les tensions aux bornes des fils de pont 31 et 35 sont égales, un mouvement angulaire donné du contact 31a produira un réglage angulaire égal du contact 35a. Mathématiquement, pour un changement donné de la caractéristique variable G, le réglage du contact
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35a du fil de pont et de la soupape 20 sera égal à K 19 où Kl est une constan- te.La proportionnalité peut être modifiée par l'ajustement de la résistance
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36 ou 45 Fig.l.
Si la résistance 36 est réglée de façon que la. tension aux bor- nes du fil 31 soit plus élevée que celle aux bornes du fil 35 dans le circuit des Figso 1 ou 2, le fil 35 devra effectuer un mouvement relatif plus important pour produire une élévation de la tension E2, égale à la valeur modifiée de la tension E1. les réglages ci-dessus sont considérés comme réglages des limites
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d9étranglementa Dans la pratique, les résistances 36 et 45 peuvent être réunies mécaniquement en vue d'un réglage simultané, mais en sens opposés, afin de pro-
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duire une variation maximum des limites daétranglamant, avec prévision dune échelle unique, laquelle peut être calibrée en termes de pour-cent de l'échel- le 17.
Dans la variante de la Figo 2, le déplacement du contact 31a fait apparaître une tension de signal ou d9erreur E1 entre les conducteurs 30 et 46, laquelle sera supérieure ou inférieure à la tension E2I aux bornes des conduc-
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teurs 29 et ta La différence de tension appliquée à, 9 amplificateur 27 à gain élevé détermine, soit directement soit par un organe de commande de mo-
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teur ou relais convenable 25a, l'excitation du moteur 22, en vue d9ajuster le contact 35a du fil 35 dans un sens et d'une quantité tels que la tension E2 aux bornes des résistances 52 et 53 soit égale et opposée à la tension E1.
Vu le gain élevé de S'amplificateur et l'action du moteur 22, le contact 35a sera entraîné et continuera à être déplacé par le moteur 22 afin de maintenir la ten-
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sion F-2 a une valeur égale et opposée à celle de la tension El. Chaque fois qu9 une telle égalité est établie, le moteur 22 est évidemment mis hors courant.
Il est à remarquer en outre que la tension E2 peut être considérée comme celle produite par la différence de potentiel sous 19 effet du courant traversant les résistances 52 et 53. Un tel système de réglage à action proportionnelle ne convient pas pour contrôler la plupart des procédés où la demande de la charge subit des variations et où la grandeur de la caractéristique variable doit être maintenue à une valeur déterminée, nonobstant ces changements de charge.
La capacité 54 et la résistance dans le circuit formé par le fil de pont 52 et la résistance 53 introduisent une correction pour l'affaiblissement résultant de l'action proportionnelle seulement. Cette correction est désignée par les spécialistes comme étant l'action de réajustement ou l'action de cor-
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rection d9affaâ.b3issemante c9est-à-dire, une correction qui empêche une dimi- nution permanente de la caractéristique variable avec l'élévation de la charge.
Mathématiquement, l'action de réajustement peut être exprimée comme une correc- tion d9une grandeur correspondant à 1? intégration de la déviation par rapport
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au temps de la caractéristique à partir d?une valeur déterminée, c?est-à-dire, égale à K 6dtp oii K? est une constante, et dt est égal à la dérivée par rap- port au temps. La Fig. 3 montre le circuit de la Fig. 2 dans le rectangle 48, la capacité 54 étant branchée entre la résistance 53 et le point de jonction des résistances 50 et 51.
Lorsque la capacité 54 est en circuit, le fil 35 est déplacé par le moteur 22 pour maintenir l'égalité entre la tension E2 aux bornes des résis-
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tances 52 et 53 d9une part et la tension El entre les conducteurs 30 et 46 d'autre part, Fig. 2. Afin que la différence de potentiel à travers les ré- sistances 52 et 53, a'est-à-dire E2, soit maintenue à une valeur constante et égale et opposée à Elq il est nécessaire que ces résistances soient parcou- rues par un courant constant. Vu que le circuit d'entrée de 1 amplificateur 27 est à impédance élevée, tout le courant traversant ces résistances peut être supposé parcourant la capacité 54. Donc, cette dernière accumule graduellement une charge,et le potentiel à ses bornes augmente.
Une élévation du potentiel aux bornes du condensateur 54 exige une élévation du potentiel entre le contact 35a et le point de jonction 44., afin de maintenir la valeur requise du flux de courant à travers les résistances 52 et 53 dans le but de compenser la tension E1.Donc,le moteur 22 continueraà être excité progressivement de façon à dé- placer le contact 35a du fil de pont 36, en vue de l'adapter aux conditions pré-
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citées. Le moteur 22 continuera à être excité aussi longtemps qu9.U y a un écart dans la valeur de la caractéristique par rapport à la valeur requise, et quel,' on désigne généralement comme le point de réglage.
Donc, l'ajustement de la sou- pape 20 et du fil 35 sera conforme à la somme, premièrement de la déviation par rapport à la caractéristique et, deuxièmement de 1-'intégration de la dévia- tion de la caractéristique variable par rapport au temps, à partir de sa valeur déterminée. Il est à souligner une fois de plus que, chaque fois que le moteur
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déplace le contact 35a par rapport au fil 35 jusqu'à la position requise pour 1-léqullibre, le moteur sera désexcité.
L'action de réglage s'effectue générale- ment par une série de degrés ou intermittence de fonctionnement du motauro Pour effectuer une action de réglage de cadence, 9 c' est âd3.re, un
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ajustement de la soupape 20 par le moteur 22 conformément au rythme des varia- tions de la caractéristique variable, on prévoit les connexions de la Fige 4, qui doivent remplacer, dans la Fig. 2, le circuit entouré du rectangle 48 et comprenant le fil de pont 58 et une capacité 62. Mathématiquement, on peut ex- primer l'action de réglage de débit en disant qu'il y aura une composante éga- le à K3d#/dt, où K3 est une constante. Le circuit comprend également un fil de pont 60 et une résistance 61.
La résistance 61 branchée dans le circuit en dérivation assure qu' il y aura toujours dans le circuit comprenant la capacité 62 une valeur déter- minée des résistances même si le fil de pont 60 est à zéro. Le fil de pont 58 permet de régler aisément l'ampleur de l'action de réglage de cadence assurée par le circuit. On voit que la résistance 58, en série avec le circuit d'entrée de l'amplificateur, atténue le signal d'entrée et que la tension E3, laquelle agit alors en opposition avec la tension ±$, sera celle qui apparaît aux bornes de la branche du réseau qui comprend les résistances 60 et 61 et la capacité 62.
Ainsi, afin que la tension E3 apparaissant entre le conducteur 29 et le conducteur 46 demeure égale à la tension E , la tension aux bornes des résistances 52 et 53 doit être augmentée, cela l'une quantité égale à l'affaiblis- sementa Le mouvement relatif entre le contact 35a et le fil de pont 35 comprend une composante due au rythme ou à la cadence de la variation de la caractéris- tique. Comme la tension E3 est atténuée par le courant de chargement de la ca- pacité 62, qui traverse la résistance 58, la tension E2 doit être plus élevée d'une quantité correspondante. Plus la valeur de la résistance 58 est élevée, plus grand sera leaffaiblissement, et donc, la tension % doit être plus élevée, pour rendre la tension E égale et opposée à la tension E1.
Plus la cadence de variation de la caractéristique est élevée et plus la cadence d'ajus- tement du contact 31a de fil de pont sera élevée, et plus élevée doit être la cadence de variation de E3. La cadence de variation du courant fourni à la bran- che du réseau, qui comprend la capacité 62 doit être augmentée en conséquence.
