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Transducteur électromécanique.
La présente invention concerne un transducteur électro- mécanique perfectionné,, ainsi que des circuits et des appareils as- sociés à celui-ci. Plus particulièrement, la présente invention con- cerne un transducteur, comprenant un élément déplaçable mécaniquement capable de produire un phénomène électrique variable, en rapport di- rect avec son déplacement, de sorte que le transducteur peut alors être utilise dans des installations spéciales basées sur ce phéno- mène.
L'électronique offre de nombreux cas, où il est parti- culièrement avantageux de transformer un mouvement mécanique en un signal électrique. On a proposé jusqu'à présent un grand nombre de transducteurs qui répondent à cette demande de différentes façons et avec plus ou moins de succès.
Parmi les appareils susceptibles de
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déplacements statiques, les plue typiques se présentent sous la . ' terme d'éléments tournants, comme par exemple les potentiomètres et les transformateurs variables, d'appareils linéaires comme les fils ' glissants, les sections accordées de guides d'ondes ou de lignes parallèles, et d'appareils sensibles aux déformations comme les ex- tensomètres et les appareils analogues. Pour des applications dyna- ; . miques, comme par exemple pour l'analyse des vibrations et l'étude du phénomène de la résonance, les lames, les contacts et les indi- cateurs visuels vibrants sont les plus couramment utilisés.
Chacun de ces appareils a néanmoins présenté certaines insuffisances ren- dant impossible son emploi universel, ces insuffisances tenant en particulier à des prix relativement élevés, à leur complexité, à des besoins importants en courant, à la nécessité de prévoir des amplifi- cateurs et des équipements auxiliaires, à un manque de précision, etc
La technique de la mesure d'un mouvement et d'un dépla- cement s'est largement développée ces dernières années, en même temps qu'évoluait l'analyse par des calculatrices électroniques et que se précisait le besoin de disposer de mesuresprécises susceptibles de s'adapter facilement aux entrées des calculatrices.
Il est en effet particulièrement intéressant que les dispositifs mesurant des accé- j lérations, des vitesses ou des déplacements fournissent un analogue électrique, destiné à être immédiatement utilisé dans un autre équi- pement de traitement.
Un besoin tout particulier s'est manifesté dans la tech- nique pour un dispositif oscillant peu coûteux, mais néanmoins pré- cis, qui puisse être accordé sur une fréquence périodique particuliè- re et sur des circuits de commande précis correspondants, ou bien qui puisse fournir une indication très nette de la présence d'un signal de la fréquence prédéterminée. Des dispositifs de ce genre sont par- ticulièrement utiles dans les oscillateurs, les contacteurs sensibles de la fréquence, les décodeurs servant à détecter un code de fréquen-. ce variable, les standards de fréquence, les filtres à bande passante
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étroite, et les dispositifs de toutes sortes sensibles à la fréquence ou la période, dans lesquels la variable est transformée en un signal électrique périodique.
La présente invention se propose de fournir une installa- tion et un appareil perfectionnés destinés à satisfaire tous les be- soins ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour but de fournir un transducteur perfectionné dans lequel le déplacement mécanique d'une de ses parties modifie un signal électrique, qui est directement en rapport avec le déplacement.
Les autres buts de l'invention sont de fournir : un transducteur électromécanique perfectionné dont la construction est simple, qui ne nécessite aucun équipement compliqué, et qui est capable de produire un courant électrique variable direc- tement en rapport avec le déplacement mécanique d'un de ses éléments, - un appareil résonnant per@@ctionné susceptible de don- ner une indication électrique de l'existence d'un phénomène mécanique! ou électrique périodique prédéterminé.
- une installation résonnante perfectionnée capable de sélectionner avec précision un signal périodique présentant une seule fréquence voulue et de produire un signal de commande en réponse à ce signal périodique, tout en éliminant les autres signaux présentant des périodicités ne différant même que très légèrement.
- un circuit oscillant perfectionné présentant une apti- tude nettement supérieure à produire des .signaux, tout en fournissant une forme d'onde excellente et en ne nécessitant que des entrées mi- nimales de courant.
- un système oscillateur stable ne comprenant pas d'élé- ments actifs, comme par exemple des tubes à vide, des transistors, etc.
- un appareil résonnant perfectionné' utilisant un élément résonnant qui peut être accordé sur une gamme limitée.
- un dispositifd'excitation d'un élément résonnant, en
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utilisant des ensembles à électrostriction en association mécanique avec l'élément résonnant.
- un procédé perfectionné de réglage des caractéristiques vibratoires d'un transducteur électromécanique.
- un procédé permettant d'accorder les électrodes d'un transducteur rempli d'un gaz, en faisant passer dans le transducteur une surintensité de courant.
