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GENERATEUR A HAUTE FREQUENCE POUR CHARGE VARIABLE
L'invention concerne un générateur à haute fréquence muni d'un dispositif pour le réglage automatique du couplage. Ce dispositif convient en particulier aux appareils diathermiques à charge variable. Pour maintenir constante la fréquence des oscillations engendrées, ces appareils comportent souvent un amplificateur commandé par un cristal. La puissance de sortie de ces générateurs varie avec'la résistance du circuit oscillant du circuit anodique chargé et présente un maximum-pour une valeur déterminée de cette résistance, valeur qui est tributaire, entre autres,de la caractéristique du tube. Lorsque la résistance dudit circuit oscillant dépasse cette valeur optimum, la puissance H. F. de sortie diminue., bien que le rendement ne change pas.
Le tube de sortie se trouve alors à l'état dit surmodulé. par contre, une diminution de ladite résistance entraîne non seulement une réduction de la puissance H.F. débitée, mais aussi du rendement obtenu. Le tube de sortie se trouve alors à l'état dit sousmpdulé. Dans le cas de surmodulation, le tube risque d'être endommagé sous l'effet de la trop grande dissipation anodique.
La valeur de la résistance du circuit oscillant est essentiellement déterminée par la charge y couplée. L'amortissement du circuit primaire et la valeur de ladite résistance varient avec le coefficient de couplage.
Les générateurs H.F. s'utilisent aussi pour le chauffage de matériaux de construction. Le traitement de ces matériaux peut provoquer de notables variations dans leurs résistances et ce tant dans la composante wattée que dans la composante déwattée ou réactive. Ce phénomène est tout particulièrement marqué lorsqu'on sèche du bois à l'aide de courant H.F., mais il se produit parfois aussi en diathermie. Pour maintenir la puissance de sortie constante, malgré les variations que subit la dernière résistance mentionnée, il faut compenser ces variations d'une manière ou d'une autre.
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pour compenser les variations de la résistance déwattée, on peut utiliser des dispositifs connus pour l'accord automatique de la réso- nance.
Suivant l'invention, on peut supprimer les variations de la résis- tance wattée en modifiant le couplage mentionné ci-dessus.
Conformément à l'invention, les variations que subissent le courant anodique et/ou le courant de grille d'un tube de sortie lorsque celui-ci est amené a l'état de sur-ou de sousmodulation, sont utilisées pour modifier le couplage entre le circuit de sortie et le circuit de char- ge de manière à supprimer ledit état.
Ce procédé permet d'obtenir que l'amplificateur fonctionne toujours avec un rendement maximum tout en fournissant une puissance aussi grande que possible. Il offre de sérieux avantages: protection du tube de sortie contre la surcharge, raccourcissement de la durée du traitement . ainsi qu'une uniformisation et une nette définition de celui-ci. Dans cer- tains cas, une certaine économie s'obtient aussi par un choix judicieux des dimensions de l'étage de sortie de l'amplificateur.
Comme on le sait, lors d'une surmodulation, l'intensité du cou- rant anodique diminue, alors que celle du courant de grille-écran (dans le cas d'une tétrode ou d'une pertode) ou celle du courant de grille de commande (dans le cas d'une triode) augmente. Inversement, en cas de sousmodulation l'intensité du courant anodique augmente et celle du courant de grille dimi- nue. Suivant l'invention, ces variations d'intensité de courant constituent une mesure pour le réglage du couplage-...
Dans le générateur conforme à liinvention on peut compenser la variation de la résistance wattée de la charge en modifiant le coefficient du couplage prévu entre le circuit de sortie et le circuit de charge et cel- le de la résistance déwattée, en utilisant des moyens d'accord connus. Cet agencement nécessite deux dispositifs de réglage, l'un agissant sur le cou- plage et l'autre, sur l'accord.
Dans une forme de réalisation avantageuse du générateur con- forme à l'invention, les tensions proportionnelles à l'intensité du courant anodique, respectivement à celle du courant de grille d'un tube amplificateur, s'utilisent comme tensions de commande ou d'amorçage pour des tubes à vide poussé, respectivement des tubes à décharge dans le gaz, tandis que le cou- rant anodique s'utilise pour exciter, dans un sens ou dans l'autre, un moteur électrique agissant sur le dispositif de réglage servant à supprimer l'état de sur- ou de sousmodulation. Pour compenser les variations de la résistan- ce wattée, ce moteur agit sur le couplage entre le circuit de sortie et le circuit de charge de manière qu'à l'état sousmodulé du tube, le couplage devient plus serré et qu' à l'état surmodulé du tube, il devient plus lâche.
