FR2470506A1 - Dispositif de freinage d'un moteur de rotation, et lecteur de videodisque comprenant un tel dispositif - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES CIRCUITS DE COMMANDE DES LECTEURS DE VIDEODISQUE, QUI PERMETTENT DE CONTROLER LE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR DE ROTATION. ELLE CONSISTE, DANS UN CIRCUIT MUNI D'UN DISPOSITIF DE CONTROLE TACHYMETRIQUE A ROUE OPTIQUE 106, A SUBSTITUER A LA TENSION DE COMMANDE DE VITESSE UNE TENSION FIXE DE FREINAGE RAPIDE, ET A SUPPRIMER CETTE TENSION DE FREINAGE LORSQUE L'ON DECELE L'ARRET DU MOTEUR 101. ELLE PERMET DE REALISER DES LECTEURS DE VIDEODISQUES QUI N'ENDOMMAGENT PAS LE DISQUE AU MOMENT DE L'ARRET DE CELUI-CI.

Description

La présente invention se rapporte aux dispositifs de freinage d'un moteur -de rotation d'un lecteur de vidéodisque. Un tel lecteur permet de reproduire les informations inscrites sur les supports d'enregistrement connus sous ce nom de vidéodisque. L'invention concerne également les lecteurs de vidéodisque qui comprennent un tel moteur commandé par un tel dispositif.

Dans la demande de brevet français NO 79.25466 déposée le 12.10.1979, on a décrit un dispositif de commande de rotation d'un lecteur de vidéodisque qui permet de maintenir la vitesse de rotation de celui-ci avec une stabilité remarquable et une adaptation automatique aux différents formats de disques utilisés. Toutefois, ce dispositif de commande ne comporte pas de moyens particuliers pour prévoir l'arrêt et le freinage du disque. Pour cela, dans les réalisations pratiques on utilise un simple commutateur qui supprime l'arrivée de la tension sur le moteur.

Dans le cas où le disque utilisé est un disque souple la séquence d'arrêt de sa rotation est très critique. En effet, lors de la lecture le disque vole à une distance très faible d'un plan de stabilisation fixe. Lorsque la vitesse diminue pour s'arrêter le disque a tendance à plier et risque donc de venir frotter contre le plateau formant plan de stabilisation. Pour limiter au maximum ces frottements et les conséquences désastreuses qui en découlent il faut freiner très énergiquement le disque jusqu'à l'arrêt complet de sa rotation pour minimiser la durée de ce ralentissement.

Si l'on utilisait une boucle tachymétrique contenant par exemple une génératrice tachymétrique on pourrait freiner le moteur en appliquant une tension de consigne nulle, à condition toutefois que l'amplificateur de puissance-soit bidirectionnel aussi bien en courant qu'en tension.

Dans le dispositif utilisé dans la demande debrevet citée plus haut toutefois le capteur tachymétrique est un capteur optique qui ne permet pas de discerner le sens de rotation du disque puisque le signal fourni est le même à vitesse constante que le disque tourne dans un sens ou dans un autre. Lorsque l'on utilise un dispositif de commande, l'invention propose un dispositif de freinage d'un moteur de rotation, du type comprenant des moyens de mesure de la vitesse de rotation du moteur permettant de délivrer au moins un signal d'erreur, et des moyens permettant d'alimenter le moteur de rotation sous la commande de ce signal d'erreur, principalement caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commutation permettant de substituer à ce signal d'erreur un signal de freinage de valeur fixée, des moyens permettant de détecter le ralentisserment à une valeur déterminée de la rotation provoqué par le freinage, et des moyens permettant d'interrompre l'action de ce signal de freinage lorsque la valeur déterminée du relentissement est atteinte.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif et faite au regard des figures annexées ci-après
- la figure 1, qui représente le diagramme schématique d'un dispositif de contrôle et de freinage d'un moteur de rotation d'un lecteur de vidéodisque ;
- la figure 2, qui représente un exemple de réalisation du dispositif de la figure 1.