La présente invention a également pour but d'utiliser une caractéristique jusqu'à présent non appréciée à sa juste valeur que présente un dispositif, comportant une enveloppe remplit d'un gaz ainsi que des électrodes disposées à une certaine distance l'une de l'autre à l'intérieur de l'enveloppe, pour produire une sortie dépen- dant en partie de l'emplacement occupé par les électrodes à l'inté- rieur de l'enveloppe.
Dans une première forme de réalisation de la présente in- vention, une enveloppe cylindrique non conductrice de petites dimen- sions est obturée d'une manière étanche, et comporte deux électrodes s'étendant dans la cavité déterminée par l'enveloppe, les électrodes étant suspendues en porte-à-faux depuis l'une des extrémités de l'en- veloppe, et l'enveloppe étant chargée d'un gaz ionisable, par exemple de néon. Il est préférable.que l'une au moins des électrodes soit es- pacée de l'axe longitudinal de l'enveloppe de façon à obtenir une sortie de valeur optimale, bien que le dispositif puisse être mis en fonctionnement, avec un rendement toutefois inférieur, lorsque les électrodes sont disposées sensiblement sur l'axe longitudinal de l'en- veloppe.
Il est également préférable que les électrodes soient con- çues, disposées à l'intérieur de l'enveloppe, et retenues de telle sorte qu'une seule des électrodes soit normalement en mouvement, ou bien que les deux électrodes soient fixées l'une à l'autre afin de . les empêcher de se déplacer l'une par rapport à l'autre. Si les deux électrodes sont l'une et 'autre excitées et si elles sont libres de ss déplacer indépendamment l'une de l'autre, elles peuvent alors être
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utilisées à des fréquences indépendantes ou, selon la présente inven- tion, être accordées sur la même fréquence.
Bien que dans une première forme préférée de l'invention, dont la description détaillée est donnée ci-après, un appareil élec- j tromagnétique soit utilisé pour produire le déplacement mécanique des! électrodes par rapport à l'enveloppe, il est évident que l'on pourrait . utiliser d'autres techniques, qui pourraient comporter des transmis- sions mécaniques, des joints supplémentaires, etc. Le mouvement rela-. tif entre l'électrode et l'enveloppe peut être produit soit en dépla- çant l'électrode, soit en déplaçant l'enveloppe.
Dans la description qui suit, on décrit également deux systèmes particuliers utilisant le transducteur spécial de l'invention, ces systèmes se caractérisant par des avantages inattendus qu'ils présentent, tenant à leur gain élevé,' à leur simplicité et à la sélectivité élevée de la fréquence qu'ils permettent. Toutefois, de nombreuses applications supplémen- taires viendront immédiatement à l'esprit des spécialistes, applica- tions pour lesquelles les caractéristiques du transducteur de la pré- sente invention pourront être utilisées au mieux.
Selon le procédé constituant une partie importante de la présente invention, il est possible de modifier la masse de l'élec- trode de façon à changer les caractéristiques vibratoires du trans- ducteur. La'modification envisagée peut être une augmentation ou une diminution de la masse totale, ou consister simplement en une répar- tition des masses ou un procédé analogue. La caractéristique vibra- toire présentant le plus d'intérêt est la fréquence de résonance, bien que d'autres caractéristiques, telles.que la production d'har- moniques, puissent être également modifiées.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente in- ,vention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention.
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Sur ces dessins .la figure 1 est une vue de dessus en coupe longitudinale, d'une première forme de réalisation de l'invention. la figure 2 est une vue en coupe transversale de la forme de l'invention représentée sur la figure 1. la figure) est une vue eh coupe longitudinale d'une va- riante de l'invention, semblable sous de nombreux aspects à la forme .de réalisation de la figure 1. la figure 4 est une courbe typique de réponse de fréquence des transducteurs représentés sur les figures 1 à 4. la figure 5 est-le schéma d'un circuit représentant deux systèmes utilisant les transducteurs électromécaniques des figures 1 à 4. la figure 6 est le schéma d'un circuit représentant l'une des techniques automatiques et d'un circuit destiné à mettre en oeuvre le procédé de la présente invention.
Si l'on examine maintenant les dessins, et plus particu- lièrement 'es figures 1 et 2, celles-ci représentent un transducteur électromécanique 10, comprenant une enveloppe cylindrique 12 en verre à extrémité ouverte, remplie d'un milieu gazeux ionisable 14 et fermée à cette extrémité par un obturateur approprié 16, qui peut être égale- ment en verre ou en une matière imperméable aux gaz, susceptible de former un joint étanche avec la matière dont est faite l'enveloppe.
