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"Diuspositif électronique pour la mesure du temps"
De nombreuses réalisations d'horloges électroniques ont été proposées jusqu'à ce jour, toutefois pratiquement toute* ces réalisations comportent un dispositif permettant de former un signal électrique de basse fréquence et de forme appropriée pour la commande d'un moteur ou micro-moteur électrique destine
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Itentratnurient d'un dispositif d'indication horaire.
D(Ine toutes las réalisations de ce type la pratique <t if montré que la partie électronique de ces instrumenta fonctionne de façon satisfaicante mais que la partie mécanique, moteur et dispositif d'indication, entraîne des irrégularités de Marche et nécessite un entretien relativement fréquent du fait de son usure
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Pour remédier aux défauts inhérent à ce genre'dlïnotm- mont horaire, il a été proposé une horloge ne comportant su-, oune partie maorosoopique mobile, o'eat-a-dire entièrement électronique.
Cet Instrument comporte un générateur de fréquan- ce, des dispositifs de Mise en forme des signaux délivrés par ce générateur de fréquence, des circuits de comptage constituée par exemple par des circuits logiques ainsi qu'un dispositif d'indication pouvant être constitué par des indicateurs digitaux' ou par un dispositif d'indication luminescent par exemple.
Toutefois ces dispositifs entièrement électroniques font intervenir des dispositifs de comptage et des circuits logiques toujours très complexes qui augmentent de façon prohibitive le prix de revient de ces dispositifs tandis que les possibilités
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d'erreur, de malfonctionnement ou de panne deviennent non négligeables.
La présente invention a pour objet un dispositif eleotro- ' nique pour la mesure du temps tendant à remédier aux lnoonvé- nients des dispositifs précités. Ce dispositif électronique pour la mesure du temps se distingue par le fait qu'il comporte un générateur de fréquence qui alimente un dispositif de comptage, qui constitue simultanément un dispositif d'indication horaire et par le fait que ce dispositif d'indication horaire comporte des moyens d'affichage, sensible à au moins un champs électrique
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stationnaire, assurant une représentation continue du temps.
Le générateur de fréquence peut fournir un signal ali- mentant'le dispositif d'indication horaire dont la fréquence est d'un cycle par seconde. Ce dispositif d'indication horaire peut comporter un compteur-indicateur de secondes, un compteur- indicateur de minutes et un compteur-indicateur d'heures.
Le signal délivré par le générateur de fréquence peut
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commander Lu oampeux-ind.3aGaur de secondes, et oe compteur- indicateur de secondes peut fournir un signal dont la fréquence est égale à un cycle par minute et qui commande le compteur- indicateur de Minutes.Ces compteurs-indicateurs de secondes et de minutes peuvent être constitués par des tubes de comptage présentant chacun 60 cathodes,
Le compteur-indicateur de minutes peut fournir un si- gnal dont la fréquence est d'un cycle par heure et qui peut commander le compteur-indicateur d'heures qui peut être cons- titué par un tube de comptage présentant 12 cathodes.
Le compteur-indicateur de minutes peut fournir un signal dont la fréquence est de quatre cycles par heure et qui peut commander le compteur-indicateur d'heures et ce dernier peut être constitué par un tube de comptage présentant 48 cathodes. !
Les compteurs-indicateurs de secondes, de minutes et ;
d'heures peuvent former un seul et unique tube de comptage à trois étages distincts et de plus ces compteurs-indicateurs peuvent comporter des parties revêtues de matière luminescente. !
Le générateur de fréquence peut fournir un signal d'une fréquence différente de 1 Hz et alimenter le dispositif de comptage et d'indication au travers d'un diviseur de fréquence ! formant un signal d'une fréquence de 1 Hz, ce diviseur pouvant être formé par un tube de comptage.
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Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution et une variante du dispositif selon l'invention.
La, fige 1 est un schéma bloc unifilaire illustrant le dispositif selon l'invention.
La fig. 2 est un schéma bloc unifilaire d'une variante du dispositif illustré à la fige 1
Le dispositif électronique pour la mesure du temps illus- tré comporte un générateur de fréquence 1. de type actuelle- ment bien connu et comportant par exemple un quartz ou un réso- nateur, ainsi qu'un dispositif de comptage et d'indication horaire.
Le générateur de fréquence 1 délivre un signal de sortie dont la fréquence est, dans l'exemple particulier illustré, d'un cycle par seconde. La forme du signal de sortie de ce gêné- râleur de fréquence 1 peut être choisie et déterminée à volonté à l'aide de circuits de mise en forme qui peuvent être incropo- rés dans le générateur de fréquence 1, Ces circuits de mise en forme sont actuellement bien connus et ne seront pas décrits cie
Le dispositif de comptage et d'indication est du type comportant des moyens d'affichage visuel sensible à au moins un champ électrique stationnaire.