Ceci exige à son tour une augmentation dans la cadence de variation de la ten- sion E2, laquelle est produite par le déplacement du contact de fil de pont 35a. L action de réglage de cadence introduit une autre composante, laquelle détermine le déplacement du contact 35a d'une quantité supplémentaire qui dé- pend de la cadence de variation de E1.
Lorsque l'action de réglage de cadence est exagérée, elle peut intro- duire des oscillations dans le système. C'est-à-dire que, lorsque la caracté- ristique variable revient à sa valeur déterminée, l'action de réglage de caden- ce peut déterminer un déplacement du contact de fil de pont 35a au delà de ce- lui requis pour ramener la caractéristique à sa valeur choisies c'est-à-dire au point de contrôle.
On a constaté en outre que lorsque l'action de réglage de cadence est augmentée au delà de la valeur maximum voulue, le moteur 22 n'entraîne pas le contact 35a par rapport au fil 35 à une vitesse qui maintient tout juste la tension E égale à E1, mais rend cette tension d'abord inférieure et ensuite supérieure à E1. Les oscillations résultant d'une action de réglage de cadence excessive sont indésirables et ont été évitées suivant l'invention par l'ad- jonction de résistances, telles que le fil de pont 60 et la résistance 61 en série avec la capacité. 62. Néanmoins, il est souhaitable que l'action de régla- ge de cadence soit relativement élevée et proche de la valeur déterminée, au- dessous de laquelle les oscillations ne se produisent pas.
Donc, si la résis- tance 58 est ajustée dans un sens par un bouton 65, on prévoit un ajustement simultané du fil 60 dans le même sens.
Sans les résistances 60 et. 61, la tension E3 dépendrait entièrement de la charge accumulée par la capacité 62. Toutefois, un certain temps est né- cessaire pour le chargement de la capacité 62. En intercalant une résistance telle que 60 et 61 dans la branche comprenant la capacité 62, la tension E3 est rendue dépendante du débit du courant de chargement et du potentiel de la capacité 62.
Ainsi, le système est stabilisé, et le moteur 22 entraîne le fil 35 par rapport à son contact 35a dune quantité qui dépend d'une composante qui varie avec le taux de variation de la caractéristique variable, et l'on atteint un réglage stabilisé de la soupape 20, malgré 1'1 inclusion de la dite
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composante proportionnelle à la cadence de variation de la caractéristique va- riableo
Lorsque le bouton 65 est tourné dans un sens propre à augmenter la valeur de résistance du fil 58, l'action de réglage de cadence sera évidem- ment aussi augmentée.
Toutefois, comme la résistance fu fil 60 augmentera si- multanément, causant ainsi une augmentation de la résistance en série avec la capacité 62, la constante de temps du circuit comprenant la capacité 62 sera augmentée. Ainsi, à mesure que l'action de réglage de cadence augmente, il y a aussi augmentation du retard du réglage de la cadence. Inversement, lorsque l'effet de réglage de cadence diminue par la diminution de la résistan- ce 58, ce retard de Inaction de réglage de cadence diminue également.
En d'un- tres termes, l'ampleur du réglage de cadence dépend de la valeur de la résis- tance 58 et des dimensions de la capacité 62, tandis que le temps requis pour que cette ampleur de l'action de réglage de cadence atteigne son plein effet dépend du produit de la capacitance du condensateur 62 et de la valeur des résistances 60 et 61.
Dans deux réalisations types de l'invention, la résistance 53 avait des valeurs de 1000000 et 150.000 ohms; le fil de pont 52 avait des valeurs maxima de 50 mégohms et de 100 mégohms. Le condensateur 54 avait des capaci- tés de 10 microfarads et de 25 microfarads. Le fil-résistance de pont 58 avait des valeurs maxima de 10 mégobms et de 50 mégohms. Le fil de pont 60 avait des valeurs de 100.000 ohms et de 0,2 mégohms et la résistance 61, une valeur de 15.000 ohms.
Le condensateur 62 avait des capacitances de 25 et de 24 microfarads.
Il va de soi que les valeurs ci-dessus doivent être considérées comme valeurs typiques convenant pour les systèmes de surveillance de procédés tels que ceux utilisant la chaleur, et que ces valeurs peuvent varier dans des limites rela- tivement étendues pour d9autres applications, suivant les nécessités du systè- me particulier à surveiller.
Lorsque l'action de réglage de cadence est exagérée, elle aura ten- dance à amplifier toutes les petites fluctuations dans le signal d'entrée bien que celles-ci puissent être de courte durée ou d'un caractère passager. Une tel- le amplification de légères variations accidentelles est hautement indésirable.
Toutefois, grâce au retard dans le réglage de la cadence apporté par les ré- sistances 60 et 61, l'effet d'amplification d'une action excessive de réglage de cadence sur les variations accidentelles est évitée, et les petites varia- tions passagères ne déterminent pas des oscillations importantes ou amplifiées de la soupape. Plus spécialement, lorsque l'action de réglage de cadence est augmentée par l'augmentation de la résistance du fil 58, le système n'amplifie pas les variations accidentelles et passagères dans les signaux d'entrée, ceci par le fait que le retard dans le réglage de la cadence est augmenté en conséquen- ce par l'augmentation de la valeur de la résistance 60.
Lorsque le fil 58 est amené à sa position de résistance minimum ou zéro, le fil 60 se déplace vers une position similaire. Toutefois, comme la ré- sistance 61 demeure effective dans le circuit ensemble avec la capacité 62, on évite 1.'action de chasse ou d'oscillation du contact de fil de pont 35a et l' ajustement de celui-ci se trouve stabilisé.
Lorsque les fils 58 et 60 sont réglés pour une résistance zéro, la résistance 61 et le condensateur 62 sont effectivement en parallèle avec la ré- sistance 52 et la résistance 53 et en série avec le condensateur 54. La résis- tance 61 et le condensateur 62 fonctionnent alors pour produire un signal ampli- fié résultant de la cadence du réglage du contact 35a par rapport au fil 35, ce signal amplifié déterminant le fonctionnement stabilisé de la boucle du ser- vo-moteur, l'action de réglage de cadence assurée précédemment par la résis- tance 58 étant faible ou nulle.
La constante de temps du circuit qui détermine Inaction de stabilisation précitée est négligeable comparativement au temps de réponse du procédé soumis au contrôle. Le signal amplifié n'est appliqué que jusqu9à ce que les condensateurs 54 et 62 acquièrent des potentiels propres à équilibrer le système dasservissement. En d'autres termes, lorsque les résis-
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tances 58 et 60 sont mises à zéro, il se présente un trajet à faible résistan- ce passant par les condensateurs 54 et 62 et la résistance 61. Donc, la ten- sion apparaissant à travers les résistances 52 et 53 apparaît passagèrement à travers la résistance 61, pour produire la tension E3.
Comme les condensateurs 54 et 62 sont chargés, le contact 35a de fil de pont est à nouveau ajusté pour maintenir !J'équilibre entre les tensions El et E3, la tension à travers la résistance 61 décroissant jusqu'à zéro. Le condensateur 59, Fig.
1, relié en shunt avec le fil 58, est de dimensions relativement faibles et est prévu en vue d'éliminer du système les effets de faibles variations rapides de la caractéristique variable, notamment celles de caractère passager. Plus spé- cialement, lorsque la position du contact de fil de pont 35a se modifie, la tension résultante qui apparaît entre ce contact et le point 44 détermine un flux de courant sur le trajet de faible résistance comprenant le condensateur 62, les résistances 60 et 61, le condensateur 59 et le condensateur 54. Ainsi, la totalité,pratiquement, de la tension résultant de la nouvelle position du contact 35a apparaît en E3 et compense ainsi la tension E1.
