Dispositif photoélectrique à cellule à couche d'arrêt. La présente invention a pour objet un dispositif photoélectrique comprenant au moins une cellule à couche d'arrêt (cellule photo- ou thermoélectrique sensible aux ra diations, et. présentant. une conductibilité asymétrique variable qui est fonction du rayonnement, reça), cette cellule étant bran chée dans un circuit. électrique.
Elle a pour but de fournir un tel dispositif présentant à sa sortie des variations de puissance relative ment -grandes, sous l'effet de variations des radiations qui frappent, la couche sensible, et capables, par exemple, de commander un re lais ordinaire directement., sans l'aide de moyens d'amplification.
Une cellule photoélectrique à couche d'arrêt présente la particularité de pouvoir constituer simultanément. un redresseur et un générateur transformant l'énergie de radia tions en énergie électrique; ces deux effets étant opposés l'un à l'autre, se produisant au détriment l'un de l'autre, et pouvant, dans certaines conditions, s'annuler l'un l'autre.
On a déjà employé de telles cellules soit comme redresseurs, soit. comme générateurs produisant une faible puissance électrique à partir de radiations, pour actionner par exem ple un instrument de mesure tel qu'un gal vanomètre. Les cellules employées dans les redresseurs présentent tin revêtement super ficiel opaque, disposé sur la couche d'arrêt, celles employées comme générateurs présen tent un revêtement superficiel transparent.
Le dispositif photoélectrique objet de l'in vention comprend une source de courant élec trique fournissant. une tension appliquée aux bornes de ladite cellule qui commande le dé bit de cette source à travers ledit circuit, sous l'effet. des variations des radiations qui frap pent sa couche d'arrêt.
Le dessin représente, à titre d'exemples, différentes formes d'exécution du dispositif objet de l'invention et de cellules à couche d'arrêt destinées à être utilisées dans ledit dispositif.
La fig. 1 représente la caractéristique à trois dimensions d'une cellule photoélectrique à couche d'arrêt en oxyde sélénieux à pellicule d'or.
Les fig. 2A, 2B et 2C représentent des signes utilisés dans les dessins. Les signes des fig. 2B et 2G sont. classiques et la fig. 2A représente un nouveau signe, conçu pour ser vir à l'exposé de la présente invention. Dans la plupart des figures, ce nouveau signe est entouré d'un cercle pointillé. Dans la fig. 4B, il est représenté en double, étant donné que, dans ce cas, il représente une cellule à couche d'arrêt à deux alternances.
Les fig. 3A, 3B, 4A, 4B, 4C, 4v, 6, 7, 8, 9, 10, 11 et 12 sont les schémas électriques de différentes formes d'exécution du dispositif. Les fig. 5A et 5B sont des diagrammes explicatifs.
Les fig. 13 et 14 sont des vues en plan schématiques représentant deux formes d'exé cution de cellule à couche d'arrêt sensible aux radiations.
La caractéristique représentée à la fig. 1 a été mesurée par un procédé utilisé pour mesu rer les caractéristiques des lampes d'émission au-dessus de leur limite de -dissipation, c'est- à-dire dans une région dans laquelle la lampe serait détruite si on lui permettait d'y travail ler pendant une durée appréciable.
Ce procédé, qui peut également être appli qué à une cellule à couche d'arrêt, consiste à appliquer le potentiel de mesure sous forme de courtes impulsions séparées par de grands intervalles et à multiplier le débit mesuré par le rapport de la durée totale de la période à la durée de l'impulsion. On obtient ainsi des points de la caractéristique dans leurs posi tions exactes.
La fig. 1 est une caractéristique en pers pective à trois dimensions qui donne le rap port entre la tension appliquée au sélénium par rapport à la pellicule métallique, l'inten sité du courant et l'intensité de la lumière incidente. On voit que le plan horizontal supé rieur comprenant les axes de la tension et de l'intensité de ce graphique à trois dimensions représente l'obscurité. Il est désigné par zéro lux et contient les axes horizontaux de la ten sion et de l'intensité, et la caractéristique de redressement habituelle bien connue des re dresseurs dits secs ou redresseurs métalliques.
Cette caractéristique est valable également pour la cellule photoélectrique à pellicule d'or transparente, quand cette cellule est placée dans l'obscurité.
