Brevet FR2058375A1 — publié le 19710528

L'invention concerne un type particulier de transducteur permettant d'extraireavec des composants électriques, un point de potentiel entre deux autres, de façon continue en fonction d'un courant de modulation, et propose plusieurs exemples d'application du transducteur. Par tradteur, on entend en --nneral des unités de montage consistant en plusieurs enroulements se trouvant sur un ou plusieurs noyaux ferromagnétioues fonctionnant en partie en saturation. On les emploie dans la technique comme arlificateurs, organes de régulation d'une tension alternative ou pour la modulation d'une tension alternative par une autre. L'invention a pour objet de moduler au moyen d'un transducteur, un générateur alternatif à charge inductive, en particulier à résis tante interne faible sortent sur un transformateur. Ce problème a plusieurs solutions qui fonctionnent d'anrès des princines physiques différents. C'est ainsi qu 'il y a un type dans lequel la variation d'inductance par une pré-aimantation continue est utilisée pour faire fonctionner un transducteur connecté en bobine d'arrêt en série avec une charge inductive utile, par modulation du courant dans la charge. L'inconvenient est que, par suite des nronribts des noyaux ferromagnétiques, la modulation varie fortement avec la température et réagit sur le générateur. Un autre tyne utilise la différence de constitution du flux ma gnétiaue d'un champ haute fréquence et basse fréquence dans un transducteur à trois jambes, polir moduler la fréquence élevée par la tension à basse fréquence et la basse fréquence par une tension de haute fréquence d'une forme de modulation particulière. Ici on s'efforce d'obtenir la réaction d'un circuit magnétisme du transducteur sur l'autre. Toutefois dans de nombreux cas on s'efforce d'éviter de telles réactions. C'est à cela que se rapporte l'invention. Pour obtenir un potentiel intermédiaire situé entre deux points rédéterminés de potentiel différent, on utilise,selon l'invention, un transducteur qui est constitué magnétiquement de deux parties formant chacune un circuit fermé, construites de façon telle que dans une partie passe la somme d'un flux continu et d'un flux de mo modulation; dans l'autre partie la différence des deux, et qu'il se trouve entre les deux parties une fente de forte réluctance magnétique qui empêche le flux de modulation de parcourir un autre chemin magnétique que le flux continu.Selon une autre caractéristiaue de l'invention, il existe sur chaque jambe de chacune des deux parties du transducteur, en plus d'une bobine dite d'induction, un enroulement parcouru par le courant continu et un enroulement parcouru par le courant de modulation. Ici les ampèrgtours des enroulements parcourus par le courant continu et par le courant de modulation, et les courants sont dimensionnés de façon que dans un circuit magnétique les champs produits par ceux-ci soient en sens opposé, de préfé- rence s'annulent, ce qui fait que la bobine d'induction correspondarlt à ce circuit a la valeur d'inductance la plus grande possible.Toutefois dans ce montage il y a une réaction du circuit de sortie (circuit de charge) du transducteur sur l'alimentation en courant continu et en courant de modulation du transducteur. Mais cette réaction n'a qu'un faible effet si l'impédance de sortie du générateur est petite devant l'impédance de charge, ou si les enroulements d'alimentation en courant continu et en courant de modulation sont bloqués. Mais si cette condition n'est pas remplie, il est avantageux d'employer un montage à deux transducteurs, qui est caractérisé en ce que les bobines d'induction des deux transducteurs parcourues par le courant de charge sont connectées chacune en deux points de l'enroulement de sortie, et chacune des deux bobines d'induction est placée de façon à induire à leurs extrémités des tensions redressées par le courant de modulation et pratiouement égales. et que les en roulemem e zodu.lation d us "nus parties des d9 transducteurs, connectées électriquement en série, sont placés de telle façon que les tensions induites dans ces enroulements par les bobines d'induction s'annulent et sont pratiquement égales à zéro aux deux extrémités de ce circuit série. S'il est prévu que dans l'utilisation (charge) le courant modulé est pratiquement une fonction linéaire du courant modulant, il est alors avantageux d'employer, pour le noyau, une matière ferromagné- tique de propriétés