Cette action sta- bilisatrice est très utile en vue d'éviter les oscillations du moteur- Comme le condensateur 59 est de faibles dimensions, il se charge rapidement et son effet disparaito Ainsi, l'effet du condensateur 59 consiste à retarder tempo- rairement l'effet de Inaction de réglage de cadence assuré par la résistance 58.
On comprendra que Inaction du condensateur 59 visant à éviter les effets dûs à des variations passagères rapides dans la caractéristique se su- perpose à l'action de retardement du réglage de la cadence décrite ci-dessus.
Le retardement du réglage de la cadence évite un fonctionnement amplifié du moteur 22, visant à ajuster la soupape sous l'influence de légers changements dans la valeur de la caractéristique, tandis que l'action du condensateur 59 consiste à retarder Inefficacité de Inaction de réglage de cadence de façon que, si, pendant la période de retard due au condensateur 59, la caractéris- tique passe dune valeur à une autre et revient ensuite à la valeur initiale, le système ne réagit pas, du moins en ce qui concerne Inaction de réglage de cadence.
En considérant le fonctionnement d'un point de vue différent, on aperçoit que Inaction de la résistance 58 consiste à impliquer une modifica- tion plus importante de la tension E2 lorsque la tension El augmente. Toutefois, la prévision du condensateur 59 élimine temporairement Inefficacité de la résistance 58 en ce qui concerne l'affaiblissement de la tension E2, de sor- te que la totalité de la tension apparaissant en E2 apparaît immédiatement en E3.Ceci signifie que, pendant la brève période initiale pendant laquelle El sest modifié, E2 ne doit pas être aussi élevé qu'il devrait Pâtre en l'ab- sence du condensateur 590
Dans une exécution type de l'invention,
qui correspond aux valeurs susindiquées, le condensateur 59 peut avoir une capacitance d j) environ un di- xième de microfarads. Avec les valeurs sus indiquées, la constante de temps du circuit comprenant le condensateur 62 et les résistances 61 et 60, n'est pas la même que la constante de temps du circuit comprenant le condensateur 59 et la résistance 58. On a déjà mentionné les termes énonçant l'action de réglage proportionnel, Inaction de réajustement et l'action de réglage de cadence.
Ces termes ressortent de l'équation ci-après :
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ou 6 est la déviation de la caractéristique variable par rapport au point de contrôlée - V est l'ajustement de la soupape ou l'effet compensateur dans le sens qui fait revenir 9 au point de contrôle. t est le tempset
K1,K2 et K3 sont des constantes ainsi, ajustement et du contact 35a du fil de pont de soupape, et de la sou-
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pape 20,représentera une quantité dépendant de.la grandeur de chacun des ter- mes de droite de 1-'équation précédente.
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L9mportanc des ajustements du système, qui ont été décrits jus- qu'à présent seront mieux compris grâce à un résumé de la manière dont chacune des composantes contribue à déterminer la position de l'organe compensateur ou soupape 20.On a supposé que la température 8 du compartiment 10 varie com-
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me une sinusoïdale et quà un moment où T = 0 la température 9 est au point de contr61e!) après quoi elle augmente graduellement le contact 35a et la sou- pape 20 se déplaçant alors dans le sens de la fermeture de la soupape.
0 19anus- tement est déphasé de zig par rapport au changement de température, cest â dire, que la composante due à Inaction proportionnelle, K10, sera maximum lors- que la température aura dévié d9une quantité maximum par rapport au point de contr8le et sera d'un sens qui s'oppose à ce changement de la température, cet- te composante revenant à nouveau à la valeur zéro lorsque la température revient au point de contrôle.,
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La composante due à Inaction de réajustement, à savoir K2) OOt sera au maximum pour un temps T = 0, vu que cette action concorde avec le cosinus de 0. Ainsi, Inaction de réajustement, étant déphasée de 90 en arrière par rapport à Inaction de proportionnalité détermine un mouvement supplémentaire du contact 35a.
La composante de position due à Inaction de réajustement lorsque la température est au point de contrôle après une élévation de la tempéra- ture, est au maximum. Donc, à ce moment, la soupape s'ouvrira plus largement que sans Inaction de réajustement. Lorsque la température se trouve au point de contrôle après une baisse de la température, le contact 35a et la soupape 20 se déplaceront davantage vers la position fermé quils ne le feraient en
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19absence d'une action de réajustements Laction de réajustement surmonte l'a±- faiblissement, mais elle aggrave dautre part Inaction cyclique dune tempéra- ture variable.
L9action de réglage de cadence constitue évidemment la dérivée du
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sinus a qui représente le cosinus négatif 0. Donc, Inaction de réglage est au maximum lorsque la cadence des changements de température est au maximum, ce qui se produit lorsque la température passe par le point de contrôle. Cette
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action s'exerce dans le sens de l,9augmentation du déplacement du contact 35a, c9est-à-dires de telle façon que la soupape 20 s9ouvre plus que cela ne serait nécessaire en 19absence de Inaction de réglage de cadence. Plus spécialement,
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Inaction de réglage de cadence agit d9une manière exactement opposée à celle de Inaction de réajustement, mais elle est déphasée en avant de 90 par rapport à Inaction de proportionnalité.
En résumé, Inaction de réajustement dépend de 1?allure antérieure
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des variations de température, tandis que l'ajustement concorde avec 1-'inté- grale de temps de 1?éeart par rapport au point de contrôle de la température.
Lorsque la soupape se déplace vers la position de fermeture par suite d'une ac- tion proportionnelle résultant dune température en instance d9élération$ mais en dessous du point de contrôle, Inaction de réajustement syexercera dans le sens du mouvement d-9ouverture de la soupape. Toutefois, une fois le point de contrôle atteint, la tension de déséquilibre entre E, et EJ.9 figol, se renver- se. Lorsque la température continue à augmenter, Inaction proportionnelle con- tinue à réduire 19ouverture de la soupape, mais le signe de Inaction de réajus- tement change au-dessus du point de contrôle. Cette dernière action intervient alors dans le même sens que Inaction proportionnelle, et tend à fermer la sou- pape dans une plus grande mesure, aussi longtemps que la température continue
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à s9élever.
Lorsque la température commence à descendre, Inaction proportion- nelle commence à ouvrir la soupapetandis que l'action de réajustement conti- nue à fermer celle-ci,, aussi longtemps que la température est au-dessus du point de contrôle. Ces actions combinées peuvent avoir pour résultat une insta-
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bilité, mais lorsque Inaction de cadence e'est-à-dire, de réglage de cadence, agit en opposition à Inaction de réajustement, et lorsque les composantes res- pectives possèdent des grandeurs appropriées,1?action de contrôle se trouve stabilisée dans son ensemble.
On se rappellera que dans la Fig. 1, le point de contrôle peut être
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ajusté en faisant varier le contact 42a du fil de pont 42
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Lorsqu?il sagit d9utiliser le système en tant que combinateur, c'est- à-dire pour modifier la température du compartiment 10 conformément à un pro- gramme déterminé, le contact 42a peut être déplacé par rapport au fil de pont 42 conformément à ce programmeet la température du compartiment 10 suivra en conséquence. Une autre manière de déterminer le point de contrôle consiste à déplacer mécaniquement le fil de pont 31 par rapport au contact 31a, le dé- placement ou réglage mécanique de ce fil étant ensuite rendu fixe par rapport
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à la liaison d9entrainement 32a Ce système est préférable dans la pratique.
Afin que le système puisse fonctionner avec une correction de l'affaiblissement,, il est nécessaire que le condensateur 54 soit de haute qualité.
Par "haute qualité" on entend un condensateur présentant une fuite sensible- ment inférieure à celle que 1?on rencontre normalement dans les condensateurs de haute qualité au mica ou les condensateurs en papier à remplissage d9huile.