L'axe vertical est étalonné en unités de lumière (103 lux) et correspond à une lumière incidente croissante sur la cellule en descen dant sur le diagramme, les différents plans horizontaux représentant différents niveaux d'éclairement constant.
On voit que le très petit plan vertical, qui contient les axes positifs de la tension et de la lumière, représente la caractéristique- bien connue de la tension à circuit ouvert de la cellule photoélectrique à couche d'arrêt, dont. on fait dériver le nom bien connu de cellule photovoltaïque, tandis que le très petit plan vertical contenant les axes négatifs de l'inten sité et de la lumière représente la caractéris tique bien connue en court-circuit ou de ten sion nulle de ce même dispositif.
Le petit angle solide de cette figure à trois dimensions, délimité par l'axe de la lumière et par les axes positifs de la tension et négatif de l'intensité, contient la région déjà connue de la caractéristique de la cellule à couche d'arrêt. Le courant négatif indique que cette cellule est une génératrice quand elle est éclai rée, d'où le nom d'élément photoélectrique utilisé quelquefois. Cette partie connue de la caractéristique est utilisée sur une grande échelle dans les appareils de mesure de la lumière, dans les appareils de mesure de la durée d'exposition et les appareils analogues.
Tout plan vertical situé entre ces deux plans verticaux principaux, mais faisant un angle avec eux, représenterait la résistance en ohms de l'appareil de mesure. La direction d'un tel plan est représentée par la droite R dans le plan de base et il contiendrait. cette droite et l'axe de la lanière. La courbe qui se trouve dans ce plan ressemblerait à la courbe à circuit ouvert dont il a été question ci- dessus, étant donné que c'est une petite para bole,
et elle représenterait la puissance en iniero-watts produite dans l'appareil de me sure du fait du fonctionnement connu de la cellule en \génératrice (ou en transformateur direct de l'énergie des quanta de lumière ou photons en énergie électronique). On peut remarquer que cette région connue n'est qu'une très petite partie de l'ensemble de la caractéristique, révélé par les mesures men tionnées ci-dessus, et ceci s'applique également à l'énergie qui y est mise en jeu, comparée à l'énergie totale.
La région plane délimitée par l'axe des tensions positives et l'axe des intensités posi tives est la région presque ohmique bien con nue, correspondant. au courant dans le sens direct à travers le redresseur métallique. Si on descend à partir de ce plan dans l'angle solide compris entre l'axe des tensions posi tives, l'axe des intensités positives et l'axe de la lumière, la valeur de la résistance ohmique se comporte d'une faon spéciale, en rapport avec. la lumière. A proximité immédiate de l'axe de la lumière, la résistance augmente avec celle-ci. A grande distance de cet axe, dans la région inexplorée jusqu'ici, la résis tance diminue avec la lumière. et il y a un point. d'inflexion connu en lequel la couche d'ar rêt présente une résistance presque constante, quel que soit. son éclairement.
Ceci a pour effet de rendre les courbes presque parallèles les unes aux autres dans les différents plans horizontaux, à. l'intérieur de cet. angle solide, excepté celles < lui correspondent à un faible éclairement. La région du plan supérieur déli mitée par l'axe des tensions négatives et l'axe des intensités iié@,@ativ es contient la caractéris tique connue du courant inverse du redres seur métallique. On voit qu'aux faibles va leurs de la tension appliquée, la résistance est très grande, soit plusieurs milliers de fois plus grande que dans le sens direct,
et ceci cons titue le facteur important dans la fabrication des redresseurs métalliques. Toutefois, quand on augmente la tension appliquée et que sa valeur dépasse un certain point, il se produit une diminution de la résistance. Lorsque cette diminution de résistance devient importante, on dit qu'il v a rupture ou claquage, étant donné que, en ce point, la puissance dissipée dans la cellule augmente rapidement et que la cellule est détruite par la chaleur. C'est pour cette raison que les fabricants de ces cellules limitent la. tension de service maxi mum au-dessous de ce point, par exemple à 1.4 volts pour le sélénium.
Si on descend à partir du plan horizontal obscur dans un do maine jusqu'ici inconnu de la caractéristique, qui est délimité par l'axe des tensions néo-a- tives, par l'axe des intensités négatives et par l'axe de la lumière, on constate que la résis tance diminue très rapidement, même lorsque l'éclairement est. faible. Le premier de ces plans horizontaux représenté ne correspond qu'à 1,5X102 lux. Cette seule région pourrait même déjà, être utilisée industriellement, par exemple en appliquant à la cellule la tension d'une batterie à travers une résistance de charge.