Dans le lecteur du vidéodisque qui est représenté de manière schématique en figure 1, un moteur de rotation 101 entraîne un vidéodisque 102.

Le signal de lecture de ce vidéodisque obtenu par l'intermédiaire de la tête de lecture et de traitement 103 permet d'obtenir à partir d'un comparateur de phase 104 et d'un générateur de signal de référence 105, un signal d'erreur qui mesure les variations de vitesse instantanées de rotation du disque.

La vitesse moyenne de rotation du disque est obtenue à partir de la roue optique 106 qui, en modulant la lumière émise par une source 107, génère un signal alternatif dans un détecteur 108. Ce signal alternatif, après mise en forme dans un circuit 109, permet d'obtenir une tension proportionnelle à la fréquence dans un convertisseur fréquence/tension 110.

Cette tension est comparée dans un comparateur 111 à un signal de référence REF et le signal résultant, après passage dans un circuit correcteur et intégrateur 112, mesure l'écart de vitesse moyenne de rotation du vidéodisque.

Les signaux provenant du comparateur 104 et du
Correcteur 112 sont additionnés dans un additionneur 113 après avoir franchi respectivement les interrupteurs 118 et 119.

La tension de sortie de l'additionneur 113 commande un amplificateur de puissance 114 qui alimente le moteur 101 pour maintenir la vitesse de rotation de celui-ci constante et égale à la valeur désirée.

Un circuit 115 de rétroaction permet de mesurer la tension appliquée au moteur 101 par l'amplificateur 114 et d'appliquer à cet amplificateur 114 un signal de correction qui modifie le gain de celui-ci De cette manière, on maintient constante la fonction de transfert du dispositif de commande du moteur quel que soit le format du disque utilisé
Pour commander l'arrêt du moteur 101 un signal STOP commande l'ouverture des interrupteurs 118 et 119.

L'amplificateur de puissance 114 ne reçoit plus alors de signal sur son entrée et coupe l'alimentation du moteur 101. Si le dispositif se limitait d ces organes, le moteur 101 n'étant plus alimenté s'arrêterait lentement sous l'action des forces de frottement et la phase de ralentissement du disque serait très lente, multipliant les risques de contacts accidentels et de détériorations du disque.

Pour que le moteur s'arrête très rapidement, il faut l'alimenter par une tension de freinage qui tende à l'entraîner à l'envers de son mouvement précédent. Pour cela, on applique à l'entrée de l'amplificateur 114 une tension de commande de freinage V qui lui arrive par l'intermédiaire d'un interrupteur 120 et du sommateur 113.

Il faut lorsque le moteur s'arrête, supprimer toute alimentation afin qu'il ne redémarre pas en sens inverse sous l'effet de la tension de freinage.

Pour cela, l'interrupteur 120 est tout d'abord fermé lorsque l'on commande l'arrêt du disque par le signal STOP, puis il s'ouvre lorsque le disque s'arrête complètement.

L'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 120 se font sous la commande d'un circuit 117 lequel fonctionne de manière bistable. Sous l'effet du signal stop, ce circuit de commande passe dans un premier état où il ferme l'interrupteur 120 et sous l'action d'un signal de détection de vitesse nulle du moteur 101, il repasse dans un état où il ouvre l'interrupteur 120.

Ce signal de détection de vitesse nulle du moteur 101 est fourni par un circuit de détection 116 qui est connecté à la sortie du circuit 109 de mise en forme des impulsions du détecteur 108.

Ce circuit 116 mesure la fréquence des impulsions tachymétriques et il déclenche le signal de vitesse nulle lorsque ces impulsions ne se reproduisent qu'avec une période très lente, par exemple 30 ms.

Dans un exemple de réalisation représenté en figure 2 le signal provenant de la cellule photoélectrique 108 au point 1 de la figure 1, est appliqué à un circuit intégré 1C1 par l'intermédiaire d'un condensateur C1 et d'une résistance R1. Ce circuit 1C1 fonctionne en inverseur écrêteur et assure la mise en forme réalisée sur la figure 1 parle circuit 109.