telles, et de moduler le transducteur de façon telle, que pour un champ magnétique moyen Hm la perméabilité Fm soit inférieure à un tiers et supérieure à un sixième, de préférence environ un cinquième, de la perméabilité pour la plus faible valeur du champ magnétique apparaissant lors de la modulation. Si l'impédance en courant alternatif du générateur d'alimenta tion n'est pas petite devant l'impédance de charge, il est avantageux de connecter en parallèle sur l'inductance extézrieure du tranE- ducteur une bobine de compensation d'inductance LE et de dimensionner cette~dernière inductance de façon que l'inductince maximale ré sultante li se comporte vis-a-vis de l'inductance L de la charge (er particulier es bobines de déviation d1un appareil de télévision) comte où n2 est le nombre de sires de chacun des deux enroulements 2 de transformateur de même grandeur, auxquels les transducteurs sont connectés, et n1 est le nombre de spires de l'enroulement intermédiaire du transformateur. On obtient ainsi le résultat que, pendant la modulation, l'inductance d'entrée du transformateur alimentant les trarsducleurs et la charge resEFconstantes. Dans une forme de réalisation préférée, au moyen de deux trans- ducteurs alimentés à partir de l'enroulement de sortie d'un trans formateur de tension dtimDulsion, et de deux commutateurs électro noues, on produit en vue d'une régulation par le courant de modulation, une tension continue de sens ouposé- entre deux valeurs extrimes. Dra l'application de l'invention aux caméras de télévision, il est avantagera de connecter à l'enroulement de sortie du transformateur de déviation lignes deux transducteurs placés symétriquement en vue de la régulation automatique d'amplitude, et deux trait ducteurs nlacés de façon symétrique pour la régulation automatique de position de la trame inscrite dans le tube de prise de vue. D-ns le tir. 1 à 8 données à titre d'exemples non limitatif s, l'invention est présentée en détail, ainsi que son application. Toutes les voleurs particulières non indispensables à la compréhension de l'invention ont été omises pour donner une vue d'ensemble nlus claire; les mêmes éléments sont munis des mêmes références dam les différentes figures. La fig. la est une vue schématique de la constitution du flt;i magnétique dans le transducteur selon l'invention. La fig. lb est un graphique expliquant la modulation obtenue avec un transducteur selon la fig. la. La fig. 2 montre un exemple d'application à la modulation d'amplitude du courant de sortie d'un transformateur exempte de réaction. La fig. 3 représente un exemple d'application dans lequel on évite l'effet de la fréquence du transformateur sur les entrées de courant continu et de courant de modulation. La fig0 4, un graphique pour expliauer la fig. 3. La fig. 5, un montage exempt de réaction pour des générateurs d'impédance interne relativement grande. La fig. 6, une application de l'invention à la génération d'une tension continue modulable de différente polarité. La fig. 7, l'application de l'invention à une caméra de télévision en coulaur pour la régulation automatique d'amplitude et de position de la trame. La fig. 8, des formes de réalisation de transducteurs doubles selon l'inventione La fig. la montre la réalisation schématique d'un transducteur selon l'invention. 1 et 1' représentent les deux parties du transducteur séparées magnétiquement par la fente s de grande réluctance magnétique. Sur les jambes de chaque partie, il y a des enroulements 2 et 2' pour l'excitation du champ continu, des enroulement s 3 et 3' pour la production du flux de modulation et des bobines 4 et 4' pour la production d'inductance.Les enroulements de champ continu 2 et 2' sont connectés de façon à produire un flux de même sens, et les enroulements de modulation 3 et 31 sont connectés de façon à produire un flux de sens opposé. les effets des flux sont marqués par des flèches (trait continu pour le courant continu, tireté pour le courant de modulation).Il apparait donc dans la bobine 12 la plus grande inductance et dans la bobine L1 la plus petite inductance : dans la bobine L1 la plus petite inductance, parce que les flux redressés commandent la partie 1 loin dans la zone de saturation; dans la bobine B2 la plus grande inductance, parce que les flux opposés annulent la préaimantation le long de tout le chemin dans t'. S'il n'y avait pas la fente s de grande réluctance magnétique, le flux de modulation (tireté) se fermerait