Il se produirait une forte variation de la tension, par exemple aux bornes d'une résis tance de charge de 50 000 ohms, alimentée par une batterie de 30 volts, quand on passe de l'obscurité à une lumière de faible intensité. Dans ce cas, cette variation de tension, due à. la variation de la. résistance cle la cellule pr- duite par cette faible variation de la lumière, est d'environ 12 volts. Par contre, quand on utilise la cellule de la manière orthodoxe, comme génératrice, la variation de la tension produite en circuit ouvert. est d'environ 0,25 volt.
Cette région de la caractéristique permet donc d'obtenir une variation de tension environ 50 fois plus grande.
Une courbe relative à une résistance de charge de 2500 ohms est représentée dans le même angle solide de la. fi-. 1, cette courbe traversant. toutes les valeurs de la. lumière et de la tension produites par une intensité d'éclairage quelconque, indiquées par les points 11, 1?, 13 le long de cette ligne.
Lorsque la lumière est. faible et la résis tance de charge importante, on peut Appli quer avec un certain succès une tension con tinue constante, mais ce procédé n'est pas très satisfaisant. quand la résistance est faible et lorsque la lumière est intense, étant. donné que, lorsque la cellule ne fonctionne due dans cette région, elle présente un effet cl'hi stérèse. Bien entendit, pour les fonctionnements con sécutifs à faible fréquence, on pourrait l'utili ser, malgré cet effet d'hystérèse.
Mais, si on applique la tension continue sous la forme d'impulsions relativement courtes, l'effet nuisible de l'hvstérèse est sen siblement réduit.
Toutefois, si, ainsi qu'on le fait de préfé rence, on applique à. travers la résistance (le charge une tension alternative, parcourant ainsi la caractéristique dans les trois domaines de l'espace décrits ci-dessus à. l'intérieur d'un plan horizontal correspondant à un certain degré d'éclairement, la cellule ne se trouve dans la région d'augmentation de la chaleur que pour une partie du temps, tandis qu'elle traverse une région de perte de chaleur pen dant -Lui certain temps (c'est la région qui se trouve au-delà du point d'inflexion mentionné ci-dessus, dans la région des courants directs),
et on estime que c'est grâce à cette circons tance que le dispositif décrit plus loin fonc tionne en pratique de façon satisfaisante.
Ainsi, le principe sur lequel est basé ce dispositif consiste en ce que la cellule ne chauffe pas autant sous l'action d'Lui courant alternatif que sous l'action d'un courant con tinu. Il y a lieu de relever le fait qu'avec le courant alternatif, il semble que la cellule ne soit le siège d'aucun effet dit de mémoire appréciable. Ceci semble dfi au refroidisse ment mentionnné ci-dessus, ou peut-être au fait que la commutation cyclique de la ten sion provoque une suppression du phénomène d'hystérèse.
Cette façon d'utiliser la cellule présente un grand intérêt industriel, ainsi que cela sera exposé plus loin. Les différentes formes d'exécution du dispositif utilisant cette carac téristique physique décrites ci-après sont don nées à titre d'exemples et servent à illustrer les possibilités ,d'applications pratiques du dis positif objet de la présente invention.
Le nouveau signe représenté dans la fig. 2A est en partie dérivé, de l'ancien signe classique désignant uni redresseur sec (fig.2B), et en partie du signe classique récemment in troduit (fig. 2c) qui désigne un élément con ducteur symétrique ne se comportant pas selon la loi d'Ohm. On voit d'après la fig. 2A que la partie noire ou pleine du nouveau signe représente la caractéristique de la. couche d'arrêt obscure. Ce signe devient le signe com plet, c'est-à-dire le triangle blanc (ou ouvert) lorsque da cellule est éclairée.
Cela se justifie du fait qu'avec une très forte lumière inci dente, la couche d'arrêt se rapproche du fonc tionnement symétrique, c'est-à-dire que, lors qu'elle est éclairée, elle devient un très mau vais redresseur conduisant clans les deux sens et représenté par ce symbole. Ainsi qu'on l'a vu ci-dessus, c'est justement ce que fait le dispositif.
