Procédé et dispositif permettant d'obtenir une'tension continue
proportionnelle à une fréquence.
Il est connu que l'on peut réaliser des in dicateurs de fréquence ou de vitesse à partir de dispositifs à saturation magnétique.
Toutefois, ces dispositifs ne sont pas complètement indépendants de la tension d'alimen- tation, parce que l'induction magnétique croît toujours en fonction du champ.
D'ailleurs il ne peut en être autrement, car pour des champs extrêmement élevés, le flux d'induction s'accroît toujours au moins du flux inducteur.
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif indicateur de fré- quenoe permettant d'obtenir une tension continue proportionnelle à la fréquence à mesu- rer. Le procédé suivant l'invention est carac térisé en ce que l'on fait agir, sur un instru- ment de mesure approprié, la résultante de deux impulsions de courant, simultanees et de sens opposés produites, à chaque alternance du courant dont la fréquence est à mesurer, dans deux organes, l'un sature, l'autre non saturable, de sorte que'l'impulsion émise par ce dernier compense pratiquement l'influence exercée sur l'autre impulsion par la variation de la tension de la source de cou- rant et que,
après redressement éventuel des imputions, la quantité totale d'électricité résultante, étant proportionnelle à la foré- quence, donne la mesure de cette fréquence.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que le circuit dont la fréquence est a, mesurer comporte une impédance ou une résistance et alimente en série les enroulements primaires de deux transformateurs, l'un saturé, l'autre non saturable, les enroulements secondaires de ces transformateurs étant montés en opposition dans un circuit comprenant un redreseeur de courant et un instrument de mesure dont l'équipage mobile possède une grande inertie vis-à-vis de la fréquence des impulsions.
Des formes d'exécutions, de l'objet de l'in- vention sont representees, à titre d'exemple, au dessin ci-annexé.
La fig. 1 montre le principe du dispositif suivant l'invention, la fig. 2 montre une courbe d'induction et la fig. 3 représente une variante du dispositif de la fig. 1. La fig. 4 montre schématiquement un mode de réalisation de l'objet de l'invention, et la fig. 5 représente de façon schématique un exemple d'application de l'invention à la télémesure, en vue de l'addition ou de la soustraction de deux fréquences.
Dans la fig. 1, une source de tension continue 1-2 alimente, par le oommutateur 3, une résistance 4 montée en série avec un premier transformateur 5 à circuit magnétique bien fermé pour en permettre la saturation facile. LTn second transformateur 6, à circuit magnétique non saturable, avec entrefer par exemple, a son enroulement primaire en série avec celui du transformateur 5 dans le circuit de la source 2-3. Les circuits secon- daires des transformateurs 5 et 6 sont montés en opposition et l'ensemble alimente une chargeconstituéeici par un appareil de mesure 7, par exemple. Le courant i qui circule dans le circuit primaire 5 est tel qu'il sature le circuit magnétique.
Le point de fonctionnement serait, par exemple, en A (fig. 2). Si l'on coupe le circuit en manoeuvrant le commutateur 3, l'extra-courant de rupture produira par induction une impulsion dans l'ap- pareil de mesure. Si le transformateur 6 n'était pas en circuit, il passerait dans 7 une quantité d'électricité n B S
R
n = nombre de spires du secondaire,
S section du circuit magnétique,
1 ? = resistanee du circuit,
B =induction, dont la valeur est représentée par l'ordonnée du point A.
Si l'induction B est constante lorsque le champ H varie, la quantité d'électricité Q devient Indépendante du champ H, c'est-à- dire du courant i. En fait, comme la courbe d'induction n'est pas parallèle à l'axe du champ (fig. 2), l'indépendance n'est pas réa- lisée, même si le circuit magnétique est fait avec des tôles à haute permeabilite. L'exa- men de la fig. 2 montre que l'on peut faire passer par le point A une droite B D, pra tiquement parallèle à la courbe.
Alors, pour des champs variant de H1 à H2, la différence entre la courbe et la droite est très faible Si l'on, traoe une droite 0 C, paral- lèle à la droite BD, celle-ci représente la caractéristique d'un système non saturable.
La différence E F entre les ordonnées de ces deux caractéristiques est pratiquement constante de Ni à H2.
Dans la fig. 1, le transformateur 6 donnera une contre-impulsion proportionnelle au champ. Il réalise donc la droite 0 C. L'impulsion résultante dans l'appareil 7 devient pratiquement indépendante du courant i. On peut même faire en sorte, par des réglages convenables, que l'impulsion diminue lorsque ! e courant d'excitation augmente. Le transformateur de compensation peut être remplacé par tout autre dispositif donnant une impulsion proportionnelle au courant. Ainsi, dans la fig. 3, les repères 1, 2, 3, 5, 7 ont la même signification que dans la fig. 1, l'impulsion compensatrice est donnée par la décharge de la capacité 8 dans'la résistance 9.