On comprend immédiatement que, si le condensateur 54 présente des fuites, et lorsque le potentiel du fil de pont de réglage 31 équilibre le potentiel du fil de pont de soupape 35,les résistances de réajustement 52 et 53 seront par- courues par un courant, de même que le fil de pont de soupape 35 et le conden- sateur 54,produisant ainsi une chute de tension ou de potentiel E2,laquelle n'a pas pour effet de modifier la charge du condensateur 54. Ainsi, le potentiel
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E.2 n9est pas égal à zéro à un moment où il devrait l8étra Ceci est désavanta- geux, vu que, pour équilibrer IL, la valeur de Ei doit être autre que zéro.
On a constaté que.. pour éviter ces inconvénients que l'on rencontre avec les con- densateurs de la plus haute qualité actuellement disponibles, il est nécessai-
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re dflutiliser un condensateur spécial pour servir de condensateur de réajus- tement 54. On a trouvé quun condensateur établi en pellicule de polystyrène au lieu de papier, et comprenant la feuille métallique habituelle, convient par- faitement pour la présente.invention. Un tel condensateur offre une résistance extrêmement élevée, de 1?ordre de 1.000.000 de mégohms par microfarad, ce qui représente une augmentation d9environ 100 fois par rapport aux condensateurs de la plus haute qualité actuellement disponibles.
Ainsi, les fuites au conden- sateur 54 ont été réduites à une valeur tout à fait négligeable.
Les caractéristiques ci-dessus de la construction du condensateur sont particulièrement importantes lorsque la constante de temps du circuit comprenant le condensateur 54 et les résistances de réajustement 52 et 53 est élevée. Par
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exemple, il est parfois nécessaire que le condensateur 54 de le microfarads soit connecté dans une branche du circuit comprenant les résistances précitées,
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ajustées à des valeurs de 1?ordre de 100 mégohms9 le circuit ayant alors une constante de temps de 1?ordre de 1000 secondes. La constante de temps corres- pondante peut évidemment aussi être obtenue avec un condensateur 54 de 1 mi- crofarad et une résistance de réajustement de 1000 mégohms.
Toutefois, dans ce
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cas, le rapport de la résistance de fuite du condensateur de 1 microfamd se- ra le même pour la résistance de réajustement de 1000 mégohms que dans le cas précédent.
La branche du réseau, qui comprend le condensateur 62, peut égale- ment servir à fournir Inaction de cadence inverse moyennant fermeture d'un in- terrupteur 68 shuntant la résistance 58 et le condensateur 59 et qui les ex- clut effectivement du circuit. La résistance 58 n'a alors plus pour effet de déterminer une action de réglage de cadence. Laction de réglage de cadence inverse est fournie en raison dune tension amplifiée qui apparaît en E3.
Plus spécialement s, lorsque il y a une modification dans la position du contact de fil de pont 31a, accompagnée d9une modification correspondante du réglage du con- tact 35a, le courant parcourera à nouveau un trajet comprenant les résistances 60 et 61, de préférence au trajet à haute résistance comprenant les résistances 52 et 53, ce trajet à faible résistance comprenant les condensateurs 54 et 62
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et les résistances 60 et Ealo L'amplification qui en résulte est d?un sens op- posé à celui de Inaction de réglage de cadence qui a été décrite plus haut et,
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par conséquent, est dénommée "action de réglage'de cadence inverse'A Lorsque cette dernière se présente,
il y a également une composante due à l'action de proportionnalité et dont la grandeur dépend du rapport entre les dimensions
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du condensateur 54 et la somme des capacitances des condensateurs 54 et 62, lesquels peuvent éventuellement être variables. La grandeur de Inaction de réglage de cadence inverse dépend du rapport entre le condensateur 62 et la somme des capacitances des condensateurs 54 et 62. Inaction de réglage de ca- dence inverse peut être variée par l'ajustement de la résistance 60.
Lorsque Inaction de réglage de cadence inverse doit être réalisée en
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l'absence dyun effet !médiat à?une composante due à Inaction de proportion- nalité, on peut ouvrir 19 interrupteur 68, fermer un interrupteur 125, ouvrir un interrupteur 69 voisin du fil de pont 31 et fermer un interrupteur 70 en vue de brancher un condensateur 71 en dérivation sur les conducteurs 30 et 46. La présence du condensateur 71 a pour effet de retarder l'apparition de la tensi-
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on El entre les conducteurs 30 et 46 à la suite d9une modification de 31aa Dans le cas où le fil 31 est déplacé d9un quantité appréciable, sans un retard correspondant à un fonctionnement échelonné, avec changement instantané du voltage de mesure,
l9irpédance du condensateur 71 en dérivation sur les conducteurs 30 et 46 sera zéro. Une charge s9aecumule avec un poten- tiel croissant graduellement sur le condensateur 71 en fonction du temps. La grandeur de Inaction de réglage de cadence inverse est contrôlée par une ré- sistance variable 72 qui, après ouverture de 1interrupteur 69, est intercalée dans le circuit avec le condensateur 71.
Lorsque le contact 31a se déplace à une cadence donnée, le circuit comprenant la résistance 72 et le condensateur 71 introduit l'action de régla- ge de cadence inverse d'une grandeur correspondant à la cadence des variations de la position du contact de fil de pont 31a.
Après 19explication qui précède du système de contrôle dans son en- semble, on comprendra que le relais mécanique 13 et son galvanomètre 12 peu- vent âtre d'un type convenable quelconque, par exemple celui représenté dans
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le brevet américain Squibb n la9J5.?J2 ou du type montré dans le brevet amé- ricain Williams n 2.113.164. De même, Pamplificateur 25 peut être de n'in- porte quel type à zéro ("null type") convenable bien qu-lil importe qu'il soit du type à zéro et à haute impédance pour les faibles cadences de réajustement.
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Comme montré dans la Fig. 69 le circuit de sortie de 19amplificateur peut être prévu de façon à commander un relais déplaçable d-lune position choi- sie vers une autre position choisie, ou bien, et comme montré dans la Fig. 1, cette sortie peut être prévue pour exciter sélectivement les bobines de com- mande de relais 25 et 26.Pour représenter schématiquement cette dernière dis-
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position, on a montré un transformateur 75 dont 1lenroaement p.ma est branché aux bornes d,9une source de courant alternatif appropriée 76, ce trans- formateur comportant un secondaire à prises 77 dont le point milieu est relié à 1?amplificateur 27, tandis que ses extrémités sont reliées aux bobines des relais 25 et 26.
Lorsque la polarité du signal parcourant les conducteurs 29a et 30 présente un sens donné, un des relais sera excité., par exemple.le re-
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lais 25, pour connecter le moteur au conducteur d9a1:imentation L-1 par l'in- termédiaire d'un circuit comprenant le conducteur 78, le contact 79 du relais
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25, le conducteur 809 les contacts 8la d9un commutateur 81 à "lecture de sou- pape"., les contacts à dpun interrupteur de fin de course 82, 1-'enroulement 23 du moteur 22p pour aboutir à 1?autre conducteur d9aimentatzon Lao La dis- position est telle que la polarité du signal d'entrée produit une excitation du moteur 22 pour ajuster le contact de fil de pont 35a, comme il a déjà été
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décrit, en vue de produire une tension B3 égale et opposée a E-)
o Lorsque la polarité du signal d9ntréa entre les conducteurs 29a et 30 S9 inverse, 1?antre relais 26 est excité de façon à relier 1?autre enrou- lement 24, du moteur, dans un circuit partant du conducteurs d9a.iaentatin L1.9 comprenant le conducteur 78, le contact 83 du relais 25;, le contact 84 du relais 26, le conducteur 85 les contacts 81b du commutateur 81, les contacts 86a de 1'interraptenr de fin de course 86, 1?enroulement 24, pour aboutir à 1?antre conducteur d'alimentation L-2,de façon à renverser la marche du mo- teur 22.
