FR2472298A1 - Dispositif permettant de deplacer longitudinalement un moteur de rotation, et lecteur de video-disque comprenant un tel dispositif - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS QUI PERMETTENT DANS UN LECTEUR DE VIDEO-DISQUE DE DEPLACER CELUI-CI PAR RAPPORT A UNE TETE DE LECTURE. ELLE CONSISTE A ENTRAINER PAR LE MOTEUR DE ROTATION DU VIDEO-DISQUE UN DISQUE CONDUCTEUR PASSANT DANS LES ENTREFERS DE DEUX ELECTRO-AIMANTS SITUES DE PART ET D'AUTRE DE L'AXE DE DEPLACEMENT D'UN EQUIPAGE MOBILE SUPPORTANT LE MOTEUR DE ROTATION. EN ALIMENTANT DE MANIERE DIFFERENTIELLE CES ELECTRO-AIMANTS, UNE FORCE PREND NAISSANCE QUI PERMET DE FAIRE AVANCER OU RECULER L'ENSEMBLE DE L'EQUIPAGE MOBILE DU LECTEUR. ELLE PERMET DE REALISER DES LECTEURS DE VIDEO-DISQUE SIMPLES ET FIABLES.

Description

La présente invention se rapporte aux dispositifs permettant de déplacer

radialement un disque entraîné en rotation. De tels dispositifs sont utilisés notamment dans les lecteurs de vidéodisque pour permettre de lire la piste supportant les informations en déplaçant le disque par rapport à une tête de lecture fixe. L'invention concerne également les lecteurs de

vidéodisque munis d'un tel dispositif.

On sait enregistrer sur un support en forme de disque des informations représentant par exemple un signal de télévision. Ces informations sont

portées par une piste spiralée dont le pas est de l'ordre de quelques microns.

Pour lire cette piste on entraine ce disque en rotation à une vitesse assez élevée, par exemple 1500 tours/minute, et on déplace radialement une tête de lecture munie d'un dispositif optique qui permet de lire avec un faisceau lumineux les informations portées par la piste. Cette tête de lecture comporte des moyens, par exemple des miroirs oscillants, permettant de corriger les fluctuations rapides, radiales et tangentielles, du point à lire sur le sillon. Ces moyens fonctionnent à partir des signaux de lecture dans

lesquels on prélève les signaux d'erreur adéquats.

L'avance de cette tête de lecture s'effectue à l'aide d'un mécanisme d'avance. Le mouvement de ce mécanisme est controlé par le signal d'erreur radial convenablement filtré pour que la tête suive l'avance moyenne de la piste, les fluctuations radiales étant corrigées par les moyens cités plus haut. Dans certains cas, on désire avancer la tête beaucoup plus rapidement, par exemple lorsque l'on désire regarder une séquence qui est enregistrée plus loin sur le disque. Dans ce cas, le faisceau lumineux de lecture n'est plus asservi à suivre la piste et il saute une spire à l'autre. En comptant ces sauts de spire, on peut savoir o se trouve la tête et arrêter ce mouvement d'avance rapide à un endroit prédéterminé correspondant aux informations 247i298

que l'on désire lire.

On a utilisé jusqu'à présent essentiellement deux types de mécanismes

pour obtenir ce mouvement radial de la tête.

L'un des mécanismes comporte un piston électromagnétique qui se déplace sous l'action d'un champ magnétique variable créé dans une bobine. Un tel dispositif nécessite des aimants particulièrement lourds et coûteux et les puissances nécessaires pour alimenter la bobine lors du déplacement

rapide sont importantes.

Un autre mécanisme comprend une vis mère actionnée par un moteur.

Lorsque cette vis tourne elle entraîne une noix fixée au support de la tête de lecture, ce qui la fait avancer ou reculer. Pour avoir une vitesse d'avance lente et une vitesse d'avance rapide, il faut le plus souvent utiliser deux moteurs différents et un système d'embrayage qui permet d'utiliser l'un ou l'autre de ces moteurs. Cet ensemble est particulièrement complexe,

onéreux et peu fiable.