Le signal en sortie de 1C1 est appliqué à un circuit composé d'un transistor T1 connecté à deux résistances R2 et R3, à deux condensateurs C2 et C3, à quatre diodes D1 à D4 et aux pôles + et - de la source de tension E1. Ce transistor T1 ainsi connecté réalise une conversion fréquence-courant jouant le même rôle que la conversion fréquence-tension du circuit 110 de la figure 1, et délivre sur une charge quasi nulle un courant proportionnel à la fréquence du signal carré en sortie du circuit IC . Cette charge quasi nulle est constituée par ltentrée inverseuse d'un amplificateur différentiel TC2.

Cet amplificateur 1C2 connecté à l'aide des résistances R4 à R7 et des condensateurs C4 à C5, permet de comparer le courant ainsi fourni par le circuit de conversion fréquence-courant au courant fourni par une source de référence REF obtenue à partir de la tension d'alimentation - E1 à l'aide de la résistance variable P1.

Les organes de contre-réaction connectés à ce circuit 1C2 permettent une correction de la courbe de réponse.

Le circuit 1C2 ainsi monté réalise donc les fonctions de comparaison de l'organe 111 de la figure 1, et les fonctions de correction et d'intégration de''or- gane 112 de cette même figure.

Le signal de comparaison ainsi corrigé est appliqué à un amplificateur sommateur IC par l'intermédiaire 3 d'un transistor à effet de champ F2 qui joue le rôle du commutateur 119 de la figure 1. Ce transistor à effet de champ peut être un commutateur du type NOS.

Cet amplificateur sommateur 1C3 reçoit également le signal d'erreur disponible au point 2 de la figure 1 par l'intermédiaire d'une résistance de réglage P2 et d'un transistor à effet de champ F3 qui joue le rôle du commutateur 118 de la figure. 1.

La puissance disponible en sortie de. l'amplificateur 1C3 permet d'alimenter directement le moteur 101 par celui-ci. Cet amplificateur IC3 joue simultanément le rôle du sommateur 113 et de l'amplificateur 114 de la figure 1.

Le courant qui traverse le moteur 101 traverse également la résistance ajustable P3 et la tension développée aux bornes de celle-ci est fonction des dimensions du disque utilisé.

On teste la valeur de cette tension à l'aide d'un transistor T2 monté en comparateur avec les résistances R13 à R15, la diode Zener Z1, et le condensateur C6.

Selon que la valeur de cette tension est au-dessus ou en dessous d'une valeur déterminée, c'est-à-dire selon qu'on utilise par exemple un disque de 20 cm de diamètre ou un disque de diamètre 30 cm, on obtient un signal de commande à la borne commune de la résistance R13 et de la diode Zener Zl
Un circuit de contre-réaction monté entre la sortie et l'entrée inverseuse de l'amplificateur 1C3 est composé des résistances R8, R10 à R12 et d'un transistor à effet de champ F1. Ce transistor à effet de champ F permet de modifier la structure du circuit de contreréaction pour maintenir la fonction de transfert constante en dépit des diamètres différents des disques utilisés.

L'ensemble composé dutransistor T2 avec ses organes annexes et du circuit de contre-réaction de l'amplificateur 1C3 joue le rôle de l'organe 115 de la figure 1.

Un circuit intégré 1C4 comprenant deux monostables distinctes permet de réaliser avec la première de ces monostables le circuit détecteur de vitesse nulle 116 de la figure 1, et avec la deuxième monostable la commande de freinage 117. Ce circuit est représenté sur la figure avec ses bornes numérotées selon une convention courante de 1 à 16.

Ce circuit IC4 est alimenté entre les tensions + E2 et - E2 par ses bornes Il d'une part et 8, 1 et 15 d'autre part.