Le dispositif de comptage et d'indication comporte trois unités, un compteur-indicateur 2 des secondes, un oompteur-indi-.' cateur 3 des minuteset un compteur-indicateur 4 des heures. ,
Le signal de sortie du générateur de fréquence 1 ali- mente le compteur-indicateur 2 des secondes qui lui, fournit une indication visuelle des secondes ainsi qu'un signal de sortie is dont la fréquence est d'une Impulsion par minute,
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soit d'une impulsion toutes les 60 secondée. ce signal de sortis is du compteur-indicateur 2 des secondée aliment* le compteur-indicateur 3 des minutes qui lui,
fournit une indi- cation visuelle des minutes ainsi qu'un signal de sortie im dont la fréquence est d'une impulsion par heure, c'est-à-dire d'une impulsion toutes les 60 minutes. Ce signal de sortie im alimente le compteur-indicateur 4 des heures qui lui,fournit une indication visuelle de:3 heures. le dispositif de comptage et d'indication est entièrement électronique ainsi que le générateur de fréquence 1 de sorte que le dispositif pour la mesure du temps ne comporte aucune partie macroscopique mobile.
En outre, grâce au fait que le dispositif ± de comptage permet simultanément de fournir une indication vi- : suelle et ceci sans faire intervenir d'autres éléments ou orga- nes que ceux nécessaires au comptage proprement dit, il est possible d'obtenir un dispositif de mesure du temps très simple et très robuste.
En effet chacun des compteurs-indicateurs 2, 3, 4 est constitué, dans l'exemple décrit, par un tube électroinqie de comptage, similaire aux lampes déoatron. Ces lampes comportent un certain nombre de cathodes et un nombre égal de premières et secondes électrodes auxiliaire@ disposées respectivement entre deux cathodes successives.
Dans l'application décrite, les compteurs-indicateus 2 et 3 des secondes et des minutes comportent chacun 60 cathodes et électrodes auxiliaires de chaque type tandis que le compteur- indicateur 4 des heures comporte 12 cathodes et électrodes au- xiliaires de chaque type. Ce dernier compteur-indicateur est donc constitué par un dodécatron normal tel que l'on peut trou- ver sur le marché..
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Le fonctionnement de ces tubes de comptage est bien connu. il suffit donc de rappeler ici qu'au moyen d'un signal pulsé il est posible de transférer une décharge s'effectuant entre l'a- node commune et l'une des cathodes à la cathode suivanteEn choisissant convenablement les conditions régnant à l'intérieur du tube de comptage, composition du gaz et pression de celui-ci,' il cet possible de rendre ladite décharge apparente par exemple par luminescence de la cathode au travers de laquelle s'effectue.. la de charge.
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Etant donné que le taux de comptage est très faible par rapport au taux réalisable aveo de tels tubes de comptage, il est possible sans nuire au fonctionnement du tube de comptage, de faire varier dans de grandes limites la nature du gaz ainsi que la valeur de la pression de celui-ci dans le tube. Ceci per-F met de choisir ces conditions internes du tube'de comptage en fonction de la couleur ou delà brillance désirée de la cathode au travers de laquelle s'effectue la décharge...
Le tube de comptage 2 constituant le dispositif de comp- tage et d'indication des secondes est commandé par le signal de sortie ig du générateur de fréquence 1. A chaque impulsion déli- vrée par ce générateur 1, la décharge du tube de comptage est ' transférée d'une cathode à la suivante. Le signal ig étant d'un cycle par seconde,la cathode incandescente ou lumineuse, change chaque seconde. On obtient ainsi une indication des secondes sous la forme d'un point lumineux se déplaçant sur un cercle.
La chute de tension apparaissant aux bornes de la résis- tance reliant la cathode d'origine du tube de comptage 2, c'est- à-dire la cathode correspondant à l'indication de 0 seconde ou d'un multiple entier de 60 secondes, est utilisée pour former le . signal do sortie is qui commande le second tube de comptage 3
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pour l'indication des minutes,
De cette façon chaque fois que la décharge du tube de comptage des secondes 2 s'effectue par ladite cathode d'origine la décharge du tube de comptage des minutes 3 est transférée d'une de ses cathodes à la suivante.
On obtient ainsi une indication visuelle des minutes similaire à celle des secondes*
Dans certaines variantes il est possible, en faisant varier ' la composition du gaz contenu dans le tube de comptage des minutes et en choisissant les conditions internes de celui-ci différemment ; de celles du tube de comptage des secondes, de faire en sorte que les cathodes lumineuses de ces tubes présentent des couleurs, des éclats, des formes ou des dimensions différents.