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Aux relais 25 et 26 sont associés des lampes de signalisation 87 et 88 qui comme montré dans le dessin, sont normalement allumées. Le sig-
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nal lumineux 87 s,9alluma dans un circuit comme suit '. conducteur L-19 signal 87, conducteurs 89 et 80,contacts $la et 82a, enroulement 23 du moteur, 1-'au- tre conducteur L=2. Le circuit ainsi établi présente une résistance inférieu- re à celui comportant la résistance 90. L'autre lampe de signalisation 88 s'
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allume normalement dans un circuit comme suit s conducteur L-1, lampe 88, con- ducteurs 100 et 85, contacts 81b et 86a, enroulement 24 du moteur, autre con-
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ducteur d'alimentation Lu9-.
Le circuit ainsi établi offre une résistance in= férieure à celui comportant la résistance 92.
Les deux signaux lumineux s'allument normalement pour indiquer que
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le système de contrôle fonctionne dans ses limites d9êtanglemnt c'est-à- dire, que la soupape 20 est à faible distance de sa position d'ouverture ma- xima et à faible distance de sa position de fermeture complète. Lorsque la
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soupape 20 se déplace vers l'une ou l'autre limite, qu9il s'agisse de la position complètement fermée ou de la position complètement ouverte, une ca- me 93 ouvre les contacts ou plots 86a lorsque la limite considérée est attein- te, tandis qu'une came 94 ouvre les plots 94a lorsque l'autre limiteest attein- te.
Ainsi., l'un ou 19autre des signaux lumineux 87 ou 88 sera éteint pour indi-
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quer que le système ne fonctionne pas dans les limites d9étranglement, cette indication apparaissant avec certitude lorsque le moteur 22 est arrêtéo
Lorsque le relais 26 est excité,il ferme ses plots pour exciter le bobinage 24 du moteur etde plus établit un court-circuit autour de la lampe
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de signalisation 88, laquelle s9éteint. Ainsis on possède une indication opti- que de 1?excitation du moteur dans un sens. De même,, la fermeture du circuit du moteur par le relais 25 éteint la lampe de signalisation 87 dans un but ana-
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logue d9indication optique.
Si le système était en oscillation, 9 c"est=à..o.ire que le moteur serait excité pour tourner d9abord dans un sens et ensuite dans 1'autre, les relais 25 et 26 seraient amenés à se déplacer rapidement entre les positions d'ouverture et de fermeture;, et les lumières 87 et 88 clignote-
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raient. Le clignotement de ces lumières indique la présence d9oseillations dans le systèmece qui peut généralement être supprimé en réduisant le gain
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de 1?amplificateur par un système de contr81e de gain convenable prévu à cet effet. Le clignotement d'une seule lumière indique un fonctionnement de contrô- le normal du moteur 22.
Conformément à un autre aspect de 1?invention, ce système se prête à déterminer la position de la soupape 20 à tout moment bien que celle-ci puisse être éloignée du système de contrôle proprement dite Les interrupteurs ou commutateurs individuels qui seront décrits ci-après sont de préférence groupés de telle façon que, simultanément avec le déplacement du commutateur 81 de "lecture de soupape'? dans le sens de l'ouverture du circuit du moteur
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par les plots 80a et 80bg a lieu 1'actionnement d9un commutateur de transfert lit, lequel transfère le conducteur d9entrée 29a depuis le réseau au conduc- teur 111 allant au contact mobile 112 d'un fil de pont 113 connecté entre les
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conducteurs 114 et 1150 En même temps,
un commutateur de transfert u6 se dé- place pour fermer un circuit par le bras commutateur il? et par 'n:doad.c.tsu 118,de manière à shunter ou court-circuiter d'une façon conductive la sortie du fil de pont 31.
Donc,lorsque le commutateur 81 de lecture de soupape occupe sa po= sition active, l'amplificateur 27 réagit à la différence de tension entre le contact 35a du fil de pont 35 et le conducteur 114 et la tension apparaissant entre le contact 112 et le conducteur 114.Lorsque la tension ou le potentiel entre le contact 35a et le contact 112 n'est pas zéro., 19amplificateur excite
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1-'un ou l'autre des relais 25 et 26. Un des signaux lumineux 87 ou 88 s 9 étein- dra pour identifier le relais excité. Les circuits d'excitation des lampes 87 et 88 se ferment à travers les résistances 90 et 92 respectivement, lors de l'ouverture des plots 8la et 81b du commutateur de lecture de soupape.
Le con- tact 112 sera également ajusté jusqu9à ce que centrée de l'amplificateur est
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égale à zéro, Inachèvement de cet ajustement étant indiqué par 10allumage des deux lampes 87 et 88. La position du contact 35a par rapport au fil de pont 35
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peut être lue sur l'échelle 113a adjointe au fil de pont 113, ce qui fournit une indication de la position du mécanisme d'actionnement de la soupape ainsi que de la soupape 20.
Dans les systèmes de contrôle du type décrit jusqu'ici, il est par- fois désirable de commander manuellement le fonctionnement de la soupape 20, notamment lors de la mise en route du procédé ou pendant certaines périodes de fonctionnement, lorsqu?on désire apporter une modification qui peut être de nature temporaire seulement, ou lorsqu'il se produit une situation anor- male que l'on peut compenser de la meilleure façon par des opérations comman- dées à la main. Toutefois, dans un système électrique du type décrit ici, où des charges sont maintenues sur des condensateurs, il importe de maintenir le système en état pour le fonctionnement automatique même si l'on est passé à la commande manuelle.
Autrement, le passage de la commande manuelle à la com- mande automatique risquerait de déranger le procédé et provoquer des oscil- lations importantes ou un mouvement de chasse considérable, avant que le pro- cédé sous contrôle ne se stabilise pour maintenir la caractéristique variable au point de contrôle.
L'invention vise en outre à établir des moyens pour passer du fonc- tionnement automatique à un fonctionnement manuel et vice-versa sans déranger le fonctionnement du système, notamment lorsqu'il fonctionne pour maintenir la caractéristique à son point de contrôle.
Lorsquon passe du fonctionnement automatique au fonctionnement ma- nuel, il suffit d'actionner le commutateur manuel-automatique, lequel comprend plusieurs éléments commutateurs groupés pour un actionnement simultané. Le com- mutateur manuel 117 est déplacé vers la droite en vue de fermer une liaison de court-circuit entre les conducteurs 30 et 46, dans le but d'éliminer tout potentiel susceptible d'apparaître en raison de la position du contact 31a par rapport au fil de pont 31.
Simultanément., un interrupteur 125 est fermé pour shunter les résistances 58 et 60, un interrupteur 126 est fermé pour re- lier le contact 112 du fil de pont 113, à travers la résistance 126a, aux conducteurs 29 et 29a allant aux bornes d'entrée de 1-'amplificateur 27.L'in- terrupteur 126 applique au circuit d'entrée de l'amplificateur 27 toutes les différences de tension apparaissant entre les contacts 112 et 35a des fils de pont respectifs.En ajustant le contact 112 par rapport au fil de pont 113, une tension se trouve appliquée à 'amplificateur, laquelle excite l'un ou l'autre des relais 25, 26 en vue de l'actionnement du moteur, dans le but de déplacer la soupape 20 et le fil de pont 35,
afin d'équilibrer la tension introduite par l'ajustement du contact 112. Ainsi, la soupape 20 pourra venir occuper n'importe quelle position voulue, et telle qu'indiqués sur l'échelle 113a.
Il va de soi que l'ajustement de la soupape 20 affectera la tempé- rature du compartiment ou de la chambre 10 et que le thermocouple 11 détermi- nera le fonctionnement du relais mécanique 13, de façon à ajuster l'index 16 par rapport à échelle 17.