La fig. 3A représente la forme la plus simple du dispositif suivant la présente in vention. Un transformateur d'alimentation fournit une tension appropriée suffisante pour que le courant redressé, qui passe dans l'enroulement d'un relais et à travers la cel lule obscure, excite ce relais. Lorsque le dis positif est éclairé avec une intensité suffi sante, l'effet de redressement de la cellule cesse d'être favorable et le courant redressé devient insuffisant pour maintenir le relais excité et le contact de ce relais s'ouvre.
On peut réduire l'ondulation du courant traver sant la charge en disposant, comme le montre la fig. 3B, un enroulement secondaire de faible résistance sur le relais et en le chargeant très fortement au moyen d'une résistance de faible valeur, désignée par r. Cet enroulement a également pour effet d'augmenter la puis sance redressée demandée à la cellule, par suite .de la réduction de la réactance de l'in ductance formant la charge.
Dans la fig. 4A, la bobine du relais est shuntée par un condensateur ayant pour effet d'augmenter la puissance développée dans le solénoïde du relais, aussi bien dans l'obscu rité qu'en cas d'éclairement de la cellule. Le potentiel alternatif est appliqué à la cellule principalement à travers le condensateur, et la tension aux bornes de cette cellule dépend dans une large mesure de la capacité du eon- d.ensateur C dont il a été question ci-dessus et de la capacité interne de la couche d'arrêt.
Le courant débité dans l'obscurité, de même que la différence de courant due à l'éclaire ment peuvent être réglés par une variation appropriée de la résistance de charge, du condensateur d'alimentation, de la tension et de la fréquence d'alimentation et de l'inten sité de l'éclairement.
Il y a lieu de relever, et ceci est intéres sant au point de vue cominereial, que les pe tites cellules, c'est-à-dire celles d'un prix de revient moindre, conviennent particulièrement bien pour ce circuit. Cela est peut-être dû au fait que la pellicule métallique transparente appliquée par pulvérisation par-dessus la couche d'arrêt de faibles dimensions de ces cellules, qui est en série avec la charge, est d'une conductibilité relativement grande et n'entraîne donc pas un gaspillage de la puis sance débitée, comme cela se produit avec les cellules de plus grandes dimensions, dans les quelles l'étendue de la surface de la cellule nécessite une pellicule de plus grande résis tance.
La rapidité d'ouverture et de fermeture du relais est déterminée principalement par la constante de temps de la réactance résultante et < le la résistance du réseau précité, par rap port. à la fréquence d'alimentation. Normale ment, l'ouverture et la fermeture du relais s'accomplissent au cours d'un petit nombre de cycles de la tension d'alimentation. S'il faut un fonctionnement, très rapide, on peut adop ter une fréquence d'alimentation élevée et donner ait condensateur d'alimentation une valeur plus faible.
On petit également utiliser des contacts supplémentaires du relais, de fanon à passer, lois de l'ouverture et de la fermeture, dit circuit de la fig. 3A à celui de la fig. 3B ou 4A, en utilisant ainsi des cons tantes de temps différentes et des puissances différentes pour le fonctionnement et pour le repos.
On peut aussi utiliser une cellule à couche d'arrêt du type à couche supérieure divisée, ce qui permet d'utiliser les deux alt.er- natices et de réduire la constante de temps de la eharre (voir<B>fi-..</B> 4B). Selon le même prin cipe, on pourrait obtenir un fonctionnement polyphasé.
De plus, on peut modifier l'instant < le l'ouverture et l'instant de la fermeture au moyen de contacts supplémentaires du relais, susceptibles d'enclencher le condensateur sup plémentaire C" dans le circuit d'alimentation quand le relais est ouvert, prêt à attirer ainsi plus rapidement son armature sous l'effet d'une diminution de l'éclairement de la. cel- hile. Cette forme d'exécution est représentée en fig. -1C et elle est intéressante dans les cas où les différences d'éclairement à utiliser sont faibles.
Dans une réalisation pratique dit circuit représenté en fig. 4A, on a utilisé les valeurs suivantes; On s'est servi d'une cellule à couche d'arrêt à oxyde sélénieux et à pellicule d'or ayant une surface sensible de 3 em2, le trans formateur fournissait une tension efficace de 29 volts à 50 périodes par seconde.