Ceci permet à un usager de reconnaître du premier coup d'oeil l'indication rela- tive aux secondes de celle relative aux minutes. la cathode d'origine du tube de comptage des minutes 3, c'est-à-dire la cathode indiquant 0 minute ou un multiple de 60 minutes est utilisée, comme dans le cas du tube de comptage des secondes, pour former le signal im commandant le tube de comptage des heures 4. De cette façon chaque fois que la décharge du tube de comptage des minutes 3 s'effectue au-travers de cette cathode d'origine la décharge du tube de comptage des heures 4 est trans- férés d'une cathode à la suivante. On obtient ainsi une indication' des heures similaire à celle des secondes et celle des minutes.
Ici également, la couleur et la brillance des cathodes au travers desquelles s'effectue la décharge du tube de comptage des heures 4 peut être choisie, en modifiant les conditions internes du tube, de manière à se différencier des indications des secondes et des minutes.
Suivant les caractéristiques des tubes de comptage 2, 3 et 4 il est possible qu'il soit nécessaire d'introduire un circuit
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de couplage simple entre les tubes de comptage 2 et 3 et 3 et 4.
Ceci ne présente toutefois aucune difficulté et est du reste déjà utilisé dans les tubes décartrons et dodéoatrons existants.
Comme gaz de remplissage des tubes de comptage 2,3 et 4 on peut utiliser du néon à basse pression qui semble donner l'éclat maximum des cathodes conductrices* Toutefois d'autres gaz , pourraient être utilisés tels que du néon ou du xénon mélangé avec de la vapeur de mercure.
En outre dans d'autres variantes les électrodes ou des points particulière de la surface frontale de l'enveloppe des tubes de comptage (pointe situés en regard desdites électrodes) pourraient être munis d'un revêtement de substance fluorescente afin de permettre une indication d'une luminosité plus intense ou d'une couleur particulière.
Les avantages principaux du dispositif électronique pour la mesure du temps décrit sont les suivants :
1. la simplicité de construction et de fabrication du dispositif est à l'heure actuelle encore inégalée
2. L'entretien est réduit au minimum, en effet toutes les pièces sont statiques,
3. Le générateur de fréquence peut comporter un quartz oscillant ou un résonateur et des étages transistorisés de sorte '. que sa durée de vie est pratiquement illimitée. La durée de vie du tube de comptage est également pratiquement illimitée.
4. La puissance consommée est très faible, de l'ordre de 1 Watt. Ceci permet de rendre les dispositifs pour la mesure du temps indépendants de tout réseau de distribution d'énergie. En particulier le dispositif pourrait être alimenté au moyen de piles ou de cellules photo-électriques par exemple,
5. Ce dispositif peut fonctionner dans des conditions am-
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biantee très sévères tant du point de vue température que du point de vue humidité ou résistance mécanique.
6. Ce dispositif eptu être facilement adapté pour des uit- lisations spéciale telles qu'horloge d'alarme, dispositifs de mesure de faible intervalle de temps (chronomètre) ou dispositif de programmation*
7. Le dispositif peut commander simultanément plusieurs dispositifs d'indications et ainsi fonctionner comme horloge mère.
Une forme d'exécution du dispositif électronique pour la mesure du temps a été décrite mais il va sans dire que de nom- brousse variantes pourraient être prévues sans sortir du cadre de la protection revendiquée.
Par exemple les diverses électrodes des compteurs-indica- tours 2, 3 et 4 pourraient être disposés concantriquement à l'intérieur d'une même enceinte. On obtiendrait ainsi un disposi- tif d'indication, se rapprochant, de par sa configuration, d'un dispositif indicateur horaire conventionnel, c'est-à-dire compor- tant trois séries d'indications concentriques relatives respecti- vement aux secondes, minutes et heures.
La face frontale du ou des tubes de comptage pourrait comporter des indications figuratives ou décorations.
La variante du dispositif électronique pour la mesura du temps illustrée à la fig. 2 comporte à l'instar de la forme d'exécution illustrée à la fig . 1 un générateur de fréquence 1 délivrant un signal d'erreur d'une fréquence de 1 cycle par secon- de ainsi qu'un dispositif de comptage et d'indication*
Ce dispositif de comptage et d'indication comporte des tubes de comptage 2 et 3 des secondes et des minutes identiques à ceux décrits en référence à la fig. 1 du dessin. Par contre, le
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tube de comptage des heures 4 n'est plus un dodécatron maie est constitué par un tube de comptage analogue aux tubes 2 et 3 mais comportant toutufoie 48 électrodes auxiliaires de chaque type et 48 cathodes.