Deux électrodes 18 et 20 sont fixées dans l'obturateur 16 et s'éten- dent longitudinalement dans l'enveloppe 12. Comme on peut le voir nettement sur les figures 1 et 2, au moins l'électrode 20 est fortement décalée de l'axe longitudinal de l'enveloppe 12, et est disposée de préférence très près d'une partie 22 de la paroi de l'enveloppe. Bien que, dans la forme' de réalisation représentée, les électrodes s'éten- dent sensiblement sur toute la longueur de l'enveloppe 12 jusqu'à un endroit voisin de l'extrémité scellée 24, la longueur précise des électrodes 18 et 20 n'est pas critique, leur longueur étant déterminée
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par leurs caractéristiques mécaniques et de résonance voulues, la longueur de l'enveloppe étant au moins suffisante pour enfermer les électrodes.
Au cas où les électrodes 18 et 20 sont toutes deux pla- cées près de la partie 22 de la parole il convient de tenir compte alors des caractéristiques de résonance de chacune d'elles, ou bien les électrodes doivent être obligées de se déplacer du bloc comme dé- crit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 193.520 du 9 Mai 1962 et intitulée : "Electromechanical transducer and sys- tems relating thereto".
Dans la forme de réalisation particulière décrite, les électrodes 18 et 20 traversent l'obturateur d'extrémité 16, afin de ' former deux bornes 26 et 28. Les bornes sont relativement courtes et rigides, de façon à ce que des conducteurs souples 30 et 32 puissent y être fixés par n'importe quelle technique classique, comme par sou- dage, par enroulement, etc. Les conducteurs souples 30 et 32 peuvent être connectés à un très grand nombre de circuits, dont plusieurs se- ront décrits en détails ci-après.
Il est possible d'obtenir un grand nombre d'avantages de ' la présente invention en utilisant une seule électrode mobile 20 fi- xée en porte-à-faux sur l'obturateur d'extrémité 16. Puisqu'un second conducteur, sous quelle forme que ce soit, est essentiel, ce dernier peut être fixé le long de la surface de l'enveloppe 12, de préférence en l'espaçant de la partie 22 de la paroi, ou bien ce conducteur peut être un revêtement en "Aquadag" ou un revêtement conducteur semblable,; déposé sur la paroi non conductrice de l'enveloppe 12.
Dans tous les cas, il est extrêmement important, pour obtenir des caractéristiques : de sortie optimales, que l'électrode fixe soit écartée de l'électrode ; mobile, et soit également espacée de la partie voisine 22 de la paroi de l'enveloppe 12 pour obtenir des caractéristiques optimales de sor- j
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tie. 1$on n$utilïse qu'une seule électrode, une élec-*i Si l'on n'utilise qu'une seule électrode, ou si une élec-
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trode seulement est mise en mouvement d'une manière significative, la sortie périodique est fonction des caractéristiques vibratoires de l'électrode principale. Une seule pointe de résonance, semblable à celle que montre la figure 4 est ainsi produite.
De même, si les deux électrodes sont excitées et sont accordées selon la présente in- vention, il en résulte une courbe de réponse à une seule pointe, et, d'une manière générale, la pointe sera quelque peu plus raide que dans le cas d'une seule électrode en mouvement. Par contre, si les deux électrodes sont excitées, mais ne sont pas exactement accordées, il peut en résulter une courbe de réponse élargie ou bien deux pointes distinctes dans la courbe de réponse.
Les électrodes 18 et 20 peuvent être mises en mouvement au moyen de différentes techniques. Da@s la forme de réalisation des figures 1 et 2, un électro-aimant, comportant un bobinage 36 et un noyau 38 fixe, est disposé près de la partie 22 de la paroi de l'en- veloppe 12, et le noyau est orienté de telle sorte qu'un champ de flux magnétique est produit et comprerd dans son trajet au moins l'é- lectrode 20. Dans ces conditions, en vertu des lois du magnétisme, l'excitation de la bobine 36 produit un champ, qui amène les deux électrodes à être attirées en direction des pôles du noyau 38.
Comme il est préférable que l'électrode 18 soit disposée à l'extérieur du champ effectif de l'électro-aimant 36, le mouvement relatif de l'électrode 18 est insignifiant, et à peu près tout le déplacement de l'électrode 20 est perpendiculaire à la paroi 22 de l'enveloppe.
Pour que la forme de réalisation décrite puisse fonction- ner, il est évident que l'électrode 20 doit être en une matière pou- vant être attirée magnétiquement. Dans une première forme de réalisa- tion de l'invention, on utilise deux tiges en acier ayant approxima- tivement 50 mm de longueur et un diamètre de 0,4 mm. Dans une deuxiè- me forme de réalisation, deux fils métalliques, chacun de 13 mm envi- ron de longueur et formés à partir de "Vibralloy" comme matière pre- mière de 0,25 mm de diamètre, ont donné d'excellents résultats.