non pas par lee jambes partielles Ia ou Ib, mais directement de la jambe 1 à 1' (en pointillé). Dans Ia et Ib il ne passerait que le flux continu.Mais il en résulterait que le flux utile passant dans t ne pourrait faire passer dans les jambes partielles Ia et Ib qu'un flux limité par le courant continu. On obtiendrait une caractéristique d'aimantation (fig. lb) selon la courbe a et non selon la courbe b . La caractéristique d'aimantation serait donc utilisée à moitié seulement. La fig. 2 montre l'application de l'invention à un circuit pour la régulation électrique d'amplitude du courant de sortie d'un transformateur à charge inductive, telle qu'elle est utilisée par exemple dans une caméra de télévision. 5 représente l'enrou- lement de sortie d'un organe de déviation horizontale,- 6 et 7 deux transducteurs selon l'invention dont les bobines d'inductance commandées 8 et 9 sont connectées aux bornes tO et 11 du transformateur de sortie, de même que les inductances 12 et 13 aux bornes 14 et 15. Les extrémités libres des inductances sont réunies par naires (16 et 17); et en ces points sont raccordées les bobines de déviation horizontale 18. les enroulements d'entrée t9 sont alirentés en courant continu, les enroulements d'entrée 20 en courant de modulation.Les enroulements partiels sont réunis de façon à Droduire les flux marqués (flèches en trait continu) et #M (flèches en tireté). tes bobines de déviation 18 neuvent être connectées avec cette disDosition entre les bornes de transformateur 11 15 et 8 - 14, suivant celle des inductances qui est sursaturée. Brais selon le rapport d'inductance des bobines du transducteur, elles neuvent être connectées selon la formule : La formule fournit les valeurs extrêmes nt + Lt max. + climax. di F nî+n2 B2min. LK (B dt - tîmax. + tîmax. + + - (1 ax. 1 + î2min. 1 1K et nl + Il min0 + ILmin. di n B2max. 1K dt in. L ~ 1 + tîmin. + Llmin. + + (C) l2max. 1 7K et une valeur moyenne pour laquelle L1 = L2 = Lmoyenne , est : ni + 1 + Bmo en {diA ~ t n1+n2 LK tN oyen L 1 + 1 + .Lmoy-(1, L\ (D) où I,1 et L2 sont les inductances de transducteur opposées, B est l'inductance de la charge, LK/2 est l'inductance des bobines de compeneation subdivisées, et n1 et n2 sont les nombres de spires du transformateur représentés sur la fig. 5. tes valeurs intégrales i/t sont proportionnelles à di/dt. (di/dt)max./ (di/dt)min. est plus petit que 1 + n2/n1. Un exemple chiffré peut montrer que dans une forme de courbe de y ou L en fonction -de H, dans laquelle à un H moyen correspond un = max. , on peut obtenir approximativement une rela 5 -tion linéaire di/dt = f (R) ou i/t = fl (H). Cela peut être obtenu bien entendu avec la courbe naturelle = f (R). Exemple : n2 ; nI = 0835 > d 0.835+10+1.11 10 ni = 02 ; ~ton = 0,835 i dax. ax.= + (1+11) 1K ~ t 1 = 1 ( di t ~~~~~~~~~ B 1+2 nl~ T 1+2.5 11 U wtmin.= 6LI 640(1+11) ( =-- ( 00\ L = 600 jti Hy ) XdiX {diX LE = 36 P Hy 2 tdtJrD + t5)mRx = 0 0,95 tlmax.= 40 P Hy ) ( + 0.83ss+1+8/36 = 0,95 l2min.= .4 y Ho ') moyen L 2+ g0-0- (1+11) Imoyen = 45 P Hy ) -5 On emploie deux transducteurs pour empêcher l'apparition d'une tension venant du transformateur de sortie sur les bornes d'alimentation 20 de l'enroulement de modulation, et d'une tension de modu latin dans le transformateur et dans les bobines de déviation. Des fig. 3 et 4 il ressort la façon dont les tensions induites venant du transformateur se compensent dans les enroulements de courant continu et de modulation. La fig. 3 montre l'état dans lequel les circuits intérieurs du transducteur sonts3mES ou dans lequel ses inductances de bobines sont très faibles. La fig. 4 montre de quelle polarité se forment les tensions de la courbe non saturée et se compensent sur les entrées de courant continu et de modulation. Comme les courants de modulation dans les bobines d'induction et sur les bornes du transformateur engendrent des tensions opposées, cela n"a pas d'effet sur les bobines de déviation. la modulation selon la fig. 2 fonctionne de façon satisfaisante seulement quand l'impédance interne du générateur est très petite devant l'impédance 18. Si ce ntest pas le cas, la variation d'impédance du côté primaire du transformateur de sortie a un effet défavorable sur la régulation. Si par exemple dans une valeur extrême de modulation (amplitude petite) les bobines de déviation 18 sont reliées aux bornes Il et 15 de la fig. 2, par la transformation à la sortie du transformateur, son inductance primaire