Lorsque le générateur comporte deux dispositifs de réglage, à savoir un pour compenser les variations de la résistance wattée et l'autre, pour compenser'les variations de la résistance déwattée, un phénomène d'os- cillation peut se produire, car lesdits dispositifs s'influencent mutuelle- ment par l'intermédiaire du circuit réglé. Pour éviter ce phénomène, on doit donc prendre des dispositions appropriées et prévoir, par exemple., un relais mettant hors circuit l'un des dispositifs de réglage aussi longtemps que l'autre est en fonctionnement.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif,fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien en- tendu, partie de l'invention.
Sur la figure 1, est le tube de sortie d'un amplificateur à commande par cristal. La source de.. tension anodique 2 alimente l'anode de ce tube, par l'intermédiaire d'un circuit oscillant comportant une capaci- té 3 et une self-induction 4. La grille-écran de ce tube est raccordée à la source de tension de grille 5.
Au circuit oscillant 3, 4 est couplé un second circuit oscil- lant comportant une capacité 6 et une self-induction 7, circuit qui fait par-
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tie du circuit de charge. Le couplage entre les bobines 4 et 7 est réglable.
Par l'intermédiaire des résistances 8, respectivement 9, les sources de ten- sion 2, respectivement 5; sont mises à la terre et de ce faite connectées à la cathode du tube 1. '
Le couplage est réglé par un moteur comportant un induit 10 et deux enroulements de champ 11 et 12. L'un de ces enroulements sert à la rotation dextrorsum, l'autre à la rotation senestrorsum. Les enroule- ments 11 et 12 sont parcourus chacun par le courant anodique d'un thyratron (13, respectivement 14). La grille d'amorçage du thyratron 13 est reliée au point 15 situé entre la source de tension 5 et la résistance 9; celle du thyratron 14 est connectée au point 16, situé entre la source de tension
2 et la résistance 8.
Par l'intermédiaire d'une résistance commune 17, les cathodes des deux thyratrons sont connectées à une prise d'un potentiomètre
18, relié à une source de tension 19, qui, à son tour, est mise à la terre et fournit une composante positive des tensions de grille des tubes 13 et
14. Les thyratrons sont alimentés par la source de courant alternatif20
Entre cette dernière et la résistance 17 est inséré l'interrupteur d'un relais de courant de repos 21.
Les résistances 8 et 9 sont dimensionnées de manière que, pour une valeur optimum de la résistance de résonance du circuit oscillant 3,
4. il se produise, aux bornes des deux résistances, une chute de tension suffisamment grande pour empêcher l'amorçage des thyratrons. A l'état sous- modulé du tube l, le potentiel en 15 devient moins négatif et le tube 13 amorce; lorsque le tube 1 est surmodulé, le potentiel en 16 devient moins négatif et le tube 14 amorce.
Celui des deux thyratrons qui amorce détermine le sens de rotation (dextrorsum ou senestrorsum) de l'induit 10. Le déplacement de l' armature peut être transmis au mécanisme régulateur du couplage à l'aide d' une transmission à vis sans fin. Le sens de rotation est tel qu'à l'état sousmodulé du tube l, le couplage devient plus serré. Le réglage du coupla- ge continue jusqu'à ce que, la résistance de résonance s'étant approchée de la valeur optimum; le tube 1 fonctionne de nouveau dans la zone limite com- prise entre l'état de sousmodulation et celui de surmodulation. La composan- te négative de la tension de grille du thyratron en régime prévaut alors de nouveau, de sorte que ce thyratron ne réamorce plus après le premier pas- sage suivant par zéro de la tension alternative fournie par la source 20.
La résistance 17 empêche l'amorçage simultané des deux thyratrons.
Comme on n'obtient une parfaite protection du tube 1 et un dé- bit uniforme d'énergie qu'en compensant non seulement la variation de la ré- sistance déwattée, mais aussi celle de la résistance wattée, on a prévu un second système, analogue au premier, pour compenser la première variation mentionnée. Pour la clarté du dessin, celui-ci ne montre qu'un seul de ces systèmes.