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fitealley5 Qat wi l1l11ge de nieîsel et de ter; avec 9 % environ de mol;rbcl8l10; t'tu! possède un Module de Young extrêmement stable aux vas'ia'ëiona de c,taaA Les électrodes peuvent être déplacées en u.
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t11isi deaeüeoo toch-niques, bien qu'une deflection magnétique soit ' la p1uo simple ois ealle qui est préférée. On pourrait employer une .j 'Eew,2 leGtG3t8t,1uf ou bien, avec des joints d'étanohéité ap- 11t;51'j21.AdGD il ooffîio 1îÎiJ8ib:':.o d '?,'J.ti2.1,se' .".nr: liaison mécanique pour l!-w.n11;'/l1@;, los dIoets'Qdos h j)c,!''t:1.l' de \* extérieur. On peut également, .
#f3 10 een do phûn!'nnèno8 sC';,:l tp,t0ires utiliser des électrodes de sassc hili?e;1-"Gr..n:GG et déplace? physiquement lenveloppe, en produisant ù1w. dos Emi70H!cmtG ?ûlaif.f3 entre l'enveloppe et les électrodes par aé,Q do lBitmv'ê&o âo ee32.eG ci Cette dernière façon de faire sera .'1('10""1':,,c') cm f1A,,;'\'1<G rj "1'f,"''' io 1.a figure 3..
Dans 1 fono 0:;:cj:';'tk; de réalisation de l'invention, le ?Me Q été fai-fe daas la<3n?âloppe 12. après quoi cette dernière a été !
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s'empile .c Sas 1\lOn" -Dr* a constaté que le dispositif fonctionnait ë.lops sur vno large gaiame de 7>?ësslons du gaz, et que la pression op- tissai du gas seL1blit. dépendra 'les autre:: caractéristiques physiques du roo6!.c.1G' y (;omprt 1"'éc<?.:r:3i!!,('.!1' des électrodes par rapport à la pa-
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s'oi voisine 22 de lfJen7elo::.1PG" i #>;-5. t?o d'<3;;:emp1e, on obtient des sor-
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fies relativement importantes5 lorsqu'on emploie pour le gaz néon des !
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pressions comprises entra lj5 et. 10 Millimètres de mercure.
Toutefois,: avee un enveloppe prexAÂ un diamètre de 10 millimètres, la sortie semble être optimale à le. foin on arolitude et en linéarité lorsqu'on emplaiQ des pressions de gaz ompr1z entre 15 et 5 mm de. Hg envi- ron!) et len obtient un Bieilleuy rendement et une meilleure linéarité ,n,,7ec des pressions eosiprises entre 2 et 3*5 mm de Hg. Des enveloppes de diamètre plus faible avse des pressions légèrement supérieures se sent également révélées h2l';,-:.me;;'l:t satisfaisantes.
Par exemple, des dispositifs absentant des diamètres da enveloppe de quelques milli- aëtpes seulement ¯1 l'ampoule au néon type NE 2. ont donné toute satisfaction ave@ des pressions do gas s'tageant dans un intervalle
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compris entre 15 et 30 mm de Hg. Toutefois* les techniques d'accord, qui seront décrites dans ce qui suit, s'appliquent mieux d'une maniè- re géniale aux appareils utilisant des pressions de gaz plus fai- bles. Bien que le néon semble être le milieu gazeux le plus avanta- geux du fait qu'on peut se le procurer facilement et du fait que son prix est relativement bas, il est possible d'employer un milieu ioni- sable quelconque, y compris le krypton, l'argon, le xénon, etc.,
ou des mélanges de divers gaz. Il est évident que le fabricant doit éta- blir un rapport entre les dimensions physiques des différents consti- tuants et les caractéristiques du gaz employé, afin de rendre optima- les la sortis et la linéarité du dispositif.
Une variante de l'invention est représentée sur la figure
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3. Son fonctionnement et sa construction ,#Sm.r:tâdr'S:s les 1n8mes que cour déjà décrits à. propos de la forme do réalisation des figures
1 et 2. L'enveloppe 12 comporte une extrémité fermée 24, l'autre ex- trémité étant fermée par un obturateur d'étanchéité 16 approprié. La cavité est chargée d'un gaz ionisable approprié, par exemple de néon.