Le con densateur avait une capacité de 2,5 micro farads et le solénoïde du relais avait une ré sistance de 700 ohms et celui-ci était un relais téléphonique ordinaire. Utilisé dans l'obscu rité comme redresseur à une alternance, le circuit a donné 88 milliwatts, ce qui est large ment suffisant pour faire attirer le relais chargé d'un jeu multiple de contacts flexibles comportant 15 ressorts. Il ne faut que 40 milli- watts environ pour faire fonctionner une paire de contacts.
Sous l'effet de l'éclairage de la cellule, par de la lumière blanche four nie par une lampe à filament de tungstène légèrement dévoltée, alimentée en courant de même fréquence, et fournissant une intensité lumineuse d'environ 104 lux, le relais s'ou vrait.
La puissance dissipée dans le solénoïde lorsque la cellule était éclairée n'était que de 3,0 milliwatts. En utilisant la cellule de la manière considérée jusqu'ici comme orthodoxe (avec un circuit de mesure de 700 ohms), la puissance développée par la cellule elle-même était, avec un courant de 0,65 milliampère, d'environ 0,3 milliwatt. La. différence des puissances développées dans le solénoïde était.
donc de 88 - 3 = 85 milliwatts, comparée à la différence des puissances développées par le circuit orthodoxe pour la même différence entre l'éclairement. et l'obscurité, qui n'était que de 0,3 milliwatt. Ceci correspond à une amplification de la puissance de 280 feus, réalisée par des moyens très simples. Ce qui vient d'être exposé ne constitue qu'un exemple pratique et ne représente en aucune faon l'amplification maximum qu'on puisse obtenir.
Une autre caractéristique très intéressante de ce circuit consiste en ce que, alors que la puissance obtenue dans l'obscurité est une fonction de la tension d'alimentation, comme avec les redresseurs métalliques normaux, la puissance débitée à l'état éclairé est stabi- lisée: en effet, alors qu'une augmentation de la tension d'alimentation attrait tendance à faire augmenter le courant, l'accroissement du débit de lumière de la lampe dû à l'augmen tation de la tension d'alimentation fait dimi nuer ce courant. Ceci constitue l'une des ca ractéristiques qui assurent à ce dispositif sa sécurité de fonctionnement.
La puissance fournie lorsque le relais doit retomber est sensiblement constante, tandis que la puis sance fournie pour le faire attirer peut être réglée d'une façon indépendante, de telle sorte qu'elle soit toujours plus grande que la puissance nécessaire.
On peut conférer à des dispositifs d'ali mentation à basse tension cette caractéris tique de stabilisation, propre au dispositif dé crit, en vue de compenser les fluctuations de la tension d'alimentation. Si c'est nécessaire, on peut utiliser plusieurs cellules à couche d'arrêt, branchées en série et disposées au tour d'une lampe centrale entourée, de pré férence, d'eau de refroidissement ou d'autres moyens propres à maintenir ces cellules à des températures voisines de 50 C, comme le montre la fig. 4D dans laquelle on a repré senté trois cellules à disque, branchées en série et éclairées par une source de lumière commune.
La fig. 5A représente un fragment d'un enregistrement, en fonction du temps, des tensions fournies, en volts par disque, par ce dispositif, lorsque ces disques sont éclairés, d'une part, et lorsqu'ils sont dans l'obscurité, d'autre part. Cet enregistrement. a été obtenu par des lectures faites avec passage alterné, une fois par seconde, de la lumière à l'obscu rité, et vice versa, il fait clairement ressortir la stabilité remarquable de la courbe obtenue lorsque les cellules sont éclairées.
La fig. 5B est un oscillogramme cathodi que montrant la forme de la tension à l'ins tant du passage de l'obscurité à la lumière. La courbe supérieure représente la tension d'alimentation du transformateur, et la courbe inférieure la tension de sortie, après passage à travers la cellule à couche d'arrêt. On a également représenté en pointillé sir cet oscillogramme, le débit moyen en courant con tinu. Ce courant est important pendant la pé riode d'obscurité et faible pendant la période d'éclairement.
La fig. 6 montre un circuit dans lequel la charge est constituée par .deux relais branchés en série, et .dont l'un est muni d'un ressort de rappel un peu plus fort que celui de l'antre. Ainsi, le relais rappelé par le ressort le plus fort retombera sous l'effet d'une faible lu mière, et les deux relais retomberont avec une intensité lumineuse plus grande. Cette dispo sition et d'autres similaires peuvent être uti lisées pour des triages au moyen de la lumière.
