<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a trait à des systèmes et procédés électriques et, plus particulièrement, à des systèmes électriques agencés pour transformer des mouvements mécaniques ou d'autres modifications physiques en énergie électrique.
Dans les brevets des Etats-Unis ? 2.696.566 et 2.696.584, publiés le 7 décembre 1954, au nom de Kurt S. Lion et John-W. Sheetz, 3ème, se trouvent décrits des circuits électriques dans lesquels
<Desc/Clms Page number 2>
un déplacement mécanique ou une modification d'impédance peuvent être transformés en signaux sortants électriques au moyen de tubes à décharge dans un gaz ou d'un autre milieu ionisable, contenant deux ou plusieurs électrodes. Selon deux réalisations des inventions faisant l'objet des brevets susdits, une décharge est maintenue entre une électrode externe auxiliaire, qui peut être fixe ou mobile par rappprt au tube ou au milieu, et deux électrodes internes.
Dans une autre réalisation, la décharge est maintenue entre deux électrodes externes auxiliaires empiétant sur les deux électrodes internes. L'expérience a montré que, bien que ces systèmes fonctionnent de manière très satisfaisante en pratique, les électrodes internes contenus dans le tube à décharge ou l'autre milieu ionisable pulvérisent, sous certaines conditions de fonctionnement, la matière des électrodes.
La matière d'électrode pulvérisée, telle que le métal, se dépose sur les parois du tube et modifie la distribution du. champ électrique établi dans le tube, ce qui détériore son calibrage. Si le dépôt métallique sur la paroi de verre d'un tube à décharge devient très important, on peut atteindre un point où la décharge cesse d'exister) et la durée de vie efficace du tube est de ce fait plutôt limitée. Comme le fait est, en outre, bien connu, le dépôt d'un métal sur la paroi de verre a un effet semblable à un getter, si bien que,pendant la vie utile du tube, la pression du gaz diminue graduellement et continûment en modifiant de manière correspondante les caractéristiques du tube et en donnant lieu à la nécessité de procéder fréquemment à de nouveaux calibrages.
Ces phénomènes sont, dans certaines applications, très gênants et empêchent l'emploi des tubes à décharge ou d'autres milieux pour un certain nombre d'applications où la stabilité et la longueur de vie sont requises.
<Desc/Clms Page number 3>
Un des buts de la présente invention est donc de proposer an système et un procédé électriques perfectionnés de cette espèce, qui ne présentent pas ces désavantages et qui, au contraire, donnent lieu à des conditions de fonctionnement stables et une dures de vie grandement accrue.
Un autre but est de proposer un transducteur qui, du fait qu'il possède les propriétés ci-dessus, peut être utilisé dans de nombreuses applications en plus de celles auxquelles convenaient les transducteurs antérieurs.
Un but supplémentaire est de proposer un tube transducteur à décharge, sensiblement moins sensible aux variations des procédés de production, ce qui réduit sensiblement le prix de revient des transducteurs.
D'autres avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de l'exposé qui suit et vont être indiqués plus particulièrement dans les revendications annexées.
L'invention va maintenant être exposée à propos des dessins annexes.
La figure 1, est un schéma d'un tube à décharge et de son circuit, fonctionnant selon la présente invention.
Les fig. 2 à 5 sont des schémas semblables de variantes.
La fig. 6 est un graphique, représentant la caractéristique de fonctionnement.
En bref, l'invention, dans son aspect le plus général, consiste à confiner l'ionisation produite dans un milieu ionisable, tel qu'un tube rempli de gaz, à une région du tube, voisine, mais extérieure à la région contenant une paire d'électrodes principales.internes. Les électrodes principales sont ainsi disposées dans un espace extérieur au plasma de la décharge ou de l'ionisation dans le tube. Le terme "plasma" désigne ici non seulement la colonne proprement cite de la décharge ou de' la
<Desc/Clms Page number 4>
région ionisée, mais aussi toute autre partie de la décharge ou de la région ionisée, qui contient une concentration substancielle de porteurs de charges positives ou négatives.
Les détails préférables sont exposés ci-après.
Fig. 1, un tube à décharge, par exemple en verre, est représenté en 1 et contient un gaz sous pression réduite, comme il est décrit dans les brevets précités. Le tube est représenté comme ayant la forme préférée, mais non essentielle, allongée ; il contient deux électrodes principales internes sensiblement parallèles, de préférence longitudinales, 3 et 5, qui sont connectées à des bornes de sortie 2 et 4- auxquelles peut être relié tout circuit de sortie voulu. A l'extérieur du tube 1 st dans le voisinage des bouts internes ou gauches des électrodes internes 3 et 5, sont disposées deux électrodes auxiliaires 6 et 7, espacées du tube 1 par de petits espaces d'air 8 et 9.