Toutefois,dans la forme de réalisation de la figure 3, l'électro- aimant 36, 38 est remplacé par un dispositif ?'. électrostriction 40, fixé à l'enveloppe 12 en verre au moyen d'un ciment 42 convenant à cet usage. Pour ce faire, un ciment d'époxy, ou un ciment semblable, conviennent tout particulièrement. Le dispositif à électrostriction 40 peut être d'un type quelconque bien connu, ou être remplacé par un autre type de dispositif apte à faire vibrer l'enveloppe 12. Le dis- positif préféré est un transducteur au titanate de baryum en couches multiples. Un de ces dispositifs connu sous l'appellation de "Multi- morph" est bien approprié à cet usage.
Des dispositifs de ce type gé- aéral sont comme décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N
2.478.223 du 9 août 1949. Le dispositif à électrostriction fait vi- brer l'enveloppe transversalement par rapport à l'axe de l'électrode et fait appel ainsi à l'inertie de l'électrode pour produire le mou- vement relatif.
Le dispositif 40 peut être excité par l'intermédiaire
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', .Q paipe do G2,??.É$'ô:L9Wâ 4 -et 46 Le ochdma du icuit de la figure 5 représente deux uti- lisatieas lag0X>feaaiîc et. spéciales des transducteurs décrits ci-dès- j sSo @1@t imiepo est destiné à être utilisé comme oscillateur stobie et eosao t1 oncIDb sensible à la fréquence ou agissant en 2'opôaso à 0 VÓTI8liCeÓ Lv aode de fonctionnement est déterminé par la position do Dit@upt#t 4g Comme le montre la figure ;, un GOmmTIt0n bipolsis'e à detts directions 4 est mis à la position sup#ieTIsp pot eennester le cipeuit comme oscillateur.
Lorsque 1 i,z-. erupte le osfe placé à la position inférieure, le circuit est des... ' tiné &. êtes utilisé Gomme dispositif sensible à la fréquence,, comme filt?<3 01a eeBNRe da49,a Le bras mobile de l'interrupteur 48 est eemieetë bzz :lh1Z10 des boïnos du bobinage 36 de 1'électro-ainian' et 19p; bos?nô (11 'bob2,na,S3 36 est, connectée 'à un circuit commun ou sable de sise Q la masse a te bobinage 36 est excité, par l'inter- 9dae du ôüclü0iBTI 56a w3" ' premier enroulement 52 d'un trans- f'6&'llie/()0TI:>..'" 54 1P2.t'!-GS'o bos-ïio 4e l9eaoiïlemeat 52 du transformateur - étant {;5at10G'Gêo an eâblo f'P 4-; "ie0 à la niasse L'autre enroulement 58 du -r ef' ' a;
rwd 1:, ai ±#?##>-? le 33'NS ir' mode de fonctionnement pe2,' f3ti:re ,v.'.'' Qomnio 5t3iA 1' 0:<;1j,'(.ulcm;?1.1t primaire, comporte une do ses bernes COTll1#Ct80 Û ,a9a-a: des électrodes du transducteur 10. uir él@et5?ode dn 'b?EiisdTiot'Bur 10 est connectée à la masse 50. 1
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aimantp lequel atti2'e les 01trodes se trouvant à l'intérieur du ;
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transducteur 10.
Le mouvement des électrodes à l'intérieur du trans- , ducteur provoque une variation du courant traversant le transducteur, et par conséquent une variation du courant dans l'enroulement primai-, re 58 du transformateur. Cette variation engendre un courant supplé- mentaire dans l'enroulement 52 du transformateur, qui à son tour ren- force l'excitation du bobinage 36 de 1' électro-aimante Dans ces condi- tions, conformément aux principes bien connus des circuits oscillants, .les électrodes se déplacent dans une direction donnée jusqu'aux limi- tes possibles de leur mouvement,
à l'issue de quoi le courant traver- sant les électrodes tend à se stabiliser et, dans ces conditions, le courant passant dans l'enroulement 52 du transformateur diminue en produisant alors une diminution du' flux dans le bobinage 36 de l'élec- tro-aimant et le rappel des électrodes vers leurs positions de repos
Ce phénomène se répète avec une périodicité qui est fonction avant tout de caractéristiques de résonance des électrodes.
On a constaté que le circuit oscillant ci-dessus était très stable et d'un fonctionnement extrêmement sûr. Pendant toute la période de son fonctionnement normal, il produit une excellente forme d'onde et reste stable aux variations sur de grandes gammes des va- leurs de la température,, des tensions de fonctionnement et des autres caractéristiquesdu circuit.
Lorsque l'interrupteur 48 do la figure 5 est placé à la position inférieure, un signal contenant des fréquences quelconques ou des fréquences codées peut alors être appliqué aux bornes d'entrée
74 et 76.