On pourrait naturellement trouver bien d'autres couplagesdecompensation sans mo difier le principe qui vient d'être expose ; l'utilisation est la suivante :
Si l'on alimente le circuit des fig. 1 et 3 par du courant alternatif et si l'appareil de mesure est précédé d'un petit redresseur (non figuré), on note que la quantité d'électricité qui circule est bien proportionnelle à la fré- quence. En effet, à chaque inversion du cou- rant dans le circuit primaire des transformateurs, le groupe des transformateurs 5 et 6 débite une quantité d'électricité constante ; pour n inversions, on a n quantités d'elec- tricité identiques.
La résistance 4 limite l'intensite du courant, qui ne manquerait pas d'augmenter au moment de la saturation du transformateur principal. La fig. 4 montre, i titre d'exemple, une réalisation pratique dans laquelle, on utilise des lampes', des pen thodes de préférence, dont la résistance interne remplace la résistance destinée à limiter le courant.
Dans la fig. 4, 10 et 11 sont deux penthodes montées en push-pull, à la manière habituelle. Les grilles'de commande sont excibees par le transformateur 12, et des résistances 13b, 14 limitent le courant de grille. Les tensions de grille présentent alors un palier tout à fait favorable à l'i. ndépen- dance du système par rapport à 1"amplitude de e la tension qui agit sur le primaire du transformateur 1S, tension dont on veut me surer la fréquence. Le transformateur 15 est le transformateur non saturé. Les transfo- mateurs 1'6 et 17, représentés comme distincts, mais qui sont en réalité bobinés. sur le même noyau, sont par contre saturés.
On notera l'inversion des'connexions des circuits primaires. Les secondaires sont montés en série et. travaillent sur une valve biplaque 18. La résista. noe d'utilisation est figurée en 19, elle est reliée, d'une part, au filament de la lampe redresseuse 18 et, d'autre part, au point milieu du transformateur 15. Aux bornes de ce dernier se trouvent, en série, la a résistance 20 et le condensateur 21.
Le groupe des lampes push-pull 10-11 fait passer dans les primaires des t. ransfor- mateurs des courants à peu près rectangu- laires parce que l'amplitude de la tension d'attaque des grilles est élevée. Le système don. ne des impulsions compensées successivement sur chacune des anodes de la lampe 18.
Le courant est redressé et la résistance ne re çoit que les impulsions de même sens. Le condensateur 21 a pour rôle d'etaler l'impul- sion de compensation et de la mettre en oppo sition avec l'impulsion principale issue du tra. nsfarmateur sature. Il decalage des im- pulsions engendrées pa. r les transformateurs provient de leur différence de saturation. La résistance 20 permet de régler alors facilement l'amplitude de la, compensation.
Si l'on place, en série avec la résistance 19 un appareil de mesure (non représente) dont 1'quipage mobile possède une grande inertie visà-vis de la-fréquence des impulsions, cet appareil de mesure indique la valeur moyenne de la qua. ntité d'é1ectricité qui cir- cule dans la résistance 19. Si l'on désire avoir une tension bien filtrée pour alimenter d'autres appareils qui exigent une tension continue, on montera un filtre quelconque, par exemple celui constitué par une résis- tance 212 et un condensateur 236 Naturellement, l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit n'est pas limitatif ; par contre, on voit qu'il se rapporte au schéma, de la fig. 1.
Cet appareil peut donc servir à indiquer directement la frequence, tout en. restant indépendant de la tension d'excitation du système, pourvu cependant que cette tension dépasse un certain seuil.
Ce dispositif est spécialement utilisable dans les récepteurs de télémesure. Dans ce cas, on désire souvent n'avoir des indications qu'e. ntre deux fréquenoes, pa. r exemple 25-50'ou 100-200. Souvent on désire aussi pouvoir additionner des mesures ou les retrancher l'une de l'autre. La fig. 5 montre un exemple de réalisation d'un montage à cet effet. Un premier dispositif recepteur oom- porte un transformateur saturé 30'et un transformateur non saturé 31 ; 32'désigne un redresseur, 33'la, résistance d'utilisation de très'forte valeur devant, celle des appareils de mesure ; 34 désigne l'appareil'recevant la mesure pa-rtielle et 3'5 L'appareil totalisateur.
Un second dispositif récepteur en parallèle a. le premier, comporte les. transformateurs 36 (saturé) et 37 (non saturé), le redresseur 38, et l'appareil, de mesure partielle 39. Le courant moyen, qui correspond à la fréquence minimum et qui circule dans les appareils 34 et 35 du première système, est compensé par la source 40 et la résistance 41. Dans le deuxième récepteur, le courant de fréquence minimum est compensé par la résistance 42.