Un autre groupe d'applications dit dispo sitif utilise un tube à atmosphère gazeuse ou thyratron comme organe commandé par la cellule à couche d'arrêt. Alors que ces circuits ressemblent en apparence à ceux qui ont été utilisés en combinaison avec des cellules photoélectriques (à vide ou à atmo sphère gazeuse), le fonctionnement de l'ensem ble est entièrement différent, en raison de ce que les caractéristiques des cellules à couche d'arrêt sont extrêmement différentes de celles de ces dernières cellules.
De plus, l'impédance relativement faible de la cellule photoélec trique à couche d'arrêt permet de la disposer à distance du tube à atmosphère gazeuse et du reste du circuit, au contraire de la cellule photoélectrique émissive à forte impédance, qui doit être logée dans le même ensemble que ce tube.
Dans la fig 8, qui est le schéma d'un exem ple d'tu@ tel dispositif, le condensateur d'ali mentation est petit et est shunté par le circuit grille-cathode d'un tube à atmosphère gazeuse. La tension d'alimentation alternative de l'anode de ce tube est en opposition de phase à la tension négative importante qui prend naissance aux bornes du condensateur quand la cellule est éclairée, ce quia pour effet que le tube n'est pas .conducteur tant que celle-ci est exposée à la himière. Dans d'obscurité, la.
demi-période négative de la tension alterna tive qui apparaît aux bornes du condensateur d'alimentation est insuffisante pour maintenir le tube bloqué et il laisse alors passer du cou- rant. Comme le petit condensateur a une im pédance du même ordre de grandeur que la résistance opposée par la cellule au courant inverse, la tension qui apparaît aux bornes est suffisante, même avec un éclairement très faible, pour empêcher le tube à atmosphère gazeuse de devenir conducteur. Ainsi, ce dis positif est très sensible aux faibles éclairages.
Au point de vue de la vitesse de fonctionne ment, il est également très avantageux, étant donné qu'il est à même de faire une distinc tion entre l'obscurité et la lumière, en l'espace d'une detni-période, c'est-à-dire d'un centième de seconde, au cas où il est alimenté en cou t ant à cinquante périodes.
Pour que le tube devienne conducteur en cas d'éclairement de la cellule, on peut mon ter les éléments décrits ci-dessus comme le montre la fi-. 7. Le circuit d'entrée du tube à atmosphère gazeuse est branché en parallèle avec la cellule, tandis que le condensateur fonctionne toujours comme élément d'alimen tation.
Comme le condensateur a une impédance constante à une fréquence d'alimentation don née, le cycle (le tension appliqué entre grille et cathode est. une fonction directe de la ré sistance (le la cellule, qui varie cycliquement. Dans cette disposition, le point de fonctionne ment de la cellule traverse, lorsqu'elle n'est pas éclairée, (les régions clans lesquelles la résistance de celle-ci est élevée durant le même intervalle de temps pendant lequel le poten tiel variable de l'anode du tube à atmosphère gazeuse est élevé.
En conséquence, la tension négative élevée qui apparaît aux bornes de la cellule est suffisante pour maintenir le tube bloqué lorsque la cellule est clans l'obscurité. Toutefois, i1 ressort clairement de la fi. 1 que, même avec une faible intensité d'éclai rage, la caractéristique de la cellule est telle que son point de fonctionnement ne traverse, pas de régions dans lesquelles sa résistance est grande et que, par conséquent, la tension alternative qui apparaît à ses bornes ne sera pas suffisamment grande pour maintenir le tube à atmosphère gazeuse constamment blo qué et qu'il deviendra conducteur.
Dans la fig. 7 tout, comme dans la fig. 8, on peut remplacer le condensateur par une résistance ou une réactance.
Ce fonctionnement se produira sous l'ac tion d'une quantité de lumière relativement très faible, de l'ordre de 100 lux, qui dépen dra des caractéristiques individuelles de la cellule et du procédé de vieillissement qui lui a été appliqué. Les cellules les plus efficaces sont, celles qui ont. un facteur dit de qualité G de valeur élevée.