est augmentée, d'où il résulte que la tension primaire sur le transformateur augmentez Mais cela joue à l'encontre de la diminution d'amplitude recherchée. le montage selon la fig. 5 (dans laquelle, pour donner une meilleure vue d'ensemble, on n'a pas dessine les enroulements de courant continu et de modulation) élimine cet inconvénient. Ici les bobines extérieurs d transducteur 8 et 12 sont shuntées par des bobines d'inductance LK/2, qui sont dimensionnees de façon que l'augmentation d'inductance décrite soit de Y'oiveau abaissée par la mise en parallèle de LK/2 aux bornes 10 et 11, et 14 et 15. Cela est obtenu pour le dimensionnement : où L1/2 est l'inductance résultante de l'inductance maximale de transducteur Iman. et de l'inductance de compensation LE/2, n2/2 est le nombre de spires de l'enroulement du transformateur pour raccordenent au transducteur et n1 est le nombre de spires internes La profondeur de modulation réalisable est un peu plus petite que n2/(n2+nî). Le montage de la fig. 5 ne permet pas seulement la modulation pour une impédance interne du générateur très faible, mais aussi il maintient l'inductance primalre constante, de sorte auton pert connecter au même transformateur de sortie plusieurs systèmes de régulation d'amplitude, sans nue la régulation d'un système rar-isse sur les autres systèmes. cella est important, par exemple ucur a régulation automatique d 'amplitude des courants de déviation dans les trois systèmes de déviation d'une caméra de télévision en couleur qui doivent être alimentés par le même transformateur et etre réglés indépendamment de leurs amplitudes diver sesO La fig. 6 montre un autre exemple d'application de l'invention: la production d'un courant de déplacement de trame commandée électriquement par un courant de modulation au moyen de transducteurs et de commutateurs électroniques à partir d'un transformateur de tension d'impulsion. les bobines d'inductance 21 et 22 sont reliées à une borne 23 du transformateur qui fournit par exemple des impulsions négatives, les autres bobines 24, 25 à une borne 26 du transformateur qui fournit des impulsions positives. tes commutateurs électroniques 27, 28 sont des transistors et fonctionnent de telle façon au'ils sont rendus conducteurs dans les deux sens par une impulsion (positive). Ils chargent ou déchargent un condensateur 29 aux potentiels régnant sur les points 30 et 31.S'il passe dans les transducteurs des courants de modulation qui sursatu rent les noyaux des bobines 24 et 22, les commutateurs électroni -ques du transformateur d'impulsion du côté gauche du condensateur transmettent, conformément à la tension instantanée régnant sur la borne 26 du transformateur, un potentiel positif, et sur le c8té droit un potentiel négatif. Si le courant de modulation amène les noyaux des bobines 21 et 25 à la saturation, un potentiel négatif est tranç mis du c8té gauche, et un potentiel positif du coté droit. S'il ne passe pas de courant de modulation dans le transducteur, les inductances des bobines de transducteurs sont égales. Il ntv a pas de tension transmise au condensateur. Ici aussi l'application de deux transducteurs atteint le but d'eviter une influence de la tension du transformateur sur les entrées de courant continu et de modulation et une influence de la tension de modulation sur le condensateur de charge 29. La fig. 7 montre la disposition simultanée des deux exemples exposés ci-dessus dans une caméra de télévision en couleur dans laquelle on emploie l'amplitude et la position des trames en vue d'un réglage automatique du reeouvrement des trois trames couleur. La génération de la tension de modulation serait en-dehors du cadre de cette invention. Dans les exemples conformes à l'invention décrits, il ressort que dans de nombreux cas il est avantageux de réunir une paire de transducteurs en une unité de construction La fig. 8 montre deux exemples de réalisation de telles unités de construction avec des noyaux en forme de pot. Dans la fig. 8a, on emploie deux noyaux en forme de pot 31 qui sont séparés par une fente s et sont fermés magnétiquement par un couvercle 30. les bobines en forme de haricot 32 à trois enroulements sont sur les Jambes extérieures des noyaux. Dans la fig. 8b on emploie quatre noyaux en forme de pot avec deux couvercles 30, qui sont également séparés par une fente s. Ici on a besoin de quatre bobines rondes 33 à trois enroulements. les flux marqués déterminent la liaison des bobines. Dans la fig. 8b, deux bobines placées symétriquement par rapport à la fente doivent être chaque fois réunies en un transducteur. les noyaux en forme de pot sont particulièrement adéquats parce qu'ils ont une courte longueur de noyau IF, et comme on a B = F H ou ni = Bmax.lF on parvient, avec un petit nombre d'ampère-tours d'excitation nij à obtenir la valeur Bmax. prédéterminée. REVENDICATIONS.