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Perfectionnements aux appareils indicateurs à distance.
La présente invention concerne des perfectionnements à un procédé et à un appareil indiquant l'importance de l'écart d'un signal visible par rapport à une position de référence, en un endroit éloigné de celui où le signal est visible.
Il est souvent nécessaire d'indiquer l'importance de l'écart d'un signal visible par rapport à une position de réfé- rance, en un endroit éloigné de celui où le signal est visible.
On peut citer, comme exemple de signal visible de ce genre, le ménisque à l'extrémité supérieure d'une colonne d'eau dans l'indicateur de niveau d'eau d'une chaudière, l'importance de l'écart entre le ménisque et une position de référence repré-
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sentant le niveau d'eau dans la chaudière. Ces niveaux d'eau, pour des raisons d'ordre pratique, sont généralement logés en un endroit peu accessible et il est connu d'utiliser, dans certains cas, un circuit de télévision coûteux et relativement compliqué pour'reproduire une image complète du niveau d'eau en un endroit voulu, éloigné de celui d'où le ménisque est visible.
On peut citer, comme autres exemples de signal visible de ce genre, une aiguille dont l'écart angulaire ou linéaire par rapport à une position de référence représente la grandeur d'une donnée physique, ou encore la pointe de la flamme d'un four dont l'écart par rapport à une position de référence représente la hauteur de la flamme qu'on désire régler.
,
La présente invention a pour but de procurer ùn , procédé d'indication de l'importance de l'écart d'un signal visible par rapport à une position de référence, en un. endroit éloigné de celui d'où le signal est visible, qui soit rela- tivement simple et peu coûteux à mettre .en oeuvre.
@ ' L'invention a aussi pour but de procurer un indica- teur de l'importance de l'écart d'un signal visible par rapport à une position de référence, en un endroit éloigné de celui d'où lé signal est visible, qui est relativement simple et de cons- truction peu coûteuse.
Suivant la présente invention, un procédé d'indi- cation de l'importance de l'écart d'un signal visible par rapport à une position de référence, en un endroit éloigné de celui d'où le signal est visible, est caractérisé en ce qu'on balaie le chemin le long duquel le signal peut se'déplacer de façon à produire un signal électrique dont l'écart dans le temps représente l'écart du signal visible, on balaie, en un endroit éloigné de celui d'où le signal est visible, l'écran d'un tube à rayons cathodiques au moyen d'un faisceau d'électrons en synchronisme avec le balayage du dit chemin, de façon à produire une trace correspondante à ce dernier,
et on utilise le dit signal électrique pour modifier
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cette trace en un point correspondant à l'écart du signal électrique dans le temps de façon à produire l'indication voulue.
De préférence, le signal électrique est utilisé pour moduler la luminosité de la trace.
Suivant une autre particularité de l'invention, un indicateur de,l'importance de l'écart d'un signal visible par rapport à une position de référence, en un endroit éloigné de celui d'où le signal est visible, comprend un dispositif de balayage du chemin le long duquel le signal peut se déplacer de façon à produire un signal électrique dont l'écart dans le temps représente l'écart du signal visible, un tube à rayons cathodiques, un dispositif de balayage de l'écran du tube au moyen d'un faisceau d'électrons en synchronisme avec le bala- yage du dit chemin de façon à produire'une trace correspondant à ce dernier, et un moyen d'utilisation du signal électrique pour modifier cette trace en un point correspondant à l'écart du signal électrique dans le temps de façon à produire l'indication voulue.
De préférence, le moyen d'utilisation du signal élec- trique sert à modifier la trace en modulant sa luminosité.
L'amplitude du signal électrique sera avantageuse- ment une fonction de l'intensité du signal visible.
L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans la reproduction d'un niveau d'eau, le niveau de l'eau dans une chaudière à vapeur pouvant être indi- qué à distance, comme cela se fait souvent dans le cas des chaudières de grande dimension.
Dans cette application de l'invention, un niveau d'eau est éclairé par de la lumière qui¯ le tràversê et un dispositif de balayage permet à la lumière, en différents points du niveau d'eau, d'atteindre un appareil sensible à la lumière qui produit des signaux électriques proportionnels à l'intensité de la lumière incidente, les dits signaux étant appliqués à un
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appareil de reproduction éloigné donnant une image de la fente du niveau d'eau et de la hauteur de l'eau dans celui-ci.
Le niveau d'eau peut être du type prismatique, de façon que la lumière traversant la colonne d'eau soit déviée différemment par rapport à la lumière traversant la vapeur.
On peut utiliser un système de lentilles pour former une image du niveau d'eau à hauteur d'une fente balayée dans sa longueur par un disque de balayage percé d'une ou de plusieurs fentes en spirales, l'arrangement étant tel que la lumière traversant la vapeur passe directement la fente balayée, tandis que la lumière traversant la colonne d'eau soit déviée et dispersée et qu'une partie seulement de cette lumière traverse la fente afin de produire un effet différent.
