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Dispositif régulateur du courant électrique de charge fourni par un générateur à une batterie d'accumulateurs Il est connu de constituer une résistance électrique variable par une couche de grains conducteurs disposée sur un support qui peut être déformé par une sollicitation mécanique de façon à faire varier la résistance de cette couche.
La présente invention a pour but la réalisation d'un régulateur de courant électrique à action continue comportant au moins une résistance du genre précité.
L'invention a pour objet un dispositif régulateur du courant électrique de charge fourni par un générateur à une batterie d'accumulateurs, comportant au moins une résistance variable constituée par une lamelle déformable portant au moins une couche conductrice et un dispositif sensible à la pression des gaz dégagés par la batterie, caractérisé par le fait que la lamelle est déformée de façon continue par un organe du dispositif sensible à la pression gazeuse, qui est déplacé lorsque cette pression varie, la déformation de la lamelle produisant une variation de la valeur de ladite résistance qui est montée dans _un circuit agencé de manière à assurer une variation continue du courant de charge produit par le générateur.
Les figures du dessin annexé représentent, à titre d'exemple, des formes de réalisation du dispositif selon l'invention.
La fig. 1 représente le principe de commande d'un dispositif sensible à la pression.
La fig. 2 représente un schéma de principe d'un dispositif régulateur selon une première forme d'exécution de l'invention.
La fig. 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation du dispositif régulateur.
La fig. 4 représente un autre mode d'exécution du dispositif régulateur. La fig. 5 représente encore une autre forme de réalisation du dispositif régulateur.
La fig. 1 représente le principe d'un dispositif sensible au dégagement gazeux d'une batterie et agissant sur une résistance variable à couches conductrices. Le dégagement gazeux est conduit par une cheminée 1 et agit dans le sens de la flèche f sur une membrane 3 qui se gonfle pour -provoquer la flexion d'une plaquette 5 encastrée en 6 et portant deux couches de grâins conducteurs 7 et 8, sur chaque face. Les extrémités des résistances situées vers l'encastrement 6 sont connectées électriquement de façon à constituer un point commun aux résistances 7 et 8. Les autres extrémités 71 et 81 sont reliées au circuit électrique à commander.
Le support 5 des grains ou de la couche conductrice peut avoir toute forme utile : fil, ruban, plaquette, cylindre, etc. La ou les couches résistantes peuvent également avoir toute forme - ou épaisseur appropriées.
Le support 5 peut être élastique ou non suivant qu'on désire obtenir une déformation produisant une variation réversible ou permanente de la résistance.
La déformation peut être annulée, soit par l'élasticité du support, soit par tout autre moyen, par exemple par l'élasticité d'une pièce annexe ou par l'action d'un aimant.
Chaque couche présente entre les deux prises de courant-une certaine résistance électrique dépendant du nombre et de la qualité des contacts entre les grains. Si on imprime une flexion à la plaquette - à la face concave, les grains tendent à se rapprocher les uns des autres et la résistance de la couche diminue ; - à la face convexe, les grains tendent à s'éloigner les uns des autres et la résistance augmente.
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Par une déformation continue du support de la résistance, on obtient une variation continue de la résistance et une régulation continue du courant électrique traversant cette résistance.
Le support porte une couche de grains sur chaque face ; les deux couches mises en série constituent un potentiomètre sans curseur dont le point milieu est à un potentiel dépendant de la déformation du support et variant de façon continue par rapport aux potentiels appliqués aux deux extrémités libres des résistances.
La couche de grains peut être fabriquée par tout procédé approprié. Un procédé recommandé est le suivant Un liquide susceptible de dissoudre la matière du support contient en suspension les grains conducteurs. A l'aide d'un pistolet ou autre moyen, le liquide est appliqué au support, dont la surface se dissout plus ou moins de sorte que les grains s'y fixent. Ensuite, le liquide s'évapore, la surface se resolidifie et conserve la couche de grains. Le support est en une matière appropriée au procédé.
A titre d'exemple, le support peut être en polystyrène, le liquide du tri- chlore-éthylène ou de l'acétone et les grains du graphite.
Dans le schéma de la fig. 2 qui représente un dispositif régulateur du courant de charge d'un accumulateur, qui peut, par exemple, être utilisé sur un véhicule automobile, les points 71 et 81 sont reliés respectivement au pôle négatif et au pôle positif de l'accumulateur. Le point intermédiaire 78 est relié à la base d'un transistor 17 dont l'émetteur est relié au point commun 16 de deux résistances 11 et 12 et le collecteur au point de jonction d'une résistance 21 et de la base d'un second transistor 18. L'émetteur de ce second transistor 18 est relié au point de jonction entre une diode 19 et une résistance 22. Le collecteur du transistor 1,8 est relié à l'inducteur 10 d'une génératrice que comprend l'équipement.