Comme les deux systèmes s'influencent par l'intermédiaire du circuit de charge 6, 7, leur excitation simultanée pourrait provoquer de l'oscillation. Pour éviter cette perturbation, le montage comporte le re- lais à courant de repos 21 dont la bobine est insérée dans le conducteur ca- thodique commun des deux thyratrons, servant à accorder automatiquement le montage sur la fréquence de résonance. Le commutateur de ce relais fait donc en sorte que le courant des thyratrons 13 et 14 reste interrompu et par- tant que le régiage automatique du couplage soit supprimé aussi longtemps que le système de réglage de l'accord automatique est en action. Dans le cas résonance, la bobine du relais 21 est mise hors circuit,ce qui permet le réglage automatique du coefficient de couplage.
Comme en pratique, la sensibilité des deux systèmes de'réglage ne doit pas satisfaire à des condi- tions particulièrement sévères, l'agencement décrit pour éviter les phéno- mènes d'oscillation donne entière satisfaction.
Le dispositif décrit.assure les avantages suivants :
1) il permet d'éviter l'effet des variations de la charge sur le générateur; 2) même si la résistance de la charge utile varie, pendant
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le traitement, entre de larges limites, tant la puissance débitée que le rendement de l'amplificateur sont toujours maxima; 3) les tubes de sortie étant protégés contre la surcharge, on peut les charger sans le moindre inconvénient, jusqu'à la limite maximum admissible.
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HIGH FREQUENCY GENERATOR FOR VARIABLE LOAD
The invention relates to a high frequency generator provided with a device for automatically adjusting the coupling. This device is particularly suitable for diathermic devices with variable load. To keep the frequency of the oscillations generated constant, these devices often include an amplifier controlled by a crystal. The output power of these generators varies with the resistance of the oscillating circuit of the loaded anode circuit and exhibits a maximum for a determined value of this resistance, a value which depends, among other things, on the characteristic of the tube. When the resistance of said oscillating circuit exceeds this optimum value, the output power H. F. decreases, although the efficiency does not change.
The output tube is then in the so-called overmodulated state. on the other hand, a reduction in said resistance not only leads to a reduction in the H.F. power delivered, but also in the efficiency obtained. The output tube is then in the so-called submpdulated state. In the case of overmodulation, the tube risks being damaged by the effect of too great anode dissipation.
The resistance of the oscillating circuit is essentially determined by the load coupled to it. The damping of the primary circuit and the value of said resistance vary with the coupling coefficient.
H.F. generators are also used for heating construction materials. The treatment of these materials can cause notable variations in their resistance both in the watted component and in the watted or reactive component. This phenomenon is particularly marked when wood is dried using H.F. current, but it sometimes also occurs in diathermy. To keep the output power constant, despite the variations in the last resistance mentioned, you have to compensate for these variations in some way.
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to compensate for variations in the dewatted resistance, it is possible to use known devices for the automatic tuning of the resonance.
According to the invention, the variations of the watted resistance can be suppressed by modifying the coupling mentioned above.
According to the invention, the variations undergone by the anode current and / or the gate current of an output tube when the latter is brought to the state of over- or under-modulation, are used to modify the coupling between the output circuit and the charging circuit so as to suppress said state.
This process ensures that the amplifier always operates at maximum efficiency while providing as much power as possible. It offers serious advantages: protection of the outlet tube against overload, shortening of treatment time. as well as a standardization and a clear definition of this one. In certain cases, a certain saving is also obtained by a judicious choice of the dimensions of the output stage of the amplifier.
As we know, during an over-modulation, the intensity of the anode current decreases, while that of the gate-screen current (in the case of a tetrode or a pertode) or that of the gate current control (in the case of a triode) increases. Conversely, in the event of submodulation, the intensity of the anode current increases and that of the gate current decreases. According to the invention, these variations in current intensity constitute a measure for adjusting the -... coupling.
In the generator according to the invention it is possible to compensate for the variation of the watted resistance of the load by modifying the coefficient of the coupling provided between the output circuit and the load circuit and that of the watted resistance, using means of known agreement. This arrangement requires two adjustment devices, one acting on the coupling and the other on the tuning.
In an advantageous embodiment of the generator according to the invention, the voltages proportional to the intensity of the anode current, respectively to that of the gate current of an amplifier tube, are used as control or control voltages. ignition for high vacuum tubes, respectively gas discharge tubes, while the anode current is used to excite, in one direction or the other, an electric motor acting on the regulating device used to remove the over- or under-modulation state. To compensate for variations in watt-resistance, this motor acts on the coupling between the output circuit and the load circuit so that in the under-modulated state of the tube the coupling becomes tighter and that at the over-modulated state of the tube, it becomes looser.
