Les indicateurs d'accord

Les indicateurs visuels d’accord 

1) Les indicateurs d’accord au néon:

 Le courant dans un tube néon classique est constitué d’électrons libres et d’ions de gaz positifs qui ont perdu des électrons lors des collisions. Un certain nombre d’ions n’atteignent pas la cathode, car ils redeviennent électriquement des atomes de gaz neutres en captant des électrons dans l’espace. 
Si on applique au tube une tension croissante E à travers une résistance R, en contrôlant la tension U aux bornes du tube et le courant I, on constate que la courbe présente l’aspect tracé sur la figure 1: 

• Partie OA : la tension croît jusqu’à Ua qui est la tension d’amorçage. Celle-ci est une caractéristique du gaz utilisé.
• Partie BC : Une fois le gaz ionisé, la tension aux bornes du tube reste sensiblement constante lorsque le courant varie, c’est la zone d’utilisation.
• Partie CD : Au-delà, la décharge devient disruptive et ne correspond plus à la zone d’utilisation.

Figure 1

2) Les indicateurs d’accord à gaz néon :

Ces dispositifs, fabriqués en Europe par la firme allemande Osram ont équipé les postes plutôt haut de gamme des années d’avant-guerre (1933-38). On en trouvait en particulier dans certains postes Ducretet.
Le tube qui comporte trois électrodes, une cathode froide recouverte d’oxydes émissifs, une anode ainsi qu’une électrode auxiliaire de maintien d’amorçage, est rempli d'un gaz inerte sous faible pression. Une tige de la longueur du tube remplit le rôle de la cathode. L' anode circulaire et une électrode auxiliaire également circulaire se trouvent à la base du tube (figure 2). Le tube peut luire jusqu'aux plus petites intensités grâce à cette électrode auxiliaire qui est chargée de maintenir un pré-allumage. Le courant dans cette électrode ne doit pas dépasser 0,3 milliampère. La hauteur de la colonne lumineuse autour de la cathode est fonction du courant qui traverse le tube, comme le montre le graphe de la figure 3. La position précise de l’accord est engendrée par une variation du courant qui provoque une brusque augmentation de hauteur de la colonne lumineuse (figure 4).

figure 2

figure 3

Figure 4

  
Examinons le schéma de la figure 5 qui correspond au circuit du Ducretet C736. Le potentiomètre de 20 kΩ accessible sur l’arrière du châssis permet de positionner le point de repos de la colonne que l’on fixe à 0,3 mA par exemple pour avoir une hauteur de colonne de 10 mm (figure 3). 
La tension VT en sortie de la résistance de 10 kΩ est égale à 210 V. En tournant le condensateur variable de syntonisation du poste, au passage de l’accord sur une station, l’action de la commande automatique de gain produit une réduction brutale du courant anodique. La tension VT augmente, mais comme la tension aux bornes du tube est maintenue constante par l’ionisation du gaz, le courant dans la 10 kΩ et dans le tube s’accroît, ce qui  provoque un accroissement de hauteur de la colonne lumineuse.

Figure 5

2) L'indicateur à ombre (shadow meter):

Ce dispositif est généralement connecté en série dans le circuit anodique d’un ou plusieurs tubes contrôlés par la CAG. Le mécanisme met en œuvre un aimant permanent en forme de U et une petite lamelle en fer doux montée sur pivots qui est solidaire du système d’indication proprement dit (figure 6).  
Par-dessus l’aimant se trouve un bobinage disposé de telle sorte que le courant qui le traverse produit une induction magnétique Bb dont la direction fait un angle droit avec le champ de l’aimant permanent Ba. Lorsque la bobine est inactive, la lamelle de fer doux tend à fermer l’entrefer de l’aimant en s’alignant sur les lignes de force. Si maintenant la bobine est siège d’un courant, la lamelle de fer doux est soumise à la composition  des deux vecteurs d’induction et s’oriente dans la direction de leur résultante Br. L’angle de la déviation α sera d’autant plus grand que le courant dans la bobine sera important.