L'induit de la génératrice, la batterie, et les consommateurs ne sont pas représentés. Le circuit comporte encore une diode 20 qui joue un rôle de protection.
Le fonctionnement du dispositif selon la fig. 2 est le suivant: quand le dégagement gazeux est insuffisant pour gonfler la membrane 3 (fig. 1), la plaquette 5 est au repos, le point 78 est à un potentiel tel que le dispositif régulateur laisse passer un courant déterminé dans l'inducteur 10. Quand la pression des gaz augmente et fait gonfler la membrane 3, la plaquette 5 fléchit, la résistance 7 diminue et la résistance 8 augmente, ce qui fait diminuer le potentiel du point 78. Celui du point 16 n'ayant pas sensiblement varié, le courant baisse dans l'émetteur du transistor 17 et donc dans le collecteur.
La chute de tension diminue dans la résistance 21 et le potentiel de la base du transistor 18 augmente, provoquant une diminution du courant dans l'émetteur du transistor 18. De ce fait, le courant dans le collecteur du transistor 18 et dans l'inducteur 10 diminue, ce qui fait baisser la tension du générateur et donc le courant de charge, ce qui provoque 1a diminution du dégagement gazeux. Les caractéristiques du circuit sont déterminées de manière à obtenir le réglage du courant de charge désiré.
La fig. 3 représente la cheminée 1 d'évacuation des gaz d'un élément d'accumulateur surmonté d'un dispositif 2 sensible au dégagement gazeux, comportant une membrane déformable 3 et un tube calibré d'évacuation des gaz 4.
Une plaquette 5 encastrée au point 6 repose sur la membrane 3 et porte deux couches conductrices 7 et 8.
L'équipement à régler comporte une batterie d'accumulateurs 9 dont l'un des éléments porte le dispositif 2 déjà indiqué et un générateur dont seul l'inducteur 10 est représenté et le dispositif régulateur comprend deux résistances 11 et 12 constituant avec les résistances 7 et 8 un pont de Wheatstone dont les entrées de courant sont en 13 et 14 et les sorties en 15 et 16, deux transistors 17 et 18, deux diodes 19 et 20 et deux résistances 21 et 22.
Le fonctionnement du dispositif régulateur selon la fig. 3 est le suivant Au repos, le pont formé par les résistances 7, 8, 11 et 12 est déséquilibré de manière à rendre le transistor 17 (N#PN) conducteur. La base du transistor 17 est alors positive par rapport à l'émetteur. Un courant circule donc dans la résistance 21, provoquant une chute de tension U 21. La diode 19, montée dans le sens direct, maintient entre ses bornes une tension U 19 très peu influencée par l'intensité du courant qui la traverse, même si le transistor 18 est bloqué, car il y passe toujours au moins le courant de la résistance 22.
Quand la tension U 21 est plus grande que la tension U 19, un courant circule dans le circuit émetteur-base du transistor 18 (PNP) provoquant le passage d'un courant plus intense dans le collecteur et par suite dans l'enroulement d'excitation 10 du générateur. La diode 20 normalement bloquée, écrête les surtensions dangereuses pour les transistors, produites par l'interruption du courant dans le circuit selfi- que de l'inducteur quand on coupe le circuit avec la clé de contact.
Le déséquilibre initial du pont doit être tel que l'excitation soit maximum.
Lorsque les gaz apparaissent dans la batterie, la membrane en se gonflant déforme la plaquette 5, la résistance 7 diminue, la résistance 8 augmente. La base du transistor 17 devient de ce fait plus négative. Le courant diminue dans la résistance 21, la tension U 21 diminue également, ainsi que le courant émetteur-base du transistor 18, d'où une réduction du courant dans l'inducteur 10 du générateur.
A la limite, la tension U 21 devient égale ou inférieure à la tension U 19, le courant de base du transistor 18 est nul ainsi que le courant d'excitation.
La fig. 4 représente, comme la fig. 3, la cheminée 1 d'évacuation des gaz d'un élément d'accumulateur, surmonté de son dispositif 2 sensible au dégagement gazeux, comportant une membrane déformable 3,
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un tube calibré d'évacuation des gaz 4, une lamelle 5 encastrée au point 6, portant deux couches conductrices 7 et 8, une batterie d'accumulateurs 9 dont l'un des éléments porte le dispositif 2 déjà indiqué, et deux résistances 11 et 12, formant avec les résistances 7 et 8 un pont de Wheatstone.
Le générateur est ici un alternateur monophasé 23 à aimants permanents avec son pont redresseur composé de quatre diodes 24, 25, 26, 27.