When the generator has two adjustment devices, namely one to compensate for variations in watted resistance and the other to compensate for variations in watted resistance, an oscillation phenomenon may occur, since said devices s 'influence each other via the regulated circuit. To avoid this phenomenon, we must therefore take appropriate measures and provide, for example., A relay switching off one of the adjustment devices as long as the other is in operation.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
In Figure 1, is the output tube of a crystal driven amplifier. The anode voltage source 2 feeds the anode of this tube, via an oscillating circuit comprising a capacitor 3 and a self-induction 4. The screen grid of this tube is connected to the source. gate voltage 5.
To the oscillating circuit 3, 4 is coupled a second oscillating circuit comprising a capacitor 6 and a self-induction 7, a circuit which is part of
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tie of the charging circuit. The coupling between coils 4 and 7 is adjustable.
Via the resistors 8, respectively 9, the voltage sources 2, respectively 5; are earthed and thereby connected to the cathode of tube 1. '
The coupling is regulated by a motor comprising an armature 10 and two field windings 11 and 12. One of these windings is used for the dextrorsum rotation, the other for the senestrorsum rotation. Windings 11 and 12 are each traversed by the anode current of a thyratron (13, respectively 14). The triggering grid of thyratron 13 is connected to point 15 located between voltage source 5 and resistor 9; that of thyratron 14 is connected to point 16, located between the voltage source
2 and resistance 8.
Via a common resistor 17, the cathodes of the two thyratrons are connected to a tap of a potentiometer
18, connected to a voltage source 19, which, in turn, is grounded and provides a positive component of the grid voltages of the tubes 13 and
14. The thyratrons are powered by the alternating current source20
Between the latter and the resistor 17 is inserted the switch of a quiescent current relay 21.
The resistors 8 and 9 are dimensioned so that, for an optimum value of the resonance resistance of the oscillating circuit 3,
4. a sufficiently large voltage drop occurs at the terminals of the two resistors to prevent the ignition of the thyratrons. In the under-modulated state of tube 1, the potential at 15 becomes less negative and tube 13 fires; when tube 1 is over-modulated, the potential at 16 becomes less negative and tube 14 fires.
The one of the two thyratrons which initiates determines the direction of rotation (dextrorsum or senestrorsum) of the armature 10. The displacement of the armature can be transmitted to the regulating mechanism of the coupling by means of a worm transmission. The direction of rotation is such that in the submodulated state of the tube 1, the coupling becomes tighter. The adjustment of the coupling continues until, the resonance resistance having approached the optimum value; tube 1 operates again in the limit zone comprised between the state of under-modulation and that of over-modulation. The negative component of the gate voltage of the steady-state thyratron then prevails again, so that this thyratron no longer re-ignites after the next next zero crossing of the alternating voltage supplied by the source 20.
Resistor 17 prevents simultaneous ignition of the two thyratrons.
As one obtains perfect protection of tube 1 and a uniform energy flow only by compensating not only for the variation of the watted resistance, but also that of the watted resistance, a second system has been provided, analogous to the first, to compensate for the first mentioned variation. For clarity of the drawing, this one shows only one of these systems.
As the two systems influence each other via the load circuit 6, 7, their simultaneous excitation could cause oscillation. To avoid this disturbance, the assembly includes the quiescent current relay 21, the coil of which is inserted in the common cathode conductor of the two thyratrons, serving to automatically tune the assembly to the resonant frequency. The switch of this relay therefore ensures that the current to thyratrons 13 and 14 remains interrupted and therefore the automatic adjustment of the coupling is canceled as long as the automatic tuning adjustment system is in action. In the case of resonance, the coil of relay 21 is switched off, which allows automatic adjustment of the coupling coefficient.
As in practice, the sensitivity of the two adjustment systems does not have to satisfy particularly severe conditions, the arrangement described to avoid the phenomena of oscillation is entirely satisfactory.
The device described provides the following advantages:
1) it avoids the effect of load variations on the generator; 2) even if the resistance of the payload varies, during
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the processing, between wide limits, both the power output and the efficiency of the amplifier are always maximum; 3) the outlet tubes being protected against overload, they can be loaded without any inconvenience, up to the maximum allowable limit.