La commande de ce tube de comptage des heures 4 s'effectue à partir d'un signal i'm délivré par le tube de comptage des minutes 3. Ce signal i'm est constitué par une suite d'impulsions d'une fréquence de quatre impulsions par heure. Cette suite d'im- pulsions constituant le signal i'm est obtenue par le mélange de quatre suites d'impulsions im1, im2 im3 im4 obtenues chacune mmmmij -2 -3 -4 par la chute de tension aux bornes d'une résistance située dans le circuit d'une cathode du tube de comptage des minutes 3 lors- que cette cathode est conductrice, Les quatre suites d'impulsions sont obtenues à l'aide de la chute de tension asus-mentionnés af- férunt à la cathode d'origine, correspondant à l'indication de 0 minute et aux cathodes correspondant à 15,
30 et 45 minutes res- pectivement.
De cette façon, on obtient une indication des heures correspondant plus à la réalité. En effet, l'indication (cathode lumineuse du tube de comptage des heures) est déplacée de quart d'heure en quart d'heure d'une valeur correspondant au quart de la distance angulaire correspondant à une heure*
De cette façon, on obtient une indication des heures plus progressive, se rapprochant de ce que l'usager a l'habitude de voir sur le cadran d'une montre conventionnelle
Une forme d'exécution et une variante ont été décrites à titre d'exemple, toutefois d'autres réalisations sont possibles.
Par exemple il est 'possible de commander le dispositif de comptage et d'indication à l'aide d'une autre source de fré-
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quence que le générateur 1, par exemple directement par le rû- seau de distribution d'énergie électrique à 50 ou 60 Rz, Toute- fois dans ce cas particulier il est nécessaire, lorsqu'on désire utiliser le dispositif de comptage et d'indication décrit ci-des- sus, d'introduire une division de fréquence, ledit dispositif d'indication devant être alimenté par un signal d'une fréquence de 1 Hz,
Cette division de fréquence peut être réalisée au moyen d'un diviseur de fréquence de type conventionnel et décrit, par exemple dans les Anales Françaises de Chronomètrie Mai 1960.
Toutefois cette division de fréquence peut être obtenue de façon élégante au moyen d'un tube de comptage comportant 50 ou 60 cathodes et électrodes auxiliaires du type de eux utilisés comme compteur-indicateur pour le dispositif d'indication. Ce tube de comptage servant alors uniquement à la division de fréquence,il est préférable qu'il ne fournisse pas d'idication visible.
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Dans certaines variantes ce tube de comptage utilisé pour la formation du signal de 1 HZ peut être situé dans la même enveloppe que le compteur-indicateur des secondes et dans le cas où il n'est pas nécessaire d'avoir une indication de seconde, ce tube combiné peut être placé derrière le Compteur-Indicateur d'heure et de minute qui serait par exemple églament constitué par un tube combiné comportant également deux étages, l'un pour les minutes et l'autre pour les heures.
Le diviseur, compteur-indicateur de secondes et les compteurs- indicateurs des minutes et des heures seraient alors tous deux constitués par des tubes de comptage du même type ne différant que par le nombre de cathodes et d'électrodes auxiliaires qu'ils comportent et par le fait que le premier étage du oompteur-indi-
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oateur de seconde, servant la. division, de fréquence, ne fournit pts d'indication visuelle
Dans une telle réalisation,
l'ensemble du dispositif pour la mesure du tempe comportant le dispositif d'indication et de comptage et les circuits de liaison et d'alimentation présentent un très faible encombrements
Dans une autre réalisation le dispositif pour la moeurs du temps peut comporter un dispositif de mise à l'heure permet- tant d'alimenter le dispositif d'indication horaire avec un signal d'une fréquence plus élevée que celle du signal ig.
11 est également possible de prévoir deux signaux de mise à l'heure, de fréquence différente afin d'obtenir une mise à l'heure rapide et une mise à. l'heure lente.
Toutefois, dans toutes les réalisations selon l'invention, l'on retrouve les deux caractères essentiels! .1 Le dispositif d'indication constitue simultanément la dispositif de comptage ainsi que les divers circuits répartiteurs.
2. Le dispositif d'indication comporte des moyens d'affi- chage visuels sensibles à un champ électrique stationnaire. Ceci est en effet le cas dans les exemples décrits, les moyens d'affi- chage visuels étant constitués par le gaz remplissant les tubes de comptage, ce gaz étant susceptible d'être ionisé et de provo- quer une luminescence sous l'effet d'un champ stationnais
En outre, la commande de l'indication visuelle permettant la représentation continue du tempo est également assurée à l'aide d'un champ électrique stationnaire, ce champ électrique étant toutefois puisant