Le schéma comporte un premier organe amplificateur et un détecteur connectés au pont de Wheatstone par un condensateur 28 et composés d'un transistor 29, de deux diodes 30 et 31, de deux condensateurs 32 et 33 et de deux résistances 34 et 35: Un second organe amplificateur est constitué par un transistor 36. Un transducteur 37, qui est, dans l'exemple choisi, du type autosaturé, comporte deux enroulements de commande, l'un à grand nombre de spires 38, l'autre à petit nombre de spires 39, agissant en sens inverse du premier, et deux enroulements commandés 40 et 41 en série dans le circuit du courant redressé principal.
L'enroulement 38 est alimenté à travers une source de polarisation 42 constituée, par exemple, par une diode, comme dans la fig. 3, diode 19.
Le pont de Wheatstone 7, 8, 11, 12 est alimenté en courant alternatif par un transformateur 43 et un condensateur 44. Un dispositif limiteur de tension est constitué par une source de tension de référence 45 et deux résistances 46 et 47. Une résistance 48 relie le collecteur du transistor 29 au pôle négatif du circuit principal.
Le fonctionnement du dispositif selon la fia. 4 est le suivant Au repos, le pont 7, 8, 11, 12, alimenté en courant alternatif par le transformateur 43, est équilibré aucune tension alternative n'apparait donc sur la base du transistor 29. Le potentiel du collecteur du transistor 29 est donc constant.
L'état de charge du condensateur 33 étant fixe, le point 49 est au potentiel de l'émetteur du transistor 36. En effet, si le point 49 était positif par rapport à l'émetteur du transistor 36, un courant circulerait dans la diode 30, modifiant la charge du condensateur 33. Si le point 49 était négatif par rapport à l'émetteur du transistor 36, un courant circulerait à travers le circuit émetteur base du transistor 36, la résistance 35 et la diode 31, modifiant également la charge du condensateur 33. Dans les deux cas, un équilibre s'établit, après quoi il ne circule plus aucun courant dans la résistance 35.
Lorsque la lamelle 5 n'est pas sollicitée par 1e dégagement gazeux et s'il ne circule pas de courant dans la résistance 47, le transistor 36 est bloqué, aucun courant de base ne circule.
Dans ces conditions, l'enroulement 38 se trouve alimenté à travers la source de polarisation 42 etl'en- roulement 39. Le champ résultant correspond à un nombre d'ampères-tours égal à : (N 38 - N 39) i, c'est- à-dire très proche de N 38 i. Les valeurs sont telles que le transducteur est saturé.
Les enroulements de travail 40 et 41 ne possèdent dans ces conditions qu'une impédance minimum et 1e débit de l'alternateur 23 vers la batterie 9 est maximum.
Si, par contre, le dégagement gazeux de la batterie, en déformant la lamelle 5, provoque l'apparition d'une tension de déséquilibre du pont 7, 8, 11, 12, amplifiée par le transistor 29, le point 49 est le siège d'une tension alternative, de part et d'autre du potentiel de l'émetteur du transistor 36. Les deux alternances de la tension alternative au point 49 sont redressées par le circuit doubleur de tension constitué par les éléments 30, 31, 32 et 33.
La tension redressée apparaissant sur le condensateur 32 est appliquée entre émetteur et base du transistor 36 à travers la résistance 35 dont la valeur est essentiellement déterminée par la plaque de réglage désirée de la pression de commande. Un courant prend naissance dans la base du transistor 36, provoquant l'apparition d'un courant de collecteur et l'alimentation de l'enroulement 39. Le nombre d'ampères-tours fourni par l'enroulement 39 augmente, alors que celui fourni par l'enroulement 38 diminue, car le potentiel du point 50 devient plus positif du fait de la chute de tension dans l'enroulement 39. Le transducteur 37 est donc moins saturé, l'impédance des enroulements 40 et 41 augmente et le courant redressé de l'alternateur 23 diminue.
Lorsque le transistor 36 est saturé, la tension à ses bornes est négligeable, l'enroulement 38 n'est donc plus alimenté et l'enroulement 39 fournit alors tous les ampères-tours. Le champ résultant s'est inversé par rapport à la position de blocage du transistor 36, les enroulements de travail du transducteur. présentent alors une impédance élevée et le courant redressé de l'alternateur 23 est minimum.
Cette inversion du champ de commande, qui permet l'utilisation de toute l'étendue de la plage de réglage, est nécessitée par le transducteur autosaturé choisi dans l'exemple considéré.
Le dispositif de limitation de tension 45, 46, 47 fonctionne de la manière suivante La tension aux bornes de la résistance 46 est égale à la différence entre la tension de la batterie 9 et la tension de référence 45. Tant que cette différence est inférieure à la tension de polarisation de la source 42, la résistance 47 ne peut fournir à la base du transistor 36 qu'une tension positive par rapport au potentiel de l'émetteur, ce qui ne provoque aucun courant de base. Tout se passe alors comme si le réseau 45, 46, 47 n'existait pas.