L'invention a pour objet un dispositif permettant de déplacer lon-

gitudinalement un moteur de rotation, du type comprenant un équipage mobile auquel est fixé ce moteur, et des moyens permettant de guider le déplacement de cet équipage mobile selon une direction perpendiculaire à l'axe de rotation du moteur, principalement caractérisé en ce qu'il comprend en outre un disque conducteur entrainé en rotation par l'axe du moteur, au moins un premier électro-aimant muni d'un entrefer enserrant une partie du disque conducteur située d'un côté du diamètre du disque parallèle à la direction de déplacement de l'équipage mobile, et des moyens permettant

d'alimenter l'électro-aimant pour faire déplacer l'équipage mobile.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront claire-

ment dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif

et faite en regard des figures annexées: - la figure 1 représente une vue de profil des éléments essentiels d'un lecteur de vidéodisque muni d'un dispositif de déplacement du vidéo-disque selon l'invention; - la figure 2 représente une perspective cavalière de ce lecteur de vidéodisque;

- la figure 3 représente une vue schématique des éléments de com-

mande du dispositif des figures 1 et 2.

Les organes du lecteur du vidéo-disque représentés partiellement sur les figures 1 et 2 sont montés sur une plaque de base 100. Deux supports 101 et 102 fixés sur la plaque de base 100 maintiennent deux rails 103 et 104 qui définissent un chemin de roulement pour l'ensemble du dispositif mobile

du lecteur de vidéo-disque.

Un moteur de rotation 106 entraine un vidéo-disque 105 par l'intermédiaire d'un manchon d'entraînement 107 fixé à la partie supérieure de

l'axe du moteur.

Ce moteur 106 est soutenu par deux équerres 108 et 109. Ces équerres reposent sur les rails -103 et 104 par l'intermédiaire d'un ensemble de roulettes 110. Ainsi le vidéo-disque peut défiler linéairement sous une tête

de lecture 111 le long d'une direction fixée par les rails 103 et 104.

Un faisceau lumineux émis par la tête 111 est réfléchi sur la surface du vidéo-disque 105, et le faisceau de retour, modulé par les informations

enregistrées sur la piste du vidéo-disque, excite des cellules photo-

électriques contenues dans la tête 111.

Le signal de lecture ainsi obtenu est décodé pour en extraire les

différentes informations utiles au fonctionnement du lecteur.

Parmi ces signaux la valeur moyenne du signal d'erreur utilisée par le servo-mécanisme de poursuite radiale de la piste est transmise à un boitier d'asservissement 112 qui permet de commander le déplacement de l'équipage

mobile du lecteur sur les rails 103 et 104.

Pour cela l'extrémité inférieure du moteur 106 entraîne en rotation un disque conducteur 113 par l'intermédiaire d'une pièce de fixation 114. Ce disque passe entre les pièces polaires de deux électro-aimants 115 et 116 situés diamétralement par rapport au disque sur un axe perpendiculaire à la

direction de déplacement de l'équipage mobile.

Le boitier de contrôle 112 alimente les bobines 117 et 118 des électro-

aimants de telle manière que l'équipage mobile avance ou recule.

En effet les électro-aimants induisent dans le disque conducteur 113

des courants de Foucault dont l'interaction avec le champ des électro-

aimants produit des forces qui tendent à contrecarrer le mouvement du disque. Ces forces sont donc tangentielles et exercent un couple de freinage sur le disque et le moteur. Mais puisque elles sont tangentielles, elles ont une composante parallèle à la direction de déplacement de l'équipage mobile, qui tend à faire déplacer cet équipage mobile. Pour que la composante due aux deux électro-aimants ne soit pas nulle, il faut que le champ magnétique développé par ceux-ci soit différent de l'un à l'autre. En

effet la force de freinage est dirigée dans un sens pour l'un des électro-

aimants et dans l'autre sens pour l'autre. Il faut donc selon le sens de déplacement désiré alimenter soit l'un soit l'autre des électro-aimants, ou éventuellement les alimenter de manière différentielle. Sous l'effet de ces forces l'équipage mobile avance ou recule en roulant sur les rails 103 et 104

et ainsi le vidéo-disque 105 défile sous la tête de lecture fixe 111.