Lorsque la soupape 20 est actionnée en vue d'amener la température du compartiment 10, au point de contrôle, ce fait apparaîtra à la lecture de 1'échelle 17. A ce moment, la position du fil de pont 31a correspondra également au point de contrôle. Entre-temps,, la position du contact 35a correspondra à la position de la soupape, qui a amené la température au point de contrôle.
Le potentiel dérivé du contact 112 est toujours appliqué au condensateur 54.
Par conséquent, ce dernier sera à un potentiel correspondant à ce potentiel dérivé, et correspondant également au potentiel de 35a. Donc, si les commuta- teurs ou interrupteurs à commande manuelle sont ramenés à la position automa- tique ou "A", la tension E1, laquelle égale zéro au point de contrôle, sera égale à la tension E3, laquelle sera également égale à zéro, et le moteur 22 ne tournera plus, sauf si la température du compartiment 10 venait à s'écar- ter du point de contrôle. Ainsi, on évite un échelonnement proportionnel qui pourrait se produire autrement si la charge du condensateur 54 n'était pas ajustée, pendant le fonctionnement manuel, de façon à égaler celle du contact 35a.
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En outre, et suivant l'inventions il est désirable de ne pas passer de la commande manuelle à la commande automatique sans amener d'abord le com- mutateur de lecture de soupape à sa position de lecture de soupape.
Le commutateur de lecture de soupape 116 est alors amené de la po- sition de droite représentée vers sa position de gauche. Ceci effectué, on re- marquera que le court-circuit sera éliminé du réseau comprenant le fil de- pont 31, en vue d'injecter dans ce réseau la tension E1.Lorsque cette tension dif- fère de zéro, elle apparaîtra à l'amplificateur 27.
Toujours suivant 1?invention, il peut être parfois avantageux de passer du fonctionnement manuel au fonctionnement automatique, sans attendre le retour de la caractéristique variable au point de contrôle. Ceci peut être accompli aisément sans introduire une action de correction de l'échelonnement proportionnel dans le fonctionnement du système, en amenant le commutateur de lecture de soupape à la position de lecture de soupape avant d'amener le com- mutateur manuel à sa position automatique. Le moteur sera désexcité comme pré- cédemment et le court-circuit aux bornes des conducteurs 30 et 46 sera éliminé en vue de l'injection de la tension E1 dans le réseau.
Si cette tension n'est pas égale à zéro, ce qui sera le cas lorsque la température s'écarte du point de contrôle, ce fait sera indiqué par l'extinction de l'une ou de l'autre des lampes 87 ou 88. Lorsque cette indication apparaîtle contact 112 sera ajus- té jusqu'à compensation de la tension E1. A mesure que le contact 112 est ajusté, il fait varier le potentiel applique au condensateur 34 et modifie ainsi' sa charge d'une quantité correspondant à la tension E1 introduite en raison de l'écart de la caractéristique par rapport à son point de contrôle.
Ainsi, aus- sitôt que les lampes 87 et 88 sont allumées toutes les deux, on peut passer du fonctionnement manuel au fonctionnement automatique et vice versa,en partant de la position de lecture de soupape, sans introduire un échelonnement propor- tionnel indésirable dans le fonctionnement du système.
La Fig.5 montre un schéma de câblage simplifié d'une autre variante, les dispositifs d'ajustement du point de contrôle étant omis. Le circuit poten- tiomètrique CS comprend le fil de pont de contrôle 31 tandis que le circuit po- tentiométrique VS comprend le fil de pont de soupape 35. Comme déjà expliqué à propos des Figs.1 et 4, le condensateur 34 et la résistance 52 fournissent une action de réajustement, cette résistance et ce condensateur formant ensem- ble un seul étage dintégration de l'écart de la caractéristique 9 par rapport au point de contrôle. De même, la résistance 58 et le condensateur 62 consti- tuent un seul étage de Inaction de réglage de cadence.
Il va de soi que chaque étage, soit d'intégration soit de différenciation peut être suivi d'autres éta- ges, soit pour le contrôle par des dérivées plus élevées, soit pour le contrô- le par des intégrales plus élevées, soit les deux. Plus spécialement, la Fig.
5 montre un condensateur 54a et une résistance 52a qui forment un deuxième éta- ge d'intégration suivi par une résistance 58a et un condensateur 62a qui for- ment un deuxième étage de différenciation. Les résistances 58a et 60a peu- vent être groupées en vue d'un ajustement simultané, comme on a décrit plus haut à propos des résistances 58 et 60. Deux ou plusieurs étages d9action de " réglage de cadence fournissent le contrôle par dérivées supérieures, vu que le deuxième étage fournira la deuxième dérivée, etc. De même, deux ou plusieurs étages d'intégration peuvent fournir le contrôle par intégrales plus élevées.
Compte tenu de ce qui précède, on comprendra aisément la façon dont n'importe quel élément de ces étages peut être établi soit en vue du contrôle par inté- grale soit en vue du contrôle par dérivée, et cela suivant toute combinaison désirée.
Dans ce qui précède, on a remarqué que les circuits de différencia- tion et d'intégration sont situés entre l'amplificateur à haute impédance et le fil de pont de soupape 35. On se souviendra que Inéquation comprenant le ter- me de 1-intégrale et le terme de la dérivée donnait la modification de la po- sition de la soupape en termes de la nature et de l'étendue de la déviation de la caractéristique depuis le point de contrôle.
Toutefois dans les Figso 1,4 et 5, les circuits de différenciation et d9intégration fonctionnent en regard de la modification de la tension,due à l'ajustement du fil de pont de soupape
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33. Ainsi, un circuit de différenciation tel que la résistance 52 et le con- densateur 54, où la tension est appliquée depuis la résistance 52 à 1-'étage suivant. produit une action d'intégration par rapport à la déviation de la ca- ractéristique variable depuis le point de contrôle.
Revenant à la fig. 1, on remarquera que lorsque le fil de pont de contrôle 31 est déplacé d9une quantité déterminée par suite d'une température réduite,la soupape 20 sera déplacée finalement à la position grandement ou- verte par suite des actions de contrôle combinées. Si un tel état de tempéra- ture réduite devait régner pendant un temps suffisamment long, le condensa- teur 54 acquerrait une charge égale à la tension entre le contact du fil de
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pont 35 et la jonction des résistances 50 et 51. Donc, il n9y aura pas de flux de courant pour engendrer une chute de tension ou de potentiel aux bornes des résistances 52 et 53, pour s'opposer à la tension E1.
Si la température venait ensuite à s'élever, la soupape 20 ne se déplacerait pas vers une posi-
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tion fermée jusque a ce que la température du compartiment 10 atteindrait à nouveau le point de contrôle et que la polarité de la tension E1 serait ren- versée. Une telle recharge du condensateur 54 à sa valeur maxima correspond à un déplacement des limites d'étranglement dans une mesure telle que la li- mite inférieure de l'étendue de l'étranglement coincide avec le point de con- trôle. Il va de soi que si un tel système de contrôle était appliqué à des pro- cédés traitant des charges de matière,il aurait pour effet un dépassement in- désirable du point de contrôle.
Pour vaincre cette difficulté, on prévoit un système que l'on pourrait dénommer "dispositif de mise au point du taux d'ap- proximation.
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Suivant la variante de la Frigo 6, un relais de taux d-lapproximation 135 agit, à la suite d'un écart déterminé de la caractéristique soumise au con- trôle, en-dessous du point de contrôle, de façon à ouvrir complètement la sou- pape 20 et à limiter la charge qui peut s'accumuler dans le condensateur de
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réajustement 5$o Cette disposition limite la quantité dont l'étendue daétran- glement peut être décalée.