Ce facteur G s'exprime par la résistance dans le sens inverse et dans l'obscurité Rd, multipliée par le rapport entre la. résistance dans le sens inverse <I>Rd</I> et la résistance dans le sens direct ra, et, en outre, par la tension en circuit ouvert eo. Autrement dit:
EMI0007.0025
Dans un exemple pratique, une forme d'exé eution de ce dispositif utilisait un transforma teur d'alimentation fournissant. une tension secondaire de 50 volts efficaces. Le condensa teur d'alimentation, d'une capacité de 0,003 microfarad, avait une impédance d'environ 1 mégohm à la fréquence de 50 périodes par seconde.
L'anode du tube à atmosphère ga zeuse était alimentée en courant. alternatif sous 250 volts efficaces. Si on utilise clans les circuits représentés aux fig. 7 et 8 un poten tiomètre d'un kilo-ohm par exemple, branché en parallèle avec le secondaire à 50 volts, on.
peut régler de façon que le circuit fasse une différentiation entre l'obscurité et un éclaire ment de 500 lux dans l'espace d'un centième de seconde avec une cellule moyenne. (Avec certaines cellules, l'intensité de cet éclairement peut être abaissée à. 100 lux.) La fi-. 9 représente un dispositif similaire à celui de la fig. 7 et dans lequel plusieurs tubes à atmosphère gazeuse (dont deux seule ment sont représentés) sont. commandés par le circuit de la même cellule, les anodes de ces tubes étant alimentées chacune sous une ten sion différente.
Ces tubes deviendront condtuc- teurs sous l'effet d'intensités d'éclairage diffé rentes, celui dont la tension d'anode est la plus élevée le devenant le premier sous l'effet d'une faible quantité de lumière, le suivant le deve nant sous l'effet d'une quantité de lumière accrue, et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'ils de viennent tous conducteurs sous l'effet de l'in tensité d'éclairage maximum prévue, des cir- enits de triage,
de classement ou de calibrage étant représentés dans la fig. 9 sous la forme de blocs G1, G2. De tels dispositifs peuvent facilement être appliqués à des appareillages de triage, de classement ou de calibrage.
La fig. 10 représente la façon dont on peut obtenir im fonctionnement semblable par éche lons de classement ou de calibrage en utilisant des tensions grille-cathode différentes et une tension d'alimentation commune pour les anodes.
Par la simple adjonction aux circuits pré cités d'un vibreiir-interrupteur électroméca nique, on peut les alimenter à partir d'une batterie. Les fig. 11 et 12 représentent de tels dispositifs. Le dispositif de la fig. 11 est sem blable en principe à celui de la fig. 4A et celui de la fig. 12 à celui de la fig. 7. Le sys tème devient alors indépendant d'un réseau de distribution d'électricité.
(Le vibreur peut être de construction simple, étant donné qu'il n'a à couper que des courants très faibles et n'a pas à redresser le courant de sortie.) Ces circuits modifiés sont particulièrement desti nés à la commande des feux de stationnement de véhicules automobiles, de balises lumineuses automatiques et de dispositifs analogues.
Pour les circuits représentés aux fig. 3, 4 et 6, il faut donner la préférence aux cellules dont la pellicule métallique transparente pré sente une très faible résistance, de manière à réduire les pertes d'énergie dans cette pelli cule, sous l'effet des intensités de pointe rela tivement importantes qui traversent le circuit. En conséquence, il faut donner la préférence aux cellules longues et étroites ou aux cellules circulaires pourvues d'une pellicule superfi cielle très conductrice.
Dans le but de diminuer cette résistance nuisible, on peut construire des cellules dans lesquelles la conductibilité de la pellucide mé tallique collectrice de la couche supérieure est accrue, sans nuire d'une façon appréciable à. sa transparence, par l'application, sur cette pellicule, d'un réseau formé par un dépôt métallique opaque, réduisant le gradient de tension dans cette pellicule. Des cellules de ce genre, en forme de disque d, sont représentées aux fig. 13 et 14, les dépôts additionnels de métal étant indiqués par la lettre m". na' dé signe la bague collectrice habituelle à laquelle le dépôt additionnel 7n." doit. être relié électri quement.
La fig. 13 montre une forme que peut prendre le dépôt additionnel, et la fig. 14 en montre une autre.
Dans le cas de cellules de plus grandes di mensions, le réseau de dépôt peut être plus important, le principe appliqué consistant à subdiviser la superficie transparente totale en des régions ou zones plus petites, en vue de réduire la longueur des chemins parcourus par le courant dans la pellicule transparente, sans réduire d'une manière excessive sa trans parence aux radiations incidentes. La cellule la plus efficace de ce genre serait obtenue en rendant inactive la couche d'arrêt située en dessous du dépôt. opaque.