La lumière passant à travers le disque de balayage peut frapper un multiplicateur d'électrons qui donne un signal proportionnel à l'éclairement appliqué ensuite, après l'am- plification voulue, à l'électrode de modulation d'un tube à rayons cathodiques éloigné. Le disque de balayage peut porter des aimants qui passent près d'un dispositif de captation électromagnétique à chaque révolution du disque et produisent un signal au début de chaque balayage de la fente, les signaux de ce genre étant utilisés pour synchroniser le déplacement vertical du faisceau cathodique sur l'écran avec le balayage de la fente du niveau d'eau, la modulation du faisceau faisant apparaître la trace brillante ou obscure suivant la quantité de lumière atteignant l'appareil photo-électrique.
Le niveau d'eau peut être éclairé par une lampe à vapeur de mercure, ce qui permet à la lumière traversant'la colonne de vapeur et atteignant l'appareil photo-électrique d'avoir la couleur à laquelle celui-ci est le plus sensible, de façon à obtenir un maximum de contraste dans l'image sur l'écran. Si la lampe est moins longue que le niveau d'eau, on peut placer des réflecteurs, entre la lampe et le niveau d'eau, au-
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dessus et en-dessous du chemin normal des rayons, de façon faire diverger les rayons sur la niveau d'eau et à écl@irer celui-ci.
Des écrans peuvent être placés sur le chemin des rayons lumineux, entre la lampe et le niveau d'eau, qui peuvent être réglés au moyen de vis fixées au bottier de la lampe, l'un étant plus court que l'autre et venant se placer devant la lampe de façon que la lumière réfléchie et la lumière directe aient le même effet sur l'appareil photo-électrique. Ces écrans peuvent .servir à compenser certaines pertes de transmission de lumière dues à l'obscurcissement du verre, du niveau d'eau par des dépôts de matières contenues dans l'eau de la chaudière.
Avec cet arrangement, il suffit d'un simple balayage longitudinal du niveau d'eau pour pouvoir reproduire une image du niveau d'eau en tout endroit voulu. Il est facile à comprendre qu'un appareil semblable à celui décrit ci-avant peut être utilisé pour donner une indication de 3''importance de l'écart angulaire ou linéaire d'une aiguille de cadran, en un endroit éloigné de celui d'où le cadran est visible. Si le cadran est courbé, il peut en être de même de la fente sur laquelle l'image est focalisée et de la trace sur l'écran du tube à rayons cathodiques. L'appareil peut aussi être utilisé pour mesurer la hauteur de la flamme d'un four, le signal visible étant constitué par la variation de la lumière transmise par la pointe de la flamme.
Il va de soi que, dans le cas où la brillance de l'objet observé est variable, comme dans le cas de la flamme d'un four, on peut utiliser une commande automatique de volume avec un circuit de feedback dans l'amplificateur de l'oscilloscope ou un feedback électromécanique qui fait varier l'ouverture du système de lentilles de caméra, de façon à maintenir toujours l'image rai- sonnablement brillante sur l'écran du tube à rayons cathodiques.
L'amplitude du signal de feedback utilisé à la commande auto- matique de volume peut être mesurée pour donner un' indication
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de la luminosité de l'objet.
Dans les dessins annexés:
La figure 1 représente schématiquement un dispositif suivant l'invention pour la reproduction à distance de la hauteur d'eau dans un niveau d'eau de chaudière à vapeur.
La figure 2 est une vue de face d'un disque de balayage utilisé dans le dispositif représenté à la figure 1.
La figure 3 donne une coupe de profil du niveau d'eau et de l'appareil d'éclairage.
La figure 4 est une vue de face de l'appareil d'éclairage
La figure 5 est une coupe horizontale.
Comme la figure 1 le montre, un niveau d'eau 1 est éclairé par une lampe 3 de façon que la partie de colonne remplie de vapeur et celle remplie d'eau se présentent sous des couleurs différentes contrastées. Une lentille 4, montée dans un bottier 5, focalise une image du niveau d'eau 1 à hauteur d'une fente verticale pratiquée dans une plaque 6: Derrière celle-ci se trouve un disque de balayage 7 percé de.deux fentes spiralées 8 pouvant balayer la fente verticale de la plaque 6 (voir 10 à la figure 2) deux fois de bas en haut par révolution du disque 7. Au départ de chaque fente spiralée 8 se trouve une plaque productrice d'impulsion 11 en matière magnétique. Le disque de balayage 7 est entraîné par un moteur à vitesse constante 12.
Une cellule photoélectrique multiplicatrice 13 est disposée derrière le disque 7 et reçoit la lumière qui traverse la fente verticale 10 et la faute de balayage 8.