Le fonctionnement du relais 135 est contrôlé par un dispositif com- mandé par la course du fil de pont de contrôle, par exemple un écrou mobile 136 se déplaçant longitudinalement sur une tige filetée 137 mise en rotation par le relais mécanique 13 ou un autre dispositif influencé par la situation contrôlée. Lorsque la température est descendue dune quantité déterminée, l'écrou 136 engage dabord une came 138 pour fermer les plots 139. Ensuite,
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cet écrou engage une came 1.0 pour fermer le contact 141. Ce dernier étant fer- mé, il s'établît un circuit d- 9excitation pour la bobine de commande 12 du re- lais 135 comme suit conducteur d9alimentat.on L -.Le 1 conducteur 143, contact 141, bobine de relais 142, autre conducteur d:'la1imentation L=2.
Le relais 135 est alors excité et ferme ses plots 135ag l.35b, ouvre ses plots ï,35c et action- ne les contacts 135d pour exciter le bobinage 24 du moteur,lequel fonctionne dans le sens de la fermeture de la soupape. Ce moteur est désexcité par un in- terrupteur de fin de course non montré dans la Fig. 6 mais représenté et indi- qué par 86 dans la Fig. 1. Les plots 135a ferment un circuit de collage pour le relais 135 passant par les plots 139. Ce circuit colle le relais pendant
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1-'élévation de la température depuis sa faible valeur déterminée et sur n9 mm porte quelle gamme choisie de cette température. Ainsi, la longueur de la came 140 par rapport à l'axe longitudinal de la vis 137 est inférieure à celle de la came 138.
Dans la pratique, on prévoit des moyens pour ajuster la position du fil de pont pour laquelle les plots 141 se ferment et les plots 139 s'ou= vrento
Lorsque les plots 135b se fermenta un potentiel déterminé se trouve appliqué au condensateur 54 sous le contrôle de la mise au point du contact d'Un fil de pont de taux d9approximation 144 par exemple à 1?aide d'un bouton de réglage 1450 Ainsi,le potentiel du condensateur 54 peut être déterminé et choisi à volonté et d'une manière qui empêchera le dépassement de la grandeur variable à contrôler,
cela suivant les exigences particulières du procédé au- quel le système est appliqué.Lorsque le relais 135 attire les plots 135e et 135f se fermenttandis qu'un bras coudé 146, montré schématiquement dans la
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Figez actionne le contact par une liaison 147.
Le contact 135e court-circuite
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cuite 1?entrée de 19amplificateur à Malgré que 19amplificateur ne fournira pas de courant de sortie pour attirer un relais 148 par 'excitation de sa bo- bine de commande 149, couverture complète de la soupape 20 déterminera une élévation de la température,, et le relais mécanique 13, en y réagissant, ajus- tera le fil de pont 31 et éloignera simultanément l'écrou 136 des cames 138 et 1400 Après élévation de la température dune quantité déterminée, les plots
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1,39 s9ouvrent et le relais 135 retombe. Chacun des différents interrupteurs qu-111 commande retourne à la position montrée dans le dessin.
Le système de contrôle reprend alors la commande du moteur 22.Le condensateur de réajus-
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tement 54 possède alors sa charge déterminée, telle qu'ene est fixée par la mise au point du contact par rapport au fil de pont 144. Donc, le système est rendu efficace pour amorcer un mouvement de fermeture de la soupape 20, non- obstant le fait que la température peut ne pas être arrivée au point de con-
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trôle Ceci évite le dépassement du point de contrôle.
Dans la Fig. 6, le relais 148 remplace les relais 25 et 26 de la Fig. 1 d9,Lme manière qui sera comprise par les techniciens. Le relais 148 est normalement sollicité vers une position médiane et, lorsque la sortie de .9am plificateur s'élève d9une quantité déterminée, il s'établit un circuit d'ex- citation pour le bobinage 23 du moteur tandis que, lorsque l'exaitation de la bobine 149 décroît dune quantité déterminée, l'autre bobinage 24 du mo- teur se trouve excité. En d'autres termes, lorsqu'il y a un signal d'entrée-
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zéro â l'amplificateur 27, le contact ., du relais 148 occupe une position médiane entre ses plots fixes.
Dans la disposition selon Fig. 6,le fonctionnement du système en vue de déterminer la charge du condensateur 54 pendant une période au cours de laquelle la soupape 20 est ouverte pendant un temps prolongé, dépend du
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déplacement du fil de pont de contrôle 31 vers une limite plus basse, c 9 est â dire, une limite qui correspond à une température réduite déterminée dans le
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compartiment 10.
Dans un système du type montré dans la Fig. 69 la soupape 20 peut se déplacer jusqu9à la position d'ouverture complète, sans un mouvement
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correspondant du fil de pont de contrôle 31, d?une quantité qui produirait la traction du relais 135.Plus spécialement, en cas de déviation persistante de l'état contrôlé par rapport au point de contrôle, et si cette déviation se main-
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tenait pendant un temps prolongé, la soupape 30 s9ouvrirait complètement et se- rait maintenue dans cette position, bien que la déviation par rapport au point de contrôle, et donc le mouvement du fil de pont 31, ne seraient que peu im- portants .
Les désavantages susindiqués à propos de la Fig. 6 ont été éliminés dans la disposition de la Fig. 7, où la charge du condensateur de réajustement 54 ne dépend pas de l'écart de la caractéristique d9une quantité déterminée par rapport au point de contrôle voulu, mais au contraire, dépend de la durée pendant laquelle la soupape 20 a été déplacée vers l'une ou 1?autre position- limite. Plus spécialement, au cas où le bobinage 24 du moteur excite le moteur 28 dans le sens de l'ouverture de la soupape 20, on remarquera que, après ou- verture complète de cette soupape, le moteur 22 sera mis hors circuit par l'ac- tion de 1?interrupteur de fin de course 86,Figs 1 et 7.
Suivant la dernière variante de 1?invention, il se produit en plus de l'ouverture du circuit du mo-
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teur, la fermeture d9un circuit d9ecitation, par les plots 86a, 86b d'une bo- bine de commande 150 d'un relais compteur. Si la soupape 20 demeure dans la position ouverte au-delà de la durée ajustée pour la fermeture du relais 150,
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ce relais sera excité pour fermer un circuit de la bobine de commande 151 d'u- n relais 1529 lequel ferme ses plots 152a en vue d9appliquer au condensateur 54 une tension déterminée par la mise au point de contact 144a par rapport au
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fil de pont 144, d9une manière décrite à propos de la Frigo60 De préférence, une résistance 153 est incluse dans le circuit de recharge pour le condensa- teur 54,
pour déterminer 1?allure de la recharge du condensateur 54. En même
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temps que les plots 152b ssouvrent et que les plots 152a se ferment, le re- lais 151 agit par 1?intermédiaire du bras coudé 154,de manière à transférer les connexions sous le contrôle des éléments d'interrupteur 152c et 152do Le contact 152d ferme un circuit de décharge pour le condensateur 62, comme suit: résistance 61, fil de pont 60, résistance 155, cette dernière ayant été inter-
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calée pour contr8ler l'allure de la décharge.
Au lieu du court-circuitage de 1?entrée de s'amplificateur, comme dans le cas de la Figo6, on prévoit dans la Fig. 7 un diviseur de tension com- prenant les résistances 156 et 157, pour affaiblir la tension apparaissant en- tre le contact du fil de pont de soupape 35 et le contact du fil de pont de taux d'approximation 144.
Le relais de comptage 150 ferme également un circuit d'excitation pour la bobine de commande 158 d'un relais qui est excité immédiatement pour fermer une liaison de court-circuit par rapport à la résistance 58.