Dans une réalisation pratique la masse de l'équipage mobile est d'environ 1500 grammes, y compris un moteur de 600 grammes ayant une puissance nominale de 30 watts. Le disque conducteur 113 est en cuivre et a

un diamètre de 14 centimètres pour une épaisseur de 1 millimètre.

Les électro-aimants 116 et 115 ont un entrefer de 2 millimètres d'épaisseur pour une surface de lcm2. Lorsqu'on fait parcourir leur bobinage par un courant de 1 ampère on obtient dans cet entrefer un champ de 0,5

Tesla.

Dans ces conditions lorsqu'on alimente l'un de ces électro-aimants par ce courant de 1 ampère, le moteur tournant à la vitesse de lecture courante de 1500 tours/minute, la force appliquée au disque et donc à l'équipage

mobile est de 15 Newton environ.

L'équipage mobile ainsi soumis à cette force peut alors parcourir une distance de 10 centimètres en l'espace de 0,2 secondes. Cette distance de 10 centimètres correspond à la plage gravée sur un disque de diamètre 30 centimètres. On peut ainsi accéder à n'importe quel point de la piste du

vidéo-disque en moins de 0,2 secondes.

La puissance fournie par le moteur de rotation sert essentiellement à vaincre la force de freinage appliquée par l'électro-aimant. Cette puissance est alors égale à sensiblement 120 watts. Elle est supérieure à la puissance nominale du moteur mais celui-ci peut la fournir en crête pendant la période

de 0,2 seconde nécessaire à balayer la plage enregistrée du disque.

En fonctionnement -normal la force nécessaire pour faire avancer l'équipage mobile de façon à lire la piste dans son entier est très faible-car elle ne sert qu'à vaincre les forces de frottement des roulettes sur les rails, qui sont très réduites. Une force égale à quelques pourcents du poids de l'équipage mobile est largement suffisante. Dans ces conditions on alimente les deux électro-aimants pour obtenir une force de freinage sensiblement constante et égale à par exemple 80% de la puissance nominale du moteur soit en l'occurence 24 watts. Les deux électro-aimants étant alimentés la force résultante est nulle si le courant qui les parcourt est le même. Pour obtenir la force de déplacement nécessaire à la lecture on alimente ces deux

électro-aimants avec des courants légèrement différents.

Dans l'exemple schématique du dispositif d'alimentation des bobines 117 et 118 des électro-aimants représenté sur la figure 3, celles-ci sont connectées à la sortie de deux amplificateurs différentiels de puissance A1

et A2.

La tête de lecture 111 sous laquelle défile le vidéo-disque émet ses signaux de lecture à un organe de décodage 312 duquel sortent deux signaux MT et MU donnant respectivement les valeurs moyennes des tensions d'erreur du signal de poursuite radiale et du signal de poursuite tangentielle

des servomécanismes de poursuite des spots de lecture.

Le signal MT est appliqué par l'intermédiaire d'une résistance R1 à l'entrée + de l'amplificateur A1 et par l'intermédiaire d'une résistance R5 à l'entrée - de l'amplificateur A2. Le signal MU est appliqué par l'intermédiaire d'une résistance R2 à l'entrée + de l'amplificateur A1 et par

l'intermédiaire d'une résistance R4 à l'entrée + de l'amplificateur A2.

D'autre part l'entrée - de l'amplificateur A1 est reliée à la masse par

l'intermédiaire d'une résistance R3, ceci afin de fixer son potentiel.

Le disque 113 tournant dans le sens de rotation T entre les poles des électro-aimants est soumis sous l'effet de l'électro-aimant 116 à une force

de freinage A dirigée vers la gauche de la figure et sous l'action de l'électro-

aimant 115 à une force de freinage R dirigée vers la droite de cette figure.

Lorsque la vitesse de rotation du disque s'écarte de sa vitesse no-

minale, le signal d'erreur MV augmente ou diminue et, comme il est appliqué aux deux entrées + des amplificateurs A1 et A2, le courant fourni aux électro-aimants varie dans le même sens, ce qui fait augmenter ou diminuer d'une même quantité les forces A et R et donc ne fait varier que le couple de freinage sans modifier la résultante permettant de faire avancer

l'équipage mobile.