La borne 76 est connectée à la masse 50, et la borne 74. est connectée par l'intermédiaire de l'interrupteur 48 au bobinage 36 de 1' électro-aimant. Le bobinage 36 se trouve ainsi excité par n'importe quel signal qui lui est appliqué mais, en raison de la nature de la résonance mécanique de l'électrode, cette dernière reste peu près insensible à toutes les fréquences, sauf à selle sur laquelle le bobi- nage et l'électrode sont accordés.
A la fréquence de résonance de la lame ou électrode, le mouvement est relativement important, et produit
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alors des variations très importantes du courant qui passe dans le circuit comprenant los électrodes, l'enroulement 58 du transformateur, la résistance 64 et la combinaison du potentiomètre 60 et de la pile .
62.
Une borne de sortie 68 est connectée à l'enroulement 52 du transformateur au moyen du second pôle 70 de l'interrupteur 48 et, dans cet arrangement, l'enroulement 52 devient alors un enroulement secondaire ou de sortie. La sortie à la borne 68 varie avec la fré- quence conformément à la courbe 78 de la ligure 4, et cette dernière constitue ainsi une courbe de qualité ou "Q" du circuit. Ainsi qu'il ressort de la courbe., le circuit présente un Q équivalent relative- ment élevé, et est donc extrêmement sélectif aux fréquences.
Dans la forme de réalisation décrite, où la fréquence de résonance est d'en-' viron 266 périodes par seconde, ce nombre étant indiqué par le trait plein 72, los points de demi-puissance, indiqués par les traits poin- tillés 80 et 82, se voruvent environ à 264. et 268 périodes par secon- de, respectivement. On estime pouvoir obtenir une sélectivité encore meilleure par un choix soigneux des composants et en recherchant la précision par le mode de la fabrication de l'électrode et des éléments associés.
On a fabriqué des transducteurs selon la présente inven-. tions qui présentent des fréquences de résonance comprises entre 200 ' i et 3.000 périodes par seconde. Toutefois, ces valeurs ne constituent pas une limitation, de la gamma des fréquences, car à volonté, on peut obtenir des fréquences plus élevées et plus basses. En choisissant avec soin les composants du transducteur et en portant une attention normale à sa fabrications on est en mesure de-concevoir un transduc- teur présentant une valeur prédéterminée de résonance.
Néanmoins, pour tenir compte des tolérances de fabrication et des caractéristi- ques Q élevées des transducteurs, il est extrêmement avantageux d'ac- corder chaque transducteur en considérant cette opération comme étant la phase finale de sa fabrication. De cette façon, on évitera la
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nécessité de choisir des paires ou groupes adaptés.
Selon la présente invention, chaque transducteur peut être accordé, ou bien ses caractéristiques de résonance et vibra- toires peuvent être modifiées, d'une manière spéciale. On a trouvé qu'il était possible de faire passer entre les deux électrodes ou, conducteurs un courant d'une intensité suffisante pour qu'un dépôt métallique se produise. La valeur du courant est néanmoins au-dessous . de celle à laquelle des effets destructeurs permanents sont occasion- nés à l'enveloppe en verre, au gaz ou aux autres éléments du trans- ducteur. D'une manière générale, le courant, de préférence unilatéral,' qui permet le mieux le transfert métallique, est d'environ dix fois le courant normal de fonctionnement du transducteur.
C'est ainsi que, dans une forme typique de réalisation, le courant normal est de 300 microampères, tandis que le transfert souhaitable da métal se produit entre 2,5 et 3,5 milliampères.
On a remarqué que, pour des valeurs relativement faibles du courant de transfert du métal, l'action semblait se concentrer près de l'extrémité libre des électrodes et que, lorsque la valeur du cou- rant augmentait, le transfert intéressait une partie plus importante du corps des électrodes. On a également noté que la cathode présentait une perte de masse, tandis que l'anode montrait une augmentation de sa masse légèrement inférieure à celle attendue. La différence entre les variations de ces deux masses a pour origine un certain dépôt du métal sur la paroi intérieure en verre et sur les autres corps enfermés dans l'enveloppe.
Il apparaît que le transfert de métal est avant tout le résultat du bombardement de la cathode par des ions positifs, lesquels, à leur tour déplacent des petites particules du métal de la cathode, qui sont amenées à se déposer sur l'anode et sur les parois intérieu- res de l'enveloppe.
Dans une forme typique de réalisation de l'invention uti- lisant des électrodes en fer-nickel-molydbène, on a constaté qu'un courant de transfert de métal d'une intensité de 3,5 milliampères
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produisait une variation de fréquence à la cathode de 10 périodes par seconde, par heure de transfert. Un circuit automatique permet- tant d'effectuer le réglage de la fréquence en modifiant les carac- téristiques de masse de la cathode est représenté sur la figure 6.
