Brevet FR2488442A1 — publié le 19820212

24e8l442 La présente invention concerne un dispositif de com- mande pour tube cathodique et a spécialement pour objet des systèmes permettant de commander un appareil de soudure à tube cathodique Il est actuellement d'usage de commander le courant fourni à la cathode d'un tube cathodique par l'inter- médiaire d'une série de résistances dont la valeur ohmique est sélectionnée en manoeuvrant un commutateur rotatif donnant des variations graduées de courant. Un tel dispositif manque de sensibilité et de progres- sivité en passant d'une valeur de puissance à l'autre. On sait également réaliser des variations de puissance assez progressives en connectant un tube électronique entre la borne de sortie de puissance du tube catho- dique et un élément de référence, et en utilisant la différence éventuelle pour modifier le potentiel rela- tif de la grille du tube cathodique. Mais cette mé- thode ne tient pas compte d'effets secondaires tels qu' une émission de grille du tube cathodique ou d'une fuite de courant d'alimentation, pouvant affecter le courant réel du faisceau d'électrons. La présente invention vise à réaliser un dispositif perfectionné de commande d'un tube cathodique. Le dispositif de commande de tube cathodique conforme à la présente invention comprend des organes d'entrée qui seront connectés entre une source de courant à haute tension et le filament d e c a t h o d e d'un tube cathodique, des organes formant un chemin de retour qui seront connectés entre ledit filament 24 à8 442 et ladite source de courant à haute tension, une chalnede résistances de polarisation connectée entre lesdits organes d'entrée et lesdits organes de retour, une triode dont la cathode est connectée, par une prise-mobile, à la chaîne de résistances de polarisa- tion et dont l'anode est connectée auxdits organes d'entrée, un contrôleur de courant connecté entre ladite anode et ledit f i il a m-e.n t d e ca- thode du tube cathodique, des organes de détection d'une circulation éventuelle de courant dans ledit contrôleur et'de dérivation d'un signal de tension correspondant audit courant, un potentiomètre de commande, des organes totalisateurs additionnant la- dite tension dérivée et le potentiel dudit potentio- mètre de commande, et des organes dérivant de cette somme un second signal, ces derniers organes étant connectés à la grille de la triode de façon à en faire varier son potentiel par rapport au potentiel de sa cathode tel qu'établi par lachaîne de résistances de polarisation et à permettre ainsi de faire varier l'arrivée de courant- au filament du tube cathodique. De préférence, le contrôleur de courant comprendra une diode photoémettrice. Les organes détecteurs de circulation de courant dans ledit contrôleur et de dérivation d'un signal de ten- sion lui correspondant pourront comprendre un tube photoconducteur et un photodétecteur, ledit tube pho- toconducteur transmettant la lumière émise par la diode photoémettrice, sous l'action du courant le parcourant, audit photodétecteur qui transforme cette lumière en une tension dont la grandeur est propor- tionnelle à l'intensité de la lumière. -2488442 De préférence, le signal de sortie du photodétecteur àréglage sera amplifié par un amplificateur de gain/therM7i Ue Les organes dérivant un second signal servant à faire varier le potentiel de grille de la triode compren- dront une seconde source de courant appropriée à rece- voir le signal de sortie des organes totalisateurs de de façon à produire une circulation de courant, et un second ensemble comportant un contrôleur de courant, un tube photoconducteur et un photodétecteur dont le signal de sortie sera amplifié, monté en série avec la grille de la triode L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisa- tion représenté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure est un schéma de montage d'un circuit de commande d'un tube cathodique conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue perspective d'un module de commande de tube cathodique conforme à l'invention La figure 1 montre un tube cathodique 10 dont le fila- ment d e c a t h o-d e 12, chauffé par des moy- ens électriques (non représentés), est connecté, par un conducteur 16, à une source de courant d'alimenta- tion 18 immergée dans un bain d'huile 20 pour éviter la production d'un arc électrique à haute tension. Lorsque le dispositif fonctionne, la grille 13 du tube cathodique est à un potentiel électrique fixe d'envi- ron -150kV qui lui est appliqué par le conducteur 14, et le flux d'électrons 22, émis par le filament de cathode 12, est accéléré par l'anode 24 et dirigé de la façon habituelle sur une pièce à usiner 26, le cir- cuit de travail étant fermé par le conducteur 28 me- nant à la borne positive de la source de courant d'a- limentation 18 Les lignes 14 et 16 sont réunies par une pluralité de résistances de polarisation 30 qu'un contact mobile 32 connecte à la cathode 34 d'une triode thermionique 36 dont l'anode 38 est connectée en 40 à la ligne d'en- trée 16 du filament 12 Un contrôleur de courant 42, constitué dans l'exemple représenté par une diode photoémettrice, est inséré dans la ligne 16 de façon à indiquer le courant qui y circule pour gagner le filament 12. Un tube poto- conducteur 44 est monté de façon qu'une de ses extré- -mités soit proche du contrôleur de courant 42 et que son autre extrémité, saillant de la cuve à huile 20, soit proche d'un photodétecteur 46 Lorsque la diode 42 émet de la lumière en fonction d'un courant la traversant, le photodétecteur 46 per- çoit cette lumière et engendre une tension dépendant de l'intensité lumineuse et qu'il transmet, par un amplificateur 48 et une résistance 50, à une jonction totalisatrice 52 La diode 42 et le photodétecteur 46 sont affectés par les variations de température. La diode 42 devra donc comporter un circuit compensateur (non représenté) et l'amplificateur 48 devra être du type à gain fixé et réglage thermique L'autre c8té de la jonction totalisatrice 52 reçoit une tension provenant d'une console 54 manoeuvrée par l'opérateur et comprenant un commutateur sélecteur de mode de commande 56 ayant pour fonction de sélection- ner le mode primaire de fonctionnement de l'appareil L'exemple décrit ici comporte quatre modes a) avec source externe 58: ce mode transfert la com- mande à une tension d'entrée externe-pouvant provenir, par exemple, d'un générateur de forme d'onde ou de toute autre source de tension appropriée à fournir un courant de commande. b) avec générateur d'impulsions 60: la fréquence d'impulsions est réglable de 1 à 100 cycles/seconde par échelons de 1 cycle, avec réglage de la largeur d'impulsions de 10% à 90% du régime permanent par échelons de 1%. Cette entrée pourrait comporter éga- lement une entrée de commande de pente 62, c'est à dire une entrée faisant varier le rapport crête/cré- neau de chaque impulsion de façon que, lorsqu'on uti- lise par exemple l'appareil à la soudure d'une pièce annulaire, le nombre de mises en application du fais- ceau du tube cathodique au début et à la fin del'opé- ration varie de façon à maintenir au minimum les va- riations de température sur la pièce. Cette techni- que élimine le risque de fissuration de la pièce Un appareil permettant de réaliser les variations du rapport crête/créneau est décrit et revendiqué dans le brevet britannique 1.331.113 c) avec régime permanent du faisceau: ce mode utilise un potentiomètre de commande 64 pour régler le courant du faisceau d) avec étalonnage du faisceau: dans ce mode, la boucle fermée est rompue et le. circuit ouvert ainsi réalisé empêche les réglages du potentiomètre de cor- respondre à ceux de l'ampèremètre. Quel que soit le mode de signaux d'entrée choisi au commutateur 54, le signal d'entrée est acheminé, par le potentiomètre de commande 64, l'amplificateur 66 et la résistance 68, à la jonction totalisatrice 52 La résistance 50 est polarisée par rapport à la résis- tance 68 de façon à donner un gain plus élevé au signal de réaction provenant du photodétecteur 46 qu'à celui provenant de l'amplificateur 66. Dans l'exemple repré- senté, ce gain est de l'ordre de 800/1. Les deux signaux d'entrée arrivant à la jonction 52 sont transmis à l'amplificateur totalisateur 72 dont le signal de totalisation est ensuite inversé par l'inverseur 74. Ce signal inversé est ensuite trans- mis, sous forme de tension, au contrôleur de courant 76 d'une seconde source d'alimentation dont le circuit comporte une seconde diode photoémettrice 78. On voit que les fluctuations de la circulation du cou- rant dans le contrôleur de courant 42 engendreront des fluctuations de la circulation du courant dans la di- ode photoémettrice 78 et feront varier le degré de l'intensité lumineuse de cette diode 78. La lumière émise est transmise, par un second tube photoconduc- teur 80, à un second photodétecteur 82 et convertie en une tension qui sera transmise, par les amplifica- teurs 84, 85 et le transistor tampon 86, à la grille 88 de la triode thermionique 36. L'effet de cette disposition est qu'en cas de chute inopportune du courant perçu par le contrôleur 42, la grille 88 de la triode deviendra, en fin de compte, plus positive que sa cathode 34, ce qui fera croître le courant tra- versant la triode pour parvenir au conducteur 16 me- nant à l'entrée du filament decathode 12 du tube ca- thodique. Par contre, une augmentation inopportune du courant traversant le contrôleur 42 rendra la grille 88 plus négative que la cathode 34 de façon à réduire le courant traversant la triode 36, donc celui parvenant, par le conducteur 16, au filament 12. Le dispositif de commande décrit ci-dessus est conçu de façon à s'adapter, sous forme d'un module, dans des appareils existants à faisceau d'électrons, tels que ceux utilisés pour la soudure; c'est un module de ce genre qui sera décrit ci-après en se référant à la figure 2 Le transformateur 118 comporte des douilles 90, 92 fixées à sa partie supérieure avant son immersion dans un bain d'huile 20. Un châssis inférieur 94 est placé ensuite dans la cuve à huile.-Ce châssis infé- rieur 94 comporte une partie supérieure plane 96 dans laquelle a été découpée une ouverture 98 de façon à pouvoir être traversée par la partie inférieure d'un module 100 Ce module 100 comporte une botte noire inférieure 102 contenant la triode 36, le contrôleur 42, l'extrémité réceptrice du tube photoconducteur 44, l'extrémité de sortie du tube photoconducteur 80, le photodétecteur 82, les amplificateurs 84 et 85, et le transistor tampon 86. Ce module 100 comporte également une botte noire supérieure 104 renfermant l'extrémité de sortie du tube photoconducteur 44, le photodétecteur 46, l'amplificateur 48, les résistances 50 et 68, la jonc- tion totalisatrice 52, le totalisateur-72, l'inverseur 74, la seconde source de courant d'alimentation 76, la diode photoémettrice 78 et l'extrémité réceptrice du tube photoconducteur 80. Les bottes noires 102 et 104 sont maintenues écartées l'une de l'autre par des isolateurs rigides 106 et 108 se terminant, à leur extrémité inférieure, par des éléments de connexion (non représentés) appropriés à s'introduire dans les douilles 90 et 92 du transfor- mateur 118. La botte noire supérieure 104 comporte un point de connexion 110 destiné à recevoir une fiche 112 réunissant, par un cAble 114, la console 54 de la figure 1 et le module 100 Le montage du module 100 dans le-transformateur con- siste simplement à abaisser ce module à travers l'ou- verture 98 et à enfoncer les extrémités inférieures des isolateurs 106 et 108 dans leurs douilles respec- tives 90 et 92. Ceci a pour effet de connecter la source de courant continu à haute tension (jusqu'à kV) au circuit du tube cathodique et d'amener une plaque 116, située à la partie inférieure de la botte 9, noire 104, à obturer l'ouverture 98 de façon à clore le bain d'huile 80. La botte noire inférieure 102 se trouve ainsi immergée dans l'huile tandis que la boîte noire supérieure 102 reste à l'extérieur. La seule connexion entre les deux bottes noires, en vue du fonctionnement du dispositif, est constituée par les tubes photoconducteurs 44 et 80. Il s'ensuit que, bien que le courant électrique circulant dans la botte noire inférieure 102 amorce la circulation de courant électrique dans la botte noire supérieure 104, il n'existe entre ces deux boites aucune connexion élec- trique. Cette connexion est assurée par des signaux lumineux et l'appareil offre ainsi une gr nde sécurité d'emploi. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de tube cathodique comprenant des organes d'entrée de courant électrique connectés entre une source de courant d'alimentation à haute tension et le filament d e c a.t h o d e d'un tube cathodique, des organes établissant un chemiki de retour de courant électrique jusqu' à la source de courant d'alimentation à haute tension pendant le fonctionnement du tube cathodique, -et une chaîne de résistances de polarisation connectée entre les- dits organes d'entrée et de retour de courant élec- trique, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une triode (36) dont la cathode (34) est connectée, par une prise (32), à la chaîne de ré- sistances de polarisation (30) et dont l'anode (38) est connectée auxdits organes d'entrée de courant électrique (16), un contr8leur de courant (42) con- necté entre ladite anode (38) et ledit filament d e c a t h o d e (12) du tube cathodique, des organes de détection d'une circulation éven- tuelle de courant dans ledit contrôleur (42) et de dérivation d'un signal de tension correspondant au- dit courant, un potentiomètre de commande (64), des organes totalisateurs (70) additionnant ladite tension dérivée et le potentiel dudit potentiomètre de commande, et des organes (82) dérivant de cette somme un second signal, ces derniers organes (82) étant connectés à la grille (88) de la triode de façon à en faire varier son potentiel par rapport au potentiel de sa cathode tel qu'établi par la chaîne de résistances de polarisation (30) et à permettre ainsi de faire varier l'arrivée de cou- rant au filament (12) du tube cathodique. 24 8442 2. Dispositif de commande de tube cathodique selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le contr8- leur de courant (42) comprend une diode photoémet- trice. 3. Dispositif de commande de tube cathodique selon la Revendication 2, caractérisé en ce-que lesdits or- ganes de détection de circulation de courant et de dérivation d'un signal de tension correspondant comprennent un tube photoconducteur (44) et un photodétecteur (46), ledit tube photoconducteur transmettant la lumière émise par la diode photo- émettrice, sous l'action du courant le parcourant, audit photodàtecteur qui transforme cette lumière en une tension dont la grandeur est proportionnelle à l'intensité de la lumière 4. Dispositif de commande de tube cathodique selon la Revendication 3, caractérisé en ce que le -signal- de sortie du photodétecteur est amplifié par un amplificateur de gain à réglage thermique (48) 5. Dispositif de commande de tube cathodique selon une quelconque des Revendications 1, 2,-3 ou 4, caractérisé en ce que les organes dérivant un se- cond signal servant à faire varier le potentiel de grille de la triode (36) comprennent une seconde source de courant d'alimentation (76) appropriée à recevoir le signal de sortie des organes totali- sateurs de façon à produire une circulation de cou- rant, et un second ensemble comportant un contrt- leur de courant (78), un tube photoconducteur (80) et un photodétecteur (82) dont le signal de sortie sera amplifié, monté en série avec la grille (38) de la triode.