On voit que, si le redresseur 312 laisse passer un courant i ayant le sens indiqué par la flèche, la polarité de la source 40 est telle que cette source débite dans les appareils de mesure 34 et 35 un courant de signe oon- traire au courant i. On peut évidemment modifier le schéma pour obtenir la soustraction des mesures, mais il faut alors deux sources de compensation. On ne changerait rien au principe de l'invention si on utilisait des lampes à gaz au lieu de lampes trigrilles, dans le but de travailler avec une intensité plus élevée.
REVENDICATIONS :
I. Procédé permettant d'obtenir une ten sion continue proportionnelle à une frequence, caractérisé en ce que l'on fait agir, sur un instrument de mesure approprié, la résultante de deux impulsions de courant simultanées et de sens opposés produites, à chaque alternance du courant dont la frequence est à mesurer, dans deux organes, l'un sature l'autre non saturable, de telle sorte que l'impulsion émise par ce dernier com- pense l'influence exercée sur l'autre impul- sion par la variation de la tension de la source de courant et que la quantité totale d'électricité résultante,étantproportionnelle à la fréquence, donne la mesure de cette fré- quence.
Method and device for obtaining continuous voltage
proportional to a frequency.
It is known that frequency or speed indicators can be produced from magnetic saturation devices.
However, these devices are not completely independent of the supply voltage, because the magnetic induction always increases as a function of the field.
Moreover, it cannot be otherwise, because for extremely high fields, the induction flux always increases at least the inductive flux.
The subject of the present invention is a method and a frequency indicator device making it possible to obtain a direct voltage proportional to the frequency to be measured. The method according to the invention is characterized in that the resultant of two current pulses, simultaneous and in opposite directions produced, is made to act on a suitable measuring instrument at each alternation of the current whose frequency is to be measured, in two organs, one saturates, the other not saturable, so that the impulse emitted by the latter practically compensates for the influence exerted on the other impulse by the variation of the voltage of the source current and that,
after any adjustment of the charges, the total quantity of resulting electricity, being proportional to the frequency, gives the measure of this frequency.
The device for implementing the method according to the invention is characterized in that the circuit, the frequency of which is a, to measure comprises an impedance or a resistance and supplies in series the primary windings of two transformers, one saturated, l Another non-saturable, the secondary windings of these transformers being mounted in opposition in a circuit comprising a current rectifier and a measuring instrument, the moving part of which has a great inertia with respect to the frequency of the pulses.
The embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing.
Fig. 1 shows the principle of the device according to the invention, FIG. 2 shows an induction curve and FIG. 3 shows a variant of the device of FIG. 1. FIG. 4 schematically shows an embodiment of the object of the invention, and FIG. 5 schematically represents an example of application of the invention to telemetry, with a view to adding or subtracting two frequencies.
In fig. 1, a DC voltage source 1-2 feeds, through the switch 3, a resistor 4 connected in series with a first transformer 5 with a well-closed magnetic circuit to allow easy saturation thereof. The second transformer 6, with an unsaturable magnetic circuit, with an air gap for example, has its primary winding in series with that of transformer 5 in the circuit of source 2-3. The secondary circuits of transformers 5 and 6 are mounted in opposition and the assembly supplies a load formed here by a measuring device 7, for example. The current i which circulates in the primary circuit 5 is such that it saturates the magnetic circuit.
The operating point would be, for example, at A (fig. 2). If the circuit is broken by operating switch 3, the breaking extra-current will inductively produce a pulse in the measuring device. If the transformer 6 was not in circuit, it would pass in 7 a quantity of electricity n B S
R
n = number of secondary turns,
S section of the magnetic circuit,
1? = circuit resistance,
B = induction, the value of which is represented by the ordinate of point A.
If the induction B is constant when the field H varies, the quantity of electricity Q becomes independent of the field H, that is to say of the current i. In fact, as the induction curve is not parallel to the field axis (fig. 2), independence is not achieved, even if the magnetic circuit is made with high permeability sheets. . The examination of FIG. 2 shows that we can make a line B D pass through point A, practically parallel to the curve.
Then, for fields varying from H1 to H2, the difference between the curve and the line is very small.If we draw a line 0 C, parallel to the line BD, this represents the characteristic of a non-saturable system.
The difference E F between the ordinates of these two characteristics is practically constant from Ni to H2.
In fig. 1, transformer 6 will give a counter-pulse proportional to the field. It therefore makes the straight line 0 C. The resulting pulse in the device 7 becomes practically independent of the current i. It is even possible, by suitable settings, to ensure that the pulse decreases when! The excitation current increases. The compensation transformer can be replaced by any other device giving a pulse proportional to the current. Thus, in fig. 3, the references 1, 2, 3, 5, 7 have the same meaning as in fig. 1, the compensating impulse is given by the discharge of capacitor 8 in resistor 9.