Dans ce circuit, un transducteur 10a est accordé à une valeur pré- déterminée de la fréquence en excitant l'une de ses électrodes 20a à partir d'un étalon de fréquence 84. La sortie de l'étalon de fré- j quence 84 est appliquée à un électro-aimant comprenant une pièce po- laire 38a et une bobine 36a. En pratique, la bobine et la pièce po- laire sont de préférence fixées à l'enveloppe en verre 12a, de ma- nière à former un ensemble d'une seule pièce.
Par ailleurs, pour monter le transducteur à la fois pour son étalonnage et pour son emploie.il est préférable de monter ensemble à l'abri des chocs l'en- veloppe en verre et l'appareil moteur de manière à ce qu'ils soient isolés mécaniquement de leur milieu environnant. On a trouvé, en pra- tique, qu'en ne montant l'ensemble complet qu'à ses fils de connexion choisis alors avec le degré voulu d'élasticité, on obtenait un excel- lent montage anti-choc et un isolement mécanique très satisfaisant de l'ensemble.
L'étalon de fréquence peut être un appareil d'un type quelconque bien connu, pourvu qu'il fournisse une sortie stable d'une fréquence bien déterminée et, de préférence, avec une forme d'onde sinusoïdale. Il existe divers générateurs à basse fréquence, dont l'étalonnage et la stabilité correspondent à ceux qui sont nécessaire)
Les électrodes 18a et 20a sont excitées à partir d'une alimentation 86 en courant continu, représentée sur la figure 6 sous la forme d'une pile uniquement pour la commodité de la description.
La borne négative d'alimentation est connectée à l'électrode 20a, qui. est celle la plus proche de l'excitateur et, également, de l'envelop- pe en verre 12a. La borne positive d'alimentation 86 est connectée, par l'intermédiaire d'un ampèremètre 88, d'un commutateur 90 normale-1 ment fermé en parallèle avec une résistance 122, et d'une résistance
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variable 92 de commande de l'intensité du courant, à l'électrode 18a disposée le plus vers le centre du .transducteur. On règle la résis- tance 92 de manière à faire passer dans le transducteur le courant . d'intensité nécessaire au transfert du métal et, par conséquent, à la modification des masses des électrodes.
Comme on l'a dit ci-dessus, dans une forme de réalisation de l'invention, on utilise à cet effet un courant de 3,5 milliampères.
Lorsque l'étalon de fréquence 84 excite l'électrode 18a le courant traversant le transducteur 10a comprend une composante de courant alternatif selon les enseignements de la présente invention.
Cette composante de courant.alternatif est couplée sur la grille d'une triode d'amplification 94 par l'intermédiaire d'un condensateur 96 et d'une résistance 98. La grille de l'amplificateur 94 est renvoyée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de grille 100. La pola- risation de la cathode de l'amplificateur 94- est assurée par le ré- seau de la cathode, comprenant la résistance 102 et le condensateur 104.
La sortie de l'amplificateur 94 est prise à l'anode et elle est appliquée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur
110, d'une résistance de calibrage 106 et d'une bobine de relais 108.
Le retour du courant continu de l'amplificateur 94 à la masse s'ef- fectue par l'intermédiaire d'une résistance 112 et de l'alimentation . 114. Comme on l'a déjà fait remarquer plus -haut, l'alimentation 114 est représentée sous la forme d'une pile ; toutefois, une alimenta- tion d'un type quelconque bien réglée donne également satisfaction.
La bobine de relais 108 est munie d'un condensateur shunt
116 et est mécaniquement agencée de façon à ouvrir le contact 90 nor- malement fermé et à fermer le contact 118 normalement ouvert. En s'ouvrant, le contact 90 met la résistance 122 en série avec la ré- sistance variable 92 et, dans ces conditions, fait diminuer l'inten- sité du courant traversant le transducteur 10a.. La résistance 122 est choisie de manière à faire passer dans le transducteur un courant dont
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l'intensité est inférieure à celle qui est nécessaire pour provoquer le transfert du métal et, de ce fait, l'appareil fonctionne suivant son mode de fonctionnement normal.
Dans la forme typique de réalisa- tion de l'invention, décrite plus haut, la valeur de ce courant nor- male est de 350 microampères environ. En outre, l'excitation de la bobine de relais 108 provoque la fermeture du contact 118, lequel est en série avec une lampe témoin 120 mise sous tension par l'alimenta. tion 114.