On comprendra que, lorsque le système est connecté de la façon dé- crite, le circuit d'entrée de 1-'amplificateur se voit appliquer d'une Bacon continue les signaux dûs à toute différence de tension apparaissant à la suite de la position occupée par le plot 31a par rapport au fil de pont de contrôle 31 et de la position du plot 35a par rapport au fil de pont de soupape 35. L' inclusion du fil de pont de taux d'approximation 144 fait apparaître une tensi- on., ce qui signifie que c'est la différence de tension entre le contact du fil de pont 144 et le contact du fil de pont de soupape 35, divisée par le circuit diviseur de tension qui comprend les résistances 156 et 157, qui soppose à la tension développée par le fil de pont de contrôle 31.
Lorsque la différence de tension précitée applique à l'amplificateur un signal d'entrée de polarité opposée, le relais 25 est excité pour fermer un circuit pour le bobinage 23 du moteur, afin de déplacer la soupape 20 dans le sens de la fermeture.Il con- vient de rappeler que pendant que le moteur 22 est désexcité par suite du fonc- tionnement de l'interrupteur de fin de course 86 dans le sens de l'ouverture de ses plots 86a, le relais 26 continue à être excité en raison de la sortie de l'amplificateur 27. Toutefois., aussitôt que le renversement se produit, le relais 26 est désexcité, ce qui fait retomber le relais de comptage 150, le- quel désexcite la bobine de commande 151 du relais 152, ce dernier se dépla- çant jusqu'à la position montrée dans le dessin.
En même temps, le relais de comptage 150 retombe et, après un bref intervalle, ouvre ses plots pour désex- citer le relais 158. Le retour du relais 152 à la position représentée ramène le système à sa position normale, sauf en ce qui concerne Inaction de cadence assurée par le condensateur 62 et la résistance 58. L9action de cadence n'est pas rétablie immédiatement, vu que le relais 158 continue à être excité pour court-circuiter la résistance de cadence 58. Toutefois, après l'expiration du dit intervalle, lequel est suffisamment long pour qu'un équilibrage de ten- sion puisse se produire entre le condensateur 54 et le condensateur de cadence 62, le relais 158 est désexcité en vue de rétablir faction de cadence.
L'en- semble du système fonctionne alors automatiquement de la manière déjà décrite.
Les avantages du système de la Fig.7 sont évidents, vu qu'ils fonc- tionnent conformément à la durée du séjour de la soupape 20 dans 1-'une ou l'au- tre position-limitée Dans la description ci-dessus, on a considéré le fonc- tionnement par rapport à une ouverture complète de la soupape 20, ce qui sera normalement le cas pour un système de chauffage. Toutefois, pour un système ré- frigérant., la position normale de la soupape sera celle de fermeture complète, et les modifications à apporter au circuit seront évidentes pour les technici- ens et ne doivent donc pas être écrites ici en détail.
Dans la variante de la Fig. 8, on a évité complètement remploi de relais;, de dispositifs compteurs, etc., décrits à propos de la Fig. 7. Pour de nombreuses applications, le système simplifié de la Fig. 8 est préférable, ce système étant analogue à celui de la Fig. 4, sauf 1-'adjonction dun redres- seur 159 connecté au contact l60a d'un fil de pont 160, désigné sous le terme de "régulateur de taux d'approximation". Ce dernier système peut être muni d'Une échelle 160b pour permettre de déterminer plus facilement d'avance la tension entre son contact 160a et le conducteur 161. Pendant le fonctionnement normal, la charge présente sur le condensateur 54 déterminera le potentiel du conducteur 161.
Aussi longtemps que ce conducteur est positif par rapport au contact 160a, il n'y aura pas de courant à travers le redresseur 159, lequel doit avoir une impédance aussi élevée que possible pour la direction inverse du courant;, opposée à celle indiquée par la flèche. Toutefois, chaque fois que le potentiel du conducteur 161, tel que déterminé par le condensateur 54,
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devient négatif par rapport au contact l60a, le courant sécoulera dans le sens de faible impédance au "en avant" du redresseur 159, etpar conséquent, li- mitera la charge présente sur le condensateur 54.
Ceci signifie que la charge de ce condensateur sera. limitée de sorte que le conducteur 161 ne pourra ja- mais devenir plus négatif que dans la mesure déterminée par la mise au point du contact 160ao Ainsi, ce système est auto-régulateur, extrêmement simple et hautement avantageux aux divers points de vue précités.
Pour assurer un foncti-
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onnement convenable, il est avantageux que l impédance dans le sens "en avant" du redresseur 159 soit faible comparativement à l'impédance de la résistance dans le trajet du courant comprenant les résistances 52 et 530
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Lamplificateur 27 peut consister en un amplificateur à haute im- pédance du type montré dans le brevet américain Williams n 2.367.746. Bien que les contacts de fils de pont aient été désignés ici comme réglables, il va de soi que soit le contact du fil de pont, soit le fil de pont,soit les deux, peuvent être réglables l'un par rapport à 1?autre et,dans les revendications qui suivent,
toute mention d'un réglage d'une résistance à fil de pont doit être considérée comme comprenant de tels réglages relatifs.Il est également bien entendu que de tels réglages de fils de pont doivent être considérés com-
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me des équivalents, et vice versa, ddautres éléments de circuit, tels que l'a- justement inductif de bobines couplées magnétiquement les unes aux autres, en vue dintroduire, par une sortie redressée par exemple, une modification dans la tension apparaissant dans le réseau du système de contrôle, changement cor- respondant à celui produit par le fil de pont 31 ou 35
Il est également bien entendu que certaines caractéristiques de l'in-
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vention peuvent être appliquées sans en utiliser d9autres.
Par exemple, le sys- tème pour la commande manuelle de la soupape 20, avec le procédé et l'appareil- lage pour appliquer une différence de tension ou de potentiel en vue de réajus- ter le condensateur 54 dans le but déviter un échelonnement proportionnel qui n'est pas dû au déséquilibre du système mesureur, est utile en l'absence de Inaction de cadence dans le système. De même, on peut employer soit l'action de cadence, soit Inaction de cadence inverse. Le système de signalisation peut être employé sans le dispositif de lecture de soupape, mais il offre une plus grande utilisé lorsqu'il est muni de ces dispositifs. Bien que l'on ait décrit des réalisations préférées de 1?invention, il va de soi que d'autres variantes peuvent être prévues dans le cadre des revendications ci-jointes.
REVENDICATIONS
1. Système pour le contrôle automatique d'une caractéristique varia-
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ble, caractérisé en ce qu9il comprend un organe sensible aux écarts de la ca- ractéristique par rapport à une valeur désirée; un organe de compensation pour ajuster la valeur de la caractéristique, un circuit électrique comprenant un premier élément de circuit pour produire dans le dit réseau ou maille une pre- mière tension dont la grandeur est contrôlée par le dit organe sensible; un deuxième élément de circuit pour produire une deuxième tension opposée à la première et dont la grandeur varie conformément au réglage ou ajustement du dit organe compensateur; un organe moteur pour 1-'organe compensateur;
un orga-
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ne pour contrôler le fonctionnement de l9organe moteur en vue daajuster l'orga= ne compensateur dpune quantité proportionnelle à l'écart de la caractéristique depuis une valeur déterminée et ddune quantité qui est en relation avec la cadence des modifications de la caractéristique, ce dernier organe comprenant un amplificateur à haute impédance comportant un circuit de sortie pour contrô-
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ler l'alimentation de 19organe moteur et un circuit d'entrée sensible à la dif- férence entre les deux dites tensions, une première résistance intercalée dans
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le circuit d9entrée de 1-lamplifica'tfeur et en série avec la dite seconde ten- sion;
un premier condensateur en série avec cette résistance dans une branche du dit circuit, dont est exclu le circuit d-entrêe de 1lamplifîcateur, afin d9affaiblir la dite seconde tension, en vue de produire le dit réglage de caden-
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.