  Figure 6

    Figure 7

     Figure 8

La lamelle entraîne dans sa rotation une languette en aluminium (volet) qui occulte graduellement une fenêtre à travers laquelle est projeté l’éclairage d’une ampoule sur un écran translucide (voir les figures 7 et  8). La figure 9 représente le schéma classique que l’on retrouve chez plusieurs constructeurs en 1936-37, tels Lemouzy, Sonora etc., ,dans lesquels le dispositif est en série dans le circuit anodique d’un tube 6D6. En figure 10 on voit la photo d’un indicateur démonté pour une série de mesures sur table afin de tracer le graphe.

                Figure 9

                                                                                                                                                                                   
Figure 10

Il existe aussi des indicateurs plus « dynamiques », datant de la même période et plus sophistiqués d’un point de vue électromécanique, mais reposant sur le même procédé optique, avec une échelle lumineuse produite par un obturateur tournant ou vibrant. Dans ces modèles, l’indicateur prend l’aspect des bargraphs modernes, avec la zone d’ombre située au centre de la fenêtre et deux zones lumineuses symétriques qui s’étendent de part et d’autre (shadowgraphs: Philips, Excelsior en Europe, Philco, Zenith etc. aux USA) .

3) Les inductances à noyau saturé :
 
Ce système se rencontre chez Philips (modèle 536A par exemple) et aussi avec des variantes chez plusieurs constructeurs américains (Westinghouse, General Electric etc.).
Il repose sur le phénomène de saturation d’un circuit magnétique, lorsque le champ magnétisant dépasse une certaine limite.
Examinons cette portion de schéma en figure 11 qui correspond au 536A et que l’on a simplifié pour la compréhension.  Trois bobinages P1, P2 et S sont réalisés sur un noyau de fer saturable. Le transformateur d’alimentation fournit à la lampe une tension de 7 V alternatif 50 Hz à travers l’enroulement S. Le point milieu du secondaire HT est connecté à la masse à travers l’enroulement P1. Ce dernier est par conséquent traversé par la totalité du courant consommé par l’alimentation HT. Le nombre de tours a été déterminé de façon que ce courant provoque la saturation du noyau magnétique. Le courant anodique des deux premiers tubes (AF3 et AK2) qui est contrôlé par la CAG traverse l’enroulement P2. Celui-ci est connecté de telle sorte que l’induction magnétique qu’il engendre se trouve en opposition avec celle de P1.
Sans signal reçu, la tension de CAG est faible et le courant anodique élevé dans les deux tubes AF3 et AK2 réduit la saturation du noyau. L’inductance L de l’enroulement S est donc au maximum de sa valeur de fonctionnement et donne une réactance Lω élevée en série avec l’ampoule. Celle-ci délivre une lueur à peine visible. A l’inverse, lorsqu’un signal est reçu, le courant anodique diminue et le champ magnétisant augmente jusqu’à la saturation et provoque la chute de l’inductance, la tension croît et la lampe fournit une intensité lumineuse supérieure.
Le rôle du condensateur chimique de 16 µF est de supprimer la composante alternative réinduite dans P2 par le courant alternatif de l’ampoule.
Ce procédé progressif, sans commutation devait donner un effet assez agréable.

Figure 11

4) La lampe pilote :

C’était un système pour le moins rudimentaire : une ampoule s’allumait avec un interrupteur actionné par des encoches positionnées sur la circonférence du cadran. La position des encoches devait correspondre aux stations de la région de réception. Il ne s’agit pas là d’un indicateur d’accord au sens propre du terme (marque FADA aux USA).

5) L’indicateur cathodique:

Son apparition sur le marché en 1935 a rapidement sonné le glas des autres systèmes, si bien qu’il demeura l’unique dispositif à équiper les postes à l’aube de la deuxième Guerre Mondiale. 