Mais si la tension sur la résistance 46 atteint une valeur supérieure à la tension de polarisation de la source 42, la base du transistor 36 est négative par rapport à l'émetteur, un courant de base circule à travers la résistance 47, qu'il y ait ou non dégagement gazeux et le transducteur 37 limite le courant débité par l'alternateur.
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Si la source de référence 45 est constituée par une résistance non linéaire, la valeur de la résistance 46 permet de déterminer le seuil de fonctionnement de cette protection. La résistance 47 permet de fixer la plage de réglage de tension obtenue.
La fig. 5 représente un schéma comportant, comme celui de la fig. 4, la cheminée 1 d'évacuation des gaz d'un élément d'accumulateur, surmonté de son dispositif 2 sensible au dégagement gazeux, comportant une membrane déformable 3, un tube calibré d'évacuation des gaz 4, une lamelle 5 encastrée au point 6, portant deux couches conductrices 7 et 8, une batterie d'accumulateurs 9 dont l'un des éléments porte le dispositif 2 déjà indiqué et deux résistances 11 et 12 formant avec les résistances 7 et 8 un pont de Wheatstone.
Comme dans le schéma de la fig. 4, un premier organe amplificateur et un détecteur connectés au pont de Wheatstone par un condensateur 28, comportent un transistor 29, deux diodes 30 et 3.1, deux condensateurs 32 et 33 ex deux résistances 34 et 35. Un second organe amplificateur est constitué par un transistor 36. Le pont 7, 8, 11, 12 est alimenté en courant alternatif par un transformateur 43 et un condensateur 44.
Le générateur est ici un alternateur triphasé 51 à aimants permanents. Son système redresseur comporte trois diodes simples 52, 53, 54 et trois diodes commandées 55, 56, 57. Le circuit de commande de ces diodes comporte trois résistances 58, 59, 60 et trois diodes simples 61, 62, 63 connectées entre elles au point 64.
Un régulateur à palette vibrante a sa bobine 65 connectée aux bornes de la batterie par l'intermédiaire d'une résistance 66 et sa palette 67 en série dans le circuit de commande des diodes commandées.
Le fonctionnement du dispositif selon la fig. 5 est le suivant Quand la batterie n'est que faiblement chargée, il n'y a pas de dégagement gazeux. Le système pont de Wheatstone-amplificateur-détecteur est en équilibre, il ne circule pas de courant dans la résistance 35, il n'y a aucun courant de base dans le transistor 36, qui est bloqué. La tension de la batterie 9 est basse. La répartition de tension entre la bobine 65 et la résistance 66 est telle que la bobine n'attire pas la palette 67 dont les contacts restent fermés.
Les circuits de commande des diodes commandées 55, 56, 57 peuvent se fermer et, à chaque alternance, chaque phase envoie une impulsion de courant de charge à la batterie, qui reçoit ainsi un train continu d'impulsions de courant constituant le courant de charge maximum.
Quand le dégagement gazeux actionne la lamelle 5, le système amplificateur envoie à travers la résistance 35 un courant dans la base du transistor 36 qui débite alors en parallèle avec la résistance 66. La tension aux bornes de la bobine 65 augmente assez pour qu'elle attire sa palette 67. Les circuits de commande des diodes sont coupés et la batterie cesse de recevoir du courant. La tension baisse, la palette cesse d'être attirée et le cycle recommence. La vibration de la palette amène, selon le processus classique, un état d'équilibre provoquant un courant de charge inférieur au courant maximum.
Au fur et à mesure que le dégagement gazeux augmente, le courant dans le transistor 36 augmente ainsi que la tension aux bornes de la bobine 65 et l'équilibre s'établit pour un courant de charge de plus en plus faible.
Le dispositif fonctionne donc comme un régulateur à palette vibrante commandé par le dégagement gazeux.
La bobine 65 et la résistance 66 jouent le rôle de limiteur de tension, même en l'absence de dégagement gazeux, d'une manière analogue à celle réalisée dans le dispositif de la fig. 4.
Les trois schémas comportent des générateurs de types différents pour mieux illustrer les applications du dispositif régulateur. Chaque schéma peut être réalisé de manière à régler le courant fourni par divers types de générateurs.
La plaquette peut être constituée par un support métallique, une lame d'acier par exemple, sur lequel sont rapportées par collage une ou plusieurs feuilles isolantes préalablement enduites de la couche résistante déjà mentionnée. Différentes dispositions de circuits peuvent être réalisées sur la plaquette proprement dite, permettant ainsi de réaliser les schémas désirés.
Dans une variante, les résistances 11 et 12 peuvent être montées, l'une ou l'autre, ou les deux, sur la lamelle 5 et être ainsi variables et le pont peut comporter un dispositif de réglage initial.