La constante de temps de la première monostable est déterminée par un condensateur Cg connecté entre les bornes 1 et 2 et une résistance R22 alimentée par + E2 connectée à la borne 2. Par ailleurs, la ten sion + E2 est appliquée à la borne 3.

Les signaux en sortie du circuit IC1 sont appliqués au circuit 1C4 d'abord par un diviseur formé d'une résistance R23 en série avec une diode Zener Z2 dont l'anode est à la masse. Les signaux au point commun à
R23 et à Z2 sont appliqués d'une part à l'entrée 4 de 1C4 par un pont diviseur formé d'une capacité C11 et d'une résistance R21 et à l'entrée 5 par un autre pont diviseur formé d'une capacité C10 et d'une résistance
R20.

Le premier monostable de 1C4 est ainsi déclenché par les fronts du signal en sortie de IC4 convenablement mis en forme par les circuits d'entrée connectés aux entrées 4 et 5. Cette monostable est du type à réarmement, c'est-à-dire que sa sortie ne peut revenir au repos que lorsque la fréquence des impulsions à son entrée est inférieure à une valeur déterminée. Cette valeur est choisie en jouant sur les valeurs du conden- sateur C9 et de la résistance R22 de manière à ce que la monostable ne revienne au repos que lorsque les impulsions à son entrée, provenant des impulsions en sortie de 1C1 elles-mêmes déterminées par les impulsions fournies par le disque 106, se succèdent à une cadence très lente indiquant que le moteur est pratiquement arrêté.

Dans l'exemple décrit on a pris une période de 30 ms.

La constante de temps de la deuxième monostable est déterminée par un condensateur C8 connecté entre les bornes 14 et 15, et une résistance R19 alimentée par + E2 et connectée à la borne 14.

Un interrupteur A/M connecté en série avec une résistance R16 entre + E2 et - E2 permet de commander l'arrêt et la marche du moteur 101. Pour cela, le point commun entre cet interrupteur et la résistance R16 est relié aux connexions de commande des transistors interrupteurs F2 et F3.

Lorsque l'on ouvre l'interrupteur A/M une tension négative est-appliquée sur F2 et F3 ce qui les rend non passants. Ainsi les deux boucles tachymétriques sont ouvertes.

Simultanément un signal de commande est appliqué à l'entrée de déclenchement 12 de la deuxième monostable du circuit IC par l'intermédiaire d'un conden
4 sateur C7 connecté d'une part à cette entrée 12 et d'autre part au point commun de l'interrupteur AN de la résistance R16. Cette entrée 12 est également connectée à -E2 par une résistance R18. La monostable ainsi déclenchée émet un signal positif sur sa sortie 10 qui est reliée à l'électrode de -commande d'un transistor à effet de champ F4. Ce transistor å effet de champ est connecté d'une part à l'entrée moins du circuit IC3 et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance R17, au + E2.

Sous l'effet du signal provenant de la sortie 10 du circuit IC4, ce transistor devient passant et la tension + E2 est appliquée sur l'entrée - de IC ce
3 qui détermine l'application par ce circuit IC d'une tension de freinage au moteur 101. Cette tenson de freinage n'est pas contrecarrée par les boucles tachy métriques puisque celles-ci sont ouvertes.

Cette tension de freinage reste présente pendant toute la durée du fonctionnement de la deuxième monostable du circuit IC4. Afin que, comme on le désire, la tension de freinage s'arrête lorsque le moteur est lui-même arrêté, cette deuxième monostable est remise prématurément à zéro par l'intermédiaire de son entrée de repositionnement 13. Pour cela, cette entrée 13 est connectée à la sortie 6 de la première monostable.

Ainsi, lorsque la première monostable revient à zéro en ayant détecté la fin des impulsions en sortie de IC1, elle remet elle-même à zéro la deuxième monostable ce qui supprime le signal de commande sur lten- trée du transistor F4 et supprime-l'application de la tension + E2 sur l'entrée - du circuit 1C3 lequel cesse alors d'alimenter le moteur 101 qui vient de s'arrêter.