Lorsque par contre la position moyenne de la tache de lecture sur le vidéo-disque s'écarte de l'axe optique du dispositif de lecture, le signal MT croit ou décroit. Comme ce signal MT est appliqué à l'entrée + de l'amplificateur A1 et à l'entrée - de l'amplificateur A2, le courant fourni par l'un de ces amplificateurs croit, cependant que le courant fourni par l'autre décroit. Ainsi sous l'action de ce signal MT l'une des forces A ou R croit et l'autre décroit de la même valeur. Donc leur couple résultant reste constant et il en est de même pour la vitesse de rotation du vidéo-disque, mais par contre leur résultante dans le sens de translation de l'équipage mobile croit ou décroit ce qui permet de rattraper l'écart moyen de la tache de lecture par rapport à l'axe optique du système de lecture 111 en faisant avancer

l'équipage mobile plus ou moins vite.

Dans son mouvement de translation le disque conducteur 113 traverse les entrefers des électro-aimants de telle manière que les zones actives du disque o s'exercent les forces A et R s'approchent ou s'éloignent du centre de ce disque. La réaction du système n'est donc pas linéaire. On pourrait compenser cette non linéarité de différentes manières, par exemple en prévoyant deux paires d'électro-aimants situés de part et d'autre de la position médiane du disque dans son mouvement. Ainsi lorsque l'un des électro-aimants d'une paire se rapprocherait du centre du disque, l'autre s'en

éloignerait, et l'on aurait une certaine compensation.

Toutefois les mesures effectuées sur le dispositif dont on a donné le

dimensionnement plus haut ont montré que les asservissements per-

mettraient de compenser directement cette non linéarité du fait de leur

rétroaction sans qu'il y est une quelconque tendance à l'instabilité.

Ce dispositif permet donc de réaliser la stabilisation de vitesse de rotation ainsi que le déplacement du disque sous la tête de lecture et ceci aussi bien pour une lecture continue de la piste que pour une recherche

aléatoire d'une spire quelconque de cette piste.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dispositif permettant de déplacer longitudinalement un moteur de rotation, du type comprenant un équipage mobile (108, 109) auquel est fixé ce moteur (106), et des moyens (103, 104, 110) permettant de guider le déplacement de cet équipage mobile selon une direction perpendiculaire à l'axe de rotation du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un disque conducteur (113) entrainé en rotation par l'axe du moteur, au moins un premier électro-aimant (115)- muni d'un entrefer enserrant une partie du disque conducteur située d'un coté du diamètre du disque parallèle à la direction de déplacement de l'équipage mobile, et des moyens (A1, A2) permettant d'alimenter l'électro-aimant pour faire déplacer l'équipage mobile.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un deuxième électro-aimant (116) muni d'un entrefer enserrant une partie du disque conducteur située de l'autre coté du diamètre du disque

parallèle à la direction de déplacement de l'équipage mobile.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux électro-aimants sont situés de manière symétriques par rapport à ce

diamètre du disque.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, ca-

ractérisé en ce que les moyens (A1, A2) d'alimentation permettent d'alimenter les électro-aimants de manière différentielle pour faire déplacer

l'équipage mobile dans un sens ou dans l'autre.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation des électro-aimants permettent en outre d'alimenter les électro-aimants de la même manière pour maintenir constante la vitesse de rotation du moteur en freinant celui-ci par l'intermédiaire du disque conducteur.

6. Lecteur de vidéo-disque, caractérisé en ce qu'il comprend un

dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, des moyens (107)

de fixation du vidéo-disque sur l'axe du moteur de rotation, une tête de lecture (111) permettant de délivrer des signaux d'erreur de poursuite et d'erreur de vitesse de rotation, et des moyens (312) permettant d'alimenter les électro-aimants sous la commande de ces signaux d'erreur pour que le déplacement de l'équipage mobile fasse poursuivre la piste du vidéo-disque

par la tête de lecture et pour maintenir constante la vitesse de lecture.