Durant la première partie de chaque demi révolution du disque 7, la lumière atteignant le multiplicateur photo-électrique 13 a traversé la vapeur confinée dans la partie supérieure du niveau d'eau 1, et un brusque changement -Se produit dans la couleur de la lumière atteignant le multiplicateur 13, quand la fente de balayage 8 passe sur la partie de la fente 10 où l'image du ménis- que est reproduite, avec la conséquence que le multiplicateur 13 produit un signal électrique dont le retard sur le début du bala-
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yage correspond à la hauteur de l'eau dans le niveau d'eau, la lu- mière traversant ensuite l'eau, et non plus la vapeur, durant le reste de la demi-révolution.
Derrière le disque 7 se trouve aussi un électro-aimant 14 dans l'enroulement duquel des impulsions de synchronisation sont produites au passage des plaques 11. Cet électro-aimant est diamétralement opposé au multiplicateur photo-électrique 13 de façon qu'une impulsion de synchronisation soit produite par une plaque 11 avant le balayage de la fente verticale 10 par la fente de balayage 8 opposée.
Un dispositif d'amplification et d'alimentation 15 alimente le moteur 12 et le multiplicateur photo-électrique 13 et reçoit le débit du multiplicateur 13 et du générateur d'impul- sions 14, pour 7.'appliquer, par un câble à trois conducteurs 16, à un appareil de reproduction.
Celui-ci ,consiste en un tube à rayons cathodiques 17 avec bases de temps de balayage de ligne 19 et d'image 18 auxquelles on applique les impulsions de , synchronisation produites par l'électro-aimant 14, de façon à balayer l'écran du tube suivant une bande verticale en synchro- nisme avec le balayage de la fente 10, et avec un amplificateur @ , 20 qui applique la sortie du multiplicateur photo-électrique 13 à l'électrode de modulation 21 du tube 17, de façon à moduler la luminosité de la trace en conformité avec la brillance de l'image du niveau d'eau 1 à hauteur de la fente verticale 10.
Comme le multiplicateur photo-électrique 13 est relativement insen- sible à la lumière incidente qui a traversé la colonne d'eau du niveau d'eau 1, et qu'elle est sensible au maximum à la lumière incidente qui a traversé la vapeur d'eau, l'écran de reproduction fait apparaître une bande verticale sombre dans sa partie inférieure et brillante-dans sa partie supérieure, donnant l'apparence du niveau d'eau 1.
L'appareil de reproduction peut être placé en tout endroit éloigné du niveau d'eau 1 et est relié à l'amplifica-
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teur 15 par un câble à trois conducteurs ordinaire qui ne doit pas être un câble coaxial.
Le-niveau d'eau et l'appareil d'éclairage sont représentés plus en détail aux figures 3 à 5.
Le niveau d'eau est du type prismatique et consiste en un corps métallique 22 avec des fenêtres 23, 24 inclinées différemment sur la direction de la lumière incidente, l'eau et la vapeur se trouvant dans une chambre 25 de forme prisma- tique entre les fenêtres 23 et 24. Le niveau d'eau est éclairé par une lampe à vapeur de mercure 26, et, afin que le niveau d'eau puisse être éclairé de façon uniforme par une lampe de type courant plus courte que le niveau d'eau, des réflecteurs 27, placés entre la lampe et le niveau d'eau, au-dessus et en-dessous du chemin normal des rayons lumineux, font diverger les rayons sur leniveau d'eau.
Des écrans 28, 29 sont prévus en travers du faisceau lumineux entre la lampe 26 et le niveau d'eau, et peuvent être réglés au moyen devis 30,fixées au bottier 31 de la lampe.
L' écran 28 est plus court que l'écran 29 et vient se placer devant la lampe 26 seulement, tandis que le long écran 29 vient se placer aussi devant les réflecteurs 27, de façon qu'on puisse régler les écrans de manière que la lumière réfléchie et les rayons directs de la lampe aient le même effet sur le mul- tiplicateur photo-électrique 13. Les écrans 28, 29 peuvent être réglés de façon à compenser certaines pertes de trans- mission de lumière dues à l'obscurcissement des fenêtres 23, 24 du niveau d'eau par des dépôts de matières contenues dans l'eau de la chaudière.
Grâce à la forme prismatique de la chambre 25, la lumiè- re traversant la colonne d'eau est déviée et dispersée, tandis que la lumière traversant la vapeur ne subit pratiquement ni déviation ni dispersion, à cause de la différence entre les indices de réfraction de la vapeur d'eau et de l'eau. L'angle
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d'incidence de la lumière sur la fenêtre 23 est tel que la partie de lumière dispersée émergeant par la fenêtre 24 après traversée de la colonne d'eau et frappant le multiplicateur photoélectrique 13, ait une couleur à laquelle le multipli- cateur 13 est relativement insensible.