Ce moteur 101 étant arrêté et ne recevant plus de tension d'alimentation, reste arrêté et ne redémarre pas en sens inverse.

L'utilisation d'une monostable pour commander le transistor F4 permet d'augmenter la sécurité de fonctionnement du système dans le cas où, par suite d'une défaillance du circuit de détection de vitesse nulle, la remise à zéro de cette monostable ne s'effectuerait pas. En effet, dans ce cas, la monostable reviendrait d'elle-même à zéro au bout du temps déterminé par sa constante de temps. Celle-ci est fonction de la combinaison C8/R19 et dans la réalisation décrite on a pris 2 s.

L'invention s'étend également aux dispositifs dans lesquels on utilise un autre circuit logique pour commander le freinage, par exemple une bascule du type RS.

Dans une réalisation concrète du circuit décrit en figure 2, on a utilisé les valeurs des éléments réunis dans le tableau suivant
R1 = 24 k # IC1 =IC2 = A 741 R = 120 kn IC3 =TDA 2020
2
R3 = R8 =4,7 k # IC4 =MC 14528 B
R4 = 33 k # T1 = 2 N 2907 R5 = R7 =R10 =R17 = 10 k # T2 = 2 N 2222
R6 = 330 k # F1 = F3 = M C 14016
R9 = 3,3 k # D1 = D2 = D3 = D4= 1 N 4148
R11 = R14 =R15 = 22 k # Z1 = BZ X 46C 5,2 V
R12 = 2,2 k n Z2 = BZ X 46C 8,2 V
R13 = 470 k # E1 = 15 V
P1 = 47 k # E2 = 5 V
P2 = 15 k # R16 = R18 = 15 K #
P3 = 1,5 # R19 = R22 = 470 K #
C1 = 0,68 p F R20 = R21 = 12 K # C2 = C3 = 10nF R23 = 2,4 K #
C4 = 0,47 nF
C5 = 47 nF
C6 = 220 pF C7 =C10 = C11 = 1, 5 nF
C8 = 10 F
C9 = 0,15 pF

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de freinage d'un moteur de rotation, du type comprenant des moyens de mesure (103-112) de la vitesse de rotation du moteur permettant de délivrer au moins un signal d'erreur, et des moyens (113-115) permettant d'alimenter le moteur de rotation sous la commande de ce signal d'erreur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commutation (118120) permettant de substituer à ce signal d'erreur un signal de freinage de valeur fixée, des moyens (116) permettant de détecter le ralentissement à une valeur déterminée de la rotation provoqué par le freinage, et des moyens (117) permettant d'interrompre l'action de ce signal de freinage lorsque la valeur déterminée du ralentissement est atteinte.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la vitesse de rotation comprennent une roue optique (106) permettant d'exciter une cellule photoélectrique-- (108) par un signal lumineux régulièrement interrompu, et des moyens de mise en forme (109) reliés à cette cellule et permettant de délivrer un signal périodique.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (116) de détection du ralentissement de la rotation permettent de déceler la diminution de la fréquence du signal périodique en-dessous d'une valeur déterminée.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens (116) de détection du ralentissement de la rotation comprennent un premier circuit monostable à réarmement muni d'une entrée de déclenchement recevant le signal périodique ; la sortie de ce circuit monostable ne pouvant revenir au zéro que lorsque le signal périodique présente une période supérieure à la durée de l'état astable.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (117) permettant d'interrompre l'action du signal de freinage comprennent un deuxième circuit monostable muni d'une entrée de déclenchement connectée à un circuit de commande d'arrêt, et d'une entrée de repositionnement connectée aux moyens (116) de détection du ralentissement de la rotation ; la sortie de ce deuxième circuit monostable devenant active sous l'action du circuit de commande d'arrêt et pouvant revenir au repos sous l'action des moyens de détection du ralentissement de la rotation ou lorsque la durée de l'état astable est écoulée.

6. Lecteur de vidéodisque, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.