Un autre avantage de ces cellules, qui s'ajoute à celui constitué par la réduction des pertes d'énergie, consiste en ce que le gradient de potentiel dans la pellicule métallique est faible et que, par conséquent, la couche d'ar rêt est soumise à une contrainte électrique plus uniforme. Ceci a également pour effet de ré duire la température de fonctionnement qui doit être maintenue aussi basse que possible pour obtenir de la cellule une longue durée de service.
Dans ce même but, et si les périodes d'éclairement sont relativement longues, il est bon que la lumière soit froide, c'est-à-dire que les rayons lumineux passent à travers une épaisseur d'eau, en vie de retenir les rayons infrarouges. Moyennant une construction judicieuse et soignée, on peut permettre à. l'eau de refroidissement d'entrer en contact avec la couche supérieure de la cellule, à con dition que l'eau soit maintenue au même po tentiel électrique que cette couche. L'eau de refroidissement peut également être contenue dans des récipients en verre, aíssant eux- mênies comme des lentilles pour concentrer les rayons lumineux.
On a vil que, dans ces eireints, la couche d'arrêt agit sur le courant alternatif d'alimen tation comme un redresseur commandé par la lumière, et on a montré que la rapidité de fonctionnement chi dispositif dépend unique- nient du choix des constantes de temps des différents éléments des circuits, v compris la cellule elle-même,
et qu'on peut choisir ces constantes de façon telle que le dispositif pré sente un retard négligeable par rapport à la fréquence particulière choisie pour l'alimenta tion. Il est par conséquent évident que le dis positif décrit peut être appliqué à des fré quences plus élevées. On pourrait, par exem ple, l'utiliser dans des installations de télé imprimeurs photographiques et. de transmis sion télégraphique de photographies, utilisant comme fréquence porteuse des fréquences audibles élevées ou des fréquences ultrasoni- ques. L'adaptation du dispositif à ces fré quences est simplement une question d'exécu tion.
La démodulation de lumière modulée par la parole peut également être effectuée d'une façon plus efficace grâce aux nouvelles pro priétés de la cellule à couche d'arrêt décrites ci-dessus. Un résultat important consiste en ce que la cellule à couche d'arrêt sensible aux radia tions est utilisée de façon que les effets d'aug mentation de chaleur qui se produisent à l'in térieur de la couche d'arrêt. dans certains do maines de la caractéristique ne conduisent pas à la destruction de cette couche d'arrêt, mais sont compensés par des pertes de chaleur qui se produisent dans d'autres domaines de cette caractéristique, de telle sorte que la couche d'arrêt n'atteint jamais une température suf fisamment élevée pour entraîner sa destruc tion.
Le dispositif photoélectrique décrit est simple, comparé aux dispositifs connus, utili sant des lampes amplificatrices. Il constitue un moyen, capable d'actionner des dispositifs de commutation, de commande, de manaeuvre ou de reproduction, dont le prix de revient est faible et dont la régularité et la sécurité de fonctionnement. sont très satisfaisantes.
Cette dernière caractéristique présente un intérêt. tout particulier dans les problèmes industriels de commande et de contrôle, dans lesquels il est très important de réduire le nombre des organes à un strict minimum, puisque ceux-ci sont tous susceptibles de va rier dans certaines limites. La. modicité chi prix de revient et des dé penses d'exploitation et d'entretien permet une utilisation étendue de ce dispositif photo électrique dans des applications comme la commande de l'éclairage, dans lesquelles la complexité et le prix de revient relativement élevé des moyens utilisés jusqu'ici sont pro hibitifs.
On remarquera que ce dispositif rend en général superflus les amplificateurs à lampes et les organes accessoires que comportent leurs circuits et les sources auxiliaires de puissance,, et qu'il est à même d'assurer directement le fonctionnement d'un relais d'une construction robuste et sfire en vertu du fait que la cellule à couche d'arrêt agit elle-même comme un amplificateur en connnandant une source extérieure de courant, telle que le courant alternatif d'un réseau de distribution, ce qui n'est pas le cas avec les dispositifs connus, dans lesquels la cellule fonctionne simplement comme un détecteur.