FR2513830A1 - Circuit de commande pour moteur de cabestan a courant continu - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT DE COMMANDE POUR MOTEUR A COURANT CONTINU 1. LE CIRCUIT COMPORTE UN GENERATEUR 29 PRODUISANT UN SIGNAL D'IMPULSION D'EXCITATION F 29 DESTINE A ENTRAINER LA BANDE PAR INTERMITTENCE, UN GENERATEUR 28 QUI PRODUIT UN SIGNAL D'IMPULSION DE FREINAGE M 28 DESTINE A ARRETER L'ENTRAINEMENT INTERMITTENT DE LA BANDE, ET UN CIRCUIT DE COMMANDE 3 ALIMENTANT LE MOTEUR AU MOYEN DE CES SIGNAUX. UN GENERATEUR DE SIGNAL DE FREQUENCE 20, 23 PRODUIT UN SIGNAL DE FREQUENCE 8FG QUI VARIE AVEC LA VITESSE DE ROTATION DU MOTEUR. UN CIRCUIT D'EXCITATION 10, 13, 14, 15, 30, 33,35, 36, 37, 39 RECOIT LE SIGNAL DE FREQUENCE, LE SIGNAL D'EXCITATION ET LE SIGNAL DE FREINAGE ET DELIVRE AU CIRCUIT DE COMMANDE 3 UN SIGNAL MODULE EN LARGEUR D'IMPULSION PWM DONT LE COEFFICIENT D'UTILISATION DIMINUE LORSQUE LA VITESSE DE ROTATION AUGMENTE EN REPONSE AU SIGNAL D'EXCITATION ET DIMINUE LORSQUE LA VITESSE DE ROTATION DIMINUE EN REPONSE AU SIGNAL DE FREINAGE. LE CIRCUIT DE L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX MAGNETOSCOPES.

Description

La présente invention concerne un circuit de commande pour moteurs à

courant continu et s'applique plus particulièrement à

un circuit de commande pour moteur de cabestan d'un dispositif d'en-

registrement et, ou bien, de reproduction à bande, spécialement un circuit de commande du type délivrant des signaux d'excitation mo- dulés en largeur d'impulsion au moteur pour entraîner la bande par intermittence.

Dans les magnétoscopes, en particulier les disposi-

tifs à bande vidéo dans lesquels des trames d'information vidéo sont enregistrées sur des pistes inclinées successives de la bande, il est souvent utile d'entraîner la bande par intermittence de façon que des pistes inclinées différentes puissent être balayées à répétition, par exemple dans la reproduction en mouvement lent ou à image fixe Ceci