Les électrodes auxiliaires 6 et 7 sont connectées à une source de tension ionisante, telle qu'une source de tension alternative ou oscillateur 10 de tension et de fréquence suffisantes pour amorcer et maintenir un plasma de décharge sans électrode ou une ionisation du type de la décharge lumineuse dans la région gauche ou hachurée du tube. Il est important, selon la présente invention, que la décharge ou l'ionisation ne pénètrent pas sensiblement dans la région droite du tube 1, dans laquelle se situent les électrodes 3 et 5.
Le réglage des dimensions physiques des électrodes auxiliaires 6 et 7, par suite duquel elles n'empiètent plus, comme dans les tubes antérieurs, sur les électrodes 3 et 5 ou une partie de ces dernières, et l'emploi d'une tension d'ionisation appropriée de la source 10, de préférence de haute fréquence, pour assurer la confination nette de la région ionisée du gaz dans le tube 1, font que la région ionisée reste sensiblement localisée à gauche de la ligne A-A.
Le circuit de la fig. 1 fonctionne semblablement aux
<Desc/Clms Page number 5>
circuits représentés, par exemple, fig. 9 dudit brevet N 2. 696.566 et, fig. 3, dudit brevet ? 2.696.584, produi- sant une tension de sortie en 2,4, qui peut être appelée tension continue par opposition à la nature de la tension d'ionisation provenant de la source 10, sans qu'il soit né- cessaire de prévoir une source d'énergie dans le circuit de sortie.
Il a toutefois été trouvé que la disposition des électrodes auxiliaires 6 et 7 de la région gauche du tube 1, .dans le voisinage, mais à gauche des bouts internes des élec- trodes principales 3 et 5, est efficace pour empêcher la pul- vérisation des électrodes 3 et 5. En outre, ce résultat est atteint sans réduire le rendement du tube transducteur 1 et lui assure une stabilité durable du fonctionnement et une longueur de vie grandement prolongée.
L'agencement de la fig. 1, selon lesdits brevets, convient pour la transformation en signaux électriques de tout ouve- ment relatif entre le tube 1 et les électrodes auxiliaires 6 et 7, ce qui fait varier de manière correspondante les gra- dients de tension dans la région gauche du tube 1 et de la distribution de l'ionisation y établie. Cet effet donne lieu à des variations correspondantes de la tension de sortie en 2,4 dont la grandeur et la ..'polarité sont fonctions de l'éten- due et du sens des mouvements relatifs du tube 1 et des électro- des 6 et 7, comme l'exposent lesdits brevets.
Dans la.variante de la fig. 2, les électrodes auxiliaires 6 et 7 sont adjacentes à l'enveloppe du tube et un élément à impédance réglable, tel qu'une capacité 11, qui peut être réglé par toute force ou tout mouvement physique ou autre, est connecté aux bornes des électrodes 3 et 6 pour modifier la tension alternative de l'électrode b par rapport à celle qui est appliquée à l'électrode 7 et pour modifier de manière;
<Desc/Clms Page number 6>
correspondante la distribution de l'ionisation dans la région gauche du tube 1.
La grandeur et la polarité du signal de ten- sion de sortie sont fonctions de la capacité du condensateur 11 et varient aussi avec l'état de mise à la terre de l'oscillateur ou source 10 et/ou des bornes de sortie 2 et 4. Tant qu'il s'agit de l'agencement des électrodes auxiliaires externes, '. il est utile de les poser juste légèrement au-delà des élec- trodes principales, comme il est dit ci-dessus. La disposition à une plus grande distance depuis les électrodes internes ré- duit la sensibilité du transducteur et augmente son impédance de sortie, mais elle fait aussi augmenter la durée utile de vie du tube transducteur.
Il s'ensuit que le constructeur a la possibilité de choisir un mode de fonctionnement plus sen- sible avec une duree de vie qui est, de.manière correspondante, plus courte, ou vice versa. On estime préférable d'employer des électrodes auxiliaires externes 6 et 7.façonnées cylindri- quement pour entourer le tube sur environ un tiers de la pé- riphérie externe du tube de verre. Deux de ces électrodes peuvent être assemblées à l'aide d'une bague isolante, non représentée, et pressées contre la paroi de verre.
Une légère rotation et an léger déplacement longitudinal de ce dispositif à électrodes permet de régler la tension de sortie zéro des bornes 2 et 4. Les électrodes auxiliaires 6 et 7 peuvent tou- aussi tefois consister/ en simples fils ou elles peuvent être peintes ou obtenues par la pulvérisation d'une peinture eonductrice sur la paroi de verre du tube.