Dans l'installation décrite, le transducteur 10a présente initialement une fréquence de résonance inférieure de la fréquence' prédéterminée telle qu'elle.est établie par l'excitateur 84. Comme l'électrode 20a est la cathode, sa masse est amenée à diminuer et sa fréquence de résonance à s'élever, comme déjà indiqué. La tension de sortie apparaissant aux bornes de la résistance 100 suit ainsi la courbe de la figure 4. A mesure que la masse de la cathode se trouve modifiée et que la fréquence de résonance de l'électrode 20a approche de la fréquence de l'excitateur, la tension du courant alternatif s'élève rapidement usqu'à un niveau où la bobine de relais 108 ac- tionne les commutateurs 90 et 118.
A ce moment, la modification de la masse de la cathode est achevée.
Compte tenu de ce que le transducteur se trouve sensible- ment surexcité par l'alimentation 86, la diminution du courant unila- téral n'engendre pas une réduction proportionnelle du signal en cou- rant alternatif. Par ailleurs, l'hystérésis présentée, par la bobine de relais 108 doit être suffisante pour maintenir l'ensemble en action après la suppression de la composante relativement importante en cou- rant continu. Si le circuit présente une certaine instabilité ou s'il se produit des oscillations, ces difficultés peuvent être facilement supprimées en utilisant, en ce qui concerne la bobine 108, des con- tacts de maintien.
Ainsi, les transducteurs 10 peuvent être accordés automa- tiquement de façon à former des appareils à Q élevé, comportant une
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réponse de fréquence très étroite à une fréquence réglée automatique- ment à quelques périodes près.
Bien qu'on ait décrit avec certains détails un certain nombre de modes de réalisation de là présente invention, d'autres ins- tallations utilisant le traducteur spécial et des variantes de celui- ci n'auront pas manqué de venir à l'esprit des spécialistes. Il semble que les caractéristiques inhabituelles de.la présente invention ont pour origine la circulation d'un courant variable entre les électrodes en raison de la proximité d'une électrode et d'une paroi, telle que celle de l'enveloppe 12. Au moment où les électrodes sont déplacées en direction de la partie 22 de la paroi en verre, le courant change ou varie. Bien que l'on préfère utiliser une paroi non conductrice, il semble que cet effet se manifeste également lorsque la paroi est con- ductrice.
Il est probable que ce phénomène est le résultat de la va- riation et de la reconstruction progressive du plasma, charge d'espace ou champ ionique qui entoure les électrodes pendant la conduction.
Cet effet peut être obtenu en plaçant l'électrode mobile, ou les é@@trodes mobiles, tout près de l'enveloppe comme décrit ci- dessus ou d'une autre façon, une paroi équivalente peut être réalisée en utilisant des dispositifs auxiliaires. Parmi les dispositifs auxi- liaires répondant à ce but, on peut citer des dispositifs mécaniques, tels que par exemple, une paroi ou barrière non conductrice montée à l'intérieur de l'enveloppe, et des dispositifs électriques, tels que par exemple une électrode polarisée montée rigidement afin de former en fait une paroi électrique.
On a constaté que, pour obtenir les meilleurs résultats, il est nécessaire que le gaz contenu dans l'enveloppe soit ionisé d'une manière continue et, par conséquent, que l'on doit appliquer entre les électrodes une tension suffisante pour assurer cette ionisa- tion, mais n'utiliser qu'une intensité limitée pour éviter une déchar- ge en arc au cours du fonctionnement normal du dispositif. Dans la forme de réalisation décrite, on a trouvé qu'une tension de 400 volts
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de l'alimentation 62, et un potentiomètre 60 d'un Mégohm connecté aux .bornes de l'alimentation, donnaient des résultats très satisfaisants.
Il semble qu'avec ces paramètres et avec les paramètres du gaz et du circuit donnés dans ce qui précède, l'espace de charge autour des é- lectrodes soit réellement modifié par leur mouvement en direction.de l'enveloppe, d'une façon telle que le courant se trouve alors diminué d'une manière sensiblement linéaire. La sortie est à peu près sinusoï- dale, quelle que soit la nature de l'entréepériodique.
Les variations sont très importantes et permettent de réa- liser des circuits simples avec des besoins en courant faibles ou né- gligeables, comme ceux indiqués ci-dessus. Néanmoins, les circuits sont capables de fournir des sorties très importantes. Les variations du courant sont produites par le mouvement physique des électrodes, lequel est si faible qu'il est parfois @mperceptible à l'oeil nu.
L'appareil est ainsi en mesure de fonctionner avec des fréquences beaucoup plus élevées que celles associées jusqu'à présent aux ré- sonnateurs mécaniques plus coûteux.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans sortir de son cadre.