We could naturally find many other compensation couplings without modifying the principle which has just been explained; the use is as follows:
If the circuit of fig. 1 and 3 by alternating current and if the measuring device is preceded by a small rectifier (not shown), we note that the quantity of electricity which circulates is indeed proportional to the frequency. In fact, each time the current is reversed in the primary circuit of the transformers, the group of transformers 5 and 6 delivers a constant quantity of electricity; for n inversions, we have n identical quantities of electricity.
Resistor 4 limits the intensity of the current, which would not fail to increase when the main transformer is saturated. Fig. 4 shows, by way of example, a practical embodiment in which lamps are used, preferably pen methods, the internal resistance of which replaces the resistance intended to limit the current.
In fig. 4, 10 and 11 are two penthodes assembled in push-pull, in the usual way. The control gates are excibees by the transformer 12, and resistors 13b, 14 limit the gate current. The gate voltages then present a plateau entirely favorable to i. Dependence of the system with respect to the amplitude of the voltage which acts on the primary of transformer 1S, voltage whose frequency we want to know. Transformer 15 is the unsaturated transformer. Transformers 1'6 and 17, represented as distinct, but which are in reality wound on the same core, are on the other hand saturated.
Note the inversion of the connections of the primary circuits. The secondaries are mounted in series and. work on a two-plate valve 18. The resistance. Noe of use is shown at 19, it is connected, on the one hand, to the filament of the rectifying lamp 18 and, on the other hand, to the midpoint of the transformer 15. At the terminals of the latter are, in series, the resistor 20 and the capacitor 21.
The group of push-pull lamps 10-11 passes through the primaries of t. ransformers of approximately rectangular currents because the amplitude of the drive voltage of the gates is high. The donation system. ne successively compensated pulses on each of the anodes of the lamp 18.
The current is rectified and the resistor receives only pulses of the same direction. The role of the capacitor 21 is to spread the compensation pulse and to put it in opposition with the main pulse coming from the tra. nsfarmateur saturates. It shifts the pulses generated by pa. r transformers comes from their difference in saturation. Resistor 20 then makes it possible to easily adjust the amplitude of the compensation.
If a measuring device (not shown) is placed in series with the resistor 19, the moving part of which has a great inertia with respect to the frequency of the pulses, this measuring device indicates the average value of the qua . ntity of electricity which circulates in the resistor 19. If one wishes to have a well-filtered voltage to supply other devices which require a direct voltage, one will mount any filter, for example one constituted by a resistor. 212 and a capacitor 236 Of course, the embodiment which has just been described is not limiting; on the other hand, it can be seen that it relates to the diagram of FIG. 1.
This device can therefore be used to directly indicate the frequency, while. remaining independent of the excitation voltage of the system, provided however that this voltage exceeds a certain threshold.
This device can be used especially in telemetry receivers. In this case, we often want to have indications only e. between two frequencies, pa. r example 25-50 'or 100-200. Often we also want to be able to add measurements or subtract them from one another. Fig. 5 shows an exemplary embodiment of an assembly for this purpose. A first receiving device includes a saturated transformer 30 ′ and an unsaturated transformer 31; 32 ′ denotes a rectifier, 33 ′ la, a very high value operating resistance in front of that of the measuring devices; 34 designates the device receiving the partial measurement and 3'5 the totalizing device.
A second receiver device in parallel a. the first, includes them. transformers 36 (saturated) and 37 (unsaturated), the rectifier 38, and the partial measurement device 39. The average current, which corresponds to the minimum frequency and which circulates in devices 34 and 35 of the first system, is compensated by the source 40 and the resistor 41. In the second receiver, the minimum frequency current is compensated by the resistor 42.
It can be seen that, if the rectifier 312 allows a current i to flow in the direction indicated by the arrow, the polarity of the source 40 is such that this source delivers in the measuring devices 34 and 35 a current of sign opposite to the current i. We can obviously modify the diagram to obtain the subtraction of the measurements, but we then need two sources of compensation. The principle of the invention would not be changed if gas lamps were used instead of trigrid lamps, in order to work with a higher intensity.
CLAIMS:
I. Method for obtaining a continuous voltage proportional to a frequency, characterized in that one makes act, on a suitable measuring instrument, the resultant of two simultaneous current pulses and of opposite directions produced, at each alternation current whose frequency is to be measured, in two organs, one saturates the other non-saturable, so that the impulse emitted by the latter compensates for the influence exerted on the other impulse by the variation of the voltage of the current source and that the total quantity of electricity resulting, being proportional to the frequency, gives the measure of this frequency.