- 1. Montage pour la production d'un potentiel intermédiaire situé entre des points prédéterminés de potentiel différent avec utilisation d'un transducteur, caractérisé en ce que le transducteur se compose magnétiouement de deux parties formant chacune un circuit fermé, qui sont constituées de telle facon que dans une partie il passe la sommé d'un flux continu et d'un flux de modulation, dans l'autre partie la différence des deux, qu'entre les deux parties il y a une fente de forte réluctance magnétique qui empêche que le flux de modulation traverse un autre chemin magnétique que le flux continu, et que sur chaque jambeffle chacune des deux parties du transducteur il y a,en plus d'une bobine dite d'inductance , un enroulement parcouru par le courant continu et un enroulement parcouru par le courant de modulation0 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un dimensionnement tel des nombres d'ampère-tours des enroulements parcourus Bar le courant continu et des enroulements parcourus par le courant de modulation, que dans un circuit magnétique les champs produits par ceux-ci sont de sens opposé,de préférence s'annulent. 3. Montage à deux transducteurs selon la revendication 1, dans lequel un courant extrait de l'enroulement de sortie d'untransformateur et appliqué à une utilisation inductive, par exemple à des bobines de déviation, doit être modulé, caractérisé en ce que les bobines d'induction des deux transducteurs parcourues par le cou rant de charge sont connectées chacune à deux points de 11 enroule- ment de sortie et chacune des deux bobines d'induction est placée de telle façon qu'à leurs extrémités des tensions de même sens et pratiouement de même intensité sont induites par le courant de modulation, et que les enroulements de modulation des deux parties des deux transducteurs oonnectés électriquement en série sont placés de telle façon que les tensions induites à leur intérieur par les bobines d'induction s'annulent et sont pratiquement égales à zéro aux deux extrémités de ce circuit série. 4. Transducteur selon les revendications I et 2, caractérisé en ce quAon emploiegpour le noyau,une matière ferromagnétique de propriétés telles, et le transducteur est conformé da façon telle, que pour un champ magnétique moyen la perméabilité est plus petite qu'iin tiers et plus grande qu'un tizième, de préférence un cinquie- me de la perméabilité pour la valeur minimale du champ magnétique apparaissant lors de la modulation. So Montage à deux transducteurs selon les revendications t et 2, caractérisé en ce que les bobines de transducteur extérieures connectées au transformateur sont dimensionnées de telle façon que l'inductance maximale résultante L1 se comporte vis-à-vis de l'inductance L de la charge, en particulier les bobines de déviation d'un appareil de télévision, comme : où n2/2 est le nombre de spires de chacun des deux enroulements de transformateurs égaux auxquels les transducteurs sont connectés, et nl est le nombre de spires de l'enroulement du transformateur nlacé entre les deux. 6. Montage à deux transducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moyen de deux transducteurs alimentés par l'en- roulement de sotie d'un transformateur de tension d'impulsion et de deux commutateurs électroniques qui sont commandés par le même transformateur d'impulsion, il est créé,par le courad-de modulation, une tension continue entre deux valeurs extrêmes de sens opposé pour des buts de réRulation. 7. Montage de transducteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans une caméra de télévision sont connectés, à l'enroule- ment de sortie du transformateur de déviation lignes, deux transducteurs de façon symétrique dans le but de la régulation automatique d'amplitude, et deux transducteurs placés de façon symétrique dans le but de la régulation automatique de position de la trame inscrite dans le tube de réception. 8. Transducteurs selon la revendication 1, caractériss par la conformation en noyau en forme de pot fendu avec bobines en forme de haricot sur les jambes extérieures du noyau.