a) l'oeil magique: Son utilisation a débuté vers 1935. De nombreux récepteurs en furent équipés (6E5 aux USA et le EM1 chez Philips).
Le schéma de la figure 12 permet de comprendre le fonctionnement de l’indicateur. Les électrons, émis par la cathode, dont le flux est contrôlé par la grille, viennent frapper la surface de la cible recouverte d’une matière fluorescente. Sous l’effet de ce bombardement électronique, la matière développe une luminescence (de couleur verte avec un dépôt à base d’oxyde de zinc et de silicate de manganèse). Le tube comprend également une anode munie d’un prolongement métallique en regard de la cible (figure 13). Celle-ci est réunie à la haute tension et l’anode est chargée par une forte résistance (1 à 2 MΩ en général). Avec une grille très négative, le courant anodique est très faible. Dans ces conditions, l’anode est pratiquement au même potentiel que la cible. La surface entière de cette dernière est lumineuse, excepté le petit secteur en regard du prolongement d’anode. Si la tension grille se rapproche de zéro, le courant plaque augmente et la tension anodique diminue. Il existe entre la cible et l’anode un champ électrique important qui chasse les électrons au voisinage du prolongement, d’où une zone d’ombre qui augmente (figure 14).

Figure 12

Figure 13

Figure 14

b) Le trèfle cathodique et autres : Le principe est le même que l’œil magique, mais l’anode comporte quatre prolongements au lieu d’un seul. Il se forme ainsi quatre secteurs d’ombre en forme de trèfle à quatre feuilles. Des indicateurs cathodiques à double sensibilité ont vu ensuite le jour, pour pallier les défauts des premiers, en offrant une meilleure dynamique. Ce sont le tube 6G5 (brochage US) à pente variable et le EM4 (brochage européen) à deux triodes. Ce dernier qui est à double sensibilité, permet l’accord sur les signaux forts ou sur les signaux faibles. Il comporte seulement deux secteurs fluorescents, l’angle de variation de l’un d’entre eux variant plus vite que celui de l’autre. La constitution interne du tube est représentée sur la figure 15. La cible conique est située au sommet. Entre la cathode et la cible se trouvent, en se déplaçant du centre vers l’extérieur, une grille de charge d’espace connectée à la cathode, et deux tiges de déflection diamétralement opposées et connectées chacune à une anode. Le dessus de la cathode est recouvert par un chapeau qui cache la lumière émise par le chauffage. La section amplificatrice se trouve à la partie inférieure avec deux triodes superposées dont les coefficients d’amplification différents sont obtenus grâce à une grille commune à deux pas différents. Le montage d’utilisation est donné sur la figure 16. On remarque sur les caractéristiques de la figure 17 que pour une même valeur de tension grille, l’angle du secteur d’ombre dans la section triode la plus sensible est moins grand, mais la pente de variation est plus élevée. A la tension grille de 0 V correspond un angle de 90°. 
Pendant de nombreuses années, de nouveaux tubes basés sur ce principe ont vu le jour, jusqu’à l’avènement des dispositifs à diodes électroluminescentes (leds) qui a déterminé l’obsolescence de cette technologie.

Figure 15

Figure 16

Figure 17

Les tubes 6AF6 et EM34 qui furent utilisés dans les années 1940-50 sont considérés comme les derniers modèles dont la cible lumineuse est placée à l’extrémité du tube. Des modèles plus modernes apparus dans les années 60, tels les DM70 ou 71, EM84 ou EM87, possèdent une zone lumineuse située dans le cylindre du tube. Cette nouvelle disposition permit dès lors de bénéficier de surfaces actives de plus grandes dimensions. 
Le DM70  avec sorties sur fils possède une structure identique au DM71 à broches.
Les EM84 et EM87 étaient prévus pour les tuners FM. Leur brochage est identique, mais la sensibilité de l’EM87 est supérieure. A l’accord exact, les deux zones vertes se rejoignent. Pour remplacer l’un par l’autre, il suffit de changer la valeur de la résistance d’anode, comme l’indique la figure 18. 
Bien qu’il ne fut, a priori, pas monté dans les postes de radio, citons le EAM86 dont la sensibilité est assez élevée et qui est pourvu d’une diode. Peu connu, il a été créé pour équiper certains appareils de mesure. A noter également le EMM801 qui est en fait la réunion de deux EM84 dans le même tube et qui fut beaucoup utilisé dans les magnétophones et dans les tuners stéréophoniques. Il délivre deux indications : l’accord exact et le type d’émission, mono ou stéréo.

 Figure 18

Figure 19

Figure 20

La figure 19 donne le croquis avec les dimensions de tous ces tubes, la plage d’ombre y est représentée pour une tension grille nulle. La figure 20 rassemble les caractéristiques des principaux modèles, issues du fameux lexique « Radio Tubes » édité par la Société des Editions Radio. 