Au lieu d'employer seulement une capacité ou un autre élé- ment à impédance pour produire le signal de sortie aux bornes de sortie 2 et 4, deux ou plisieurs capacités peuvent aussi être utilisées, comme le montre la fig. 3. Ce circuit est iden* tique à celui de la fig. 2, sauf qu'une seconde capacité réglable 12 est connectée entre les électrodes 6 et 5. Le signal de sortie
<Desc/Clms Page number 7>
en 2,4 dépend à présent de la capacité des condensateurs 11 et 12 et dépend aussi, comme ci-dessus, des conditions de mise à la terre de l'oscillateur 10.
Alors que les électrodes 6 et 7 sont disposées dans un plan parallèle à celui qui est formé par les électrodes 3 et 5, elles peuvent être .inclinées sur ce plan, comme le montre, par exemple, la fig. 4. Les électrodes auxiliaires externes 6 et 7 de la fig. 4 sont orientées de manière que la direction du: champ électrique qui s'établit entre elles soit sensiblement normale au plan formé par les électrodes 3 et 5. Une décharge se produit entre les électrodes 6 et 7 dans la région gauche du tube 1 lorsqu'une tension suffisante, prise à la source 10, leur est,appliquée. Le plasma d'ionisation est confiné à la région gauche du tube, située à gauche des bouts internes des électrodes principales 3 et 5.
Aux fins d'illustration, quatre capacités à impédance réglable, 15, 16, 17, lisent représentées, les capacités 15 et 16 étant connectées de la même manière que les capacités 12 et il de la fig. 3 et les capacités 17 et 18 étant respectivement connectées entre l'électrode 7 et les électrodes 5 et 3. La tension continue aux bornes de sortie 2 et 4 est fonction de la capacité des condensateurs 15, 16, 17 et 18 et peut être modifiée d'après un signal ou un déplacement mo- '
EMI7.1
difiantlla capacité d'un de ces condensâtes s ou de tous. Un ou plusieurs de ces condensateurs, comme il est exposé à propos des autres réalisations de l'invention, peuvent être supprimés pour certaines applications de ce transducteur.
La capacitance naturelle ou parasite entre une électrode principale et l'une ou l'autre électrode auxiliaire peut aassi remplacer une capacité physique. Par exemple, fig. 4, la capacité 17 peut être remplacée par la capacitanae parasite entre les électrodes 5 et 7 et la capacité 18 peut être remplacée par
<Desc/Clms Page number 8>
la capacitance parasite entre les électrodes 3 et 7. Les capacités peuvent être toutes ou en partie, mécaniquement liées de manière que, par exemple, une augmentation simultanée des capacitances 15 et 18 et une diminution simultanée des capacitances 16 et 17 puissent produire une modification accrue de l'impedance.
D'autre part, des systèmes d'équilibrage ou des servo-systèmes peuvent être utilisée de manière qu'un système mécanique ou électrique règle un condensateur ou un jeu de condensateurs et qu'un autre système règle un autre jeu, tandis qu'un circuit de sortie relié aux bornes 2 et 4 donne l'information sur l'égalité ou l'inégalité des signaux agissant sur les condensateurs.
Un système simplifié qui, en principe, est semblable à celui de la fig. 4, est représenté fig. 5. Les électrodes internes 3 et 5 sont connectées par un condensateur différentiel 19 à un côté de la source de tension 10, de préférence au côté mis à la terre, G. Toute variation de la position de l'électrode du milieu 20 du condensateur 19 fait augmenter la capacitance d'une électrode par rapport à la terre et fait diminuer la capacitance de l'autre électrode par rapport à la terre. Ce système s'est avéré très stable et a une durée de vie dépassant de loin 1000 heures.
La caractéristique, c'est-à-dire la tension de sortie en fonction de la variation de capacitance #C d'un tel circuit est représentée fig. 6 ; la tension de sortie est portée en ordonnées et varie de +50 à-50 volts et la variation de capacitance AC est portée en àbscisses et va de -10 à +10 micro microfarads.
Le graphique montre que le signal sortant est une fonction sensiblement linéaire de la variation de la capacitance sur un intervalle très étendu et ne se départit de la linéarité
<Desc/Clms Page number 9>
que pour des variations extrêmement grandes de la capacitance.
Bien que l'invention ait été décrite à propos de milieux gazeux, on peut aussi employer d'autres types de milieux ionisables, tels que les milieux ionisables solides. D'autres variantes se présenteront à l'esprit des personnes versées dans cette technique et.celles qu'on estime faire partie du domaine et.de l'esprit de l'invention sont définies dans les revendications annexées.