6) Les indicateurs analogiques:

Ce sont de simples milliampèremètres que l’on trouve sur les récepteurs de trafic ou radioamateurs (S mètres). Il en existe également sur quelques postes de salon des années 30, dans ce cas indicateur d’accord gradué simplement de 1 à 10 (figure 21). Par le fonctionnement de la commande automatique de gain, on obtient sur le cadran du Smètre une graduation qui peut aller de S1 à S9. S9 correspond en Europe à une réception très confortable, soit 50 µV ou 100 µV. Une variation d’un point sur le Smètre équivaut à 6 dB, soit une augmentation de tension dans un rapport 2, ou un rapport 4 en puissance. 
Certains postes de trafic possèdent également un galvanomètre multifonction (mesure de la haute tension, tension filament et niveau de détection). Sur le récepteur AME 7G par exemple l’appareil mesure le courant détecté sur une échelle de 0 à 100µA.     
 
                                                           

Figure 21

7)Quelques montages faciles à installer sur un récepteur:

Indiquons ci-dessous quelques montages que le lecteur aura la possibilité d’installer aisément sur un récepteur existant. L’appareil de mesure peut simplement être monté dans le circuit plaque du dernier amplificateur MF qui est commandé par la CAG. Mais avec un appareil standard, la graduation serait à l’envers, car il est bien évident que dans cette configuration, la polarisation de grille est contrôlée par la CAG. De ce fait, le courant anodique du tube décroît lorsque l’amplitude du signal augmente. Le montage de la figure 22 résout ce problème. Le milliampèremètre est monté dans le pont. La tension de CAG est approximativement une fonction logarithmique du signal, ce qui correspond bien au décibel. Il suffit d’appliquer cette tension à un tube à pente fixe et de mesurer le courant plaque. Un milliampèremètre de 1 à 2 mA pleine échelle convient bien pour cette application. Le fonctionnement est le suivant : lorsque le tube est ôté, l’ajustage de Rajust est tel que la tension aux bornes du milliampèremètre correspond à sa déviation pleine échelle. Replacer le tube, le courant anodique est ajusté par la résistance de cathode de façon à ramener la lecture à 0 (la chute de tension sur la 470 Ω est égale à la chute de tension au point milieu du pont Rajust-470 Ω -56 kΩ . Connecter la CAG, et l’aiguille suivra les variations de cette tension.
Un autre schéma en figure 23 également basé sur l’équilibre d’un pont, le potentiomètre servant à régler le zéro, lorsque la CAG est nulle. L’appareil de mesure est dans ce cas à un potentiel voisin de la masse, ce qui peut pallier des défauts d’isolement. 
Enfin en figure 24 est présenté un montage simple et stable qui est en fait une application du voltmètre électronique à tube. N’importe quelle double triode peut convenir. Le zéro de l’appareil est ajusté par la résistance bobinée de 5 kΩ et la résistance qui relie le curseur à la masse dépend de la sensibilité de l’appareil (entre 10 kΩ et 20 kΩ). 
                         

 Figure 22               

                                                                                                                                               Figure 23                                                         

             Figure 24

En modulation de fréquence, sur les anciens tuners, l’indicateur d’accord est à zéro central. A l’accord précis sur la fréquence, l’appareil doit indiquer 0. L’appareil reproduit la tension délivrée par le discriminateur (démodulateur FM). En cas de désaccord on obtient une  tension positive ou négative pour des fréquences supérieures ou inférieures.
Avec ce procédé de modulation, il n’y a plus aucune relation entre l’accord et l’amplitude du signal reçu car les étages MF travaillent à l’écrêtage. Le niveau du signal est donné par un deuxième appareil de mesure.

Bibliographie:
             Documentation Philips du EM4
             Documentation de service du 536A Philips 
             Revue le Haut-Parleur du 30 octobre 1963
             Fascicule Radio Tubes 13ème édition de E. Aisberg, L. Gaudillat et R. De Schepper édité par la Société des Editions Radio
             Les tubes thermoïoniques par Michel Rostagnat professeur Principal à L’ECE

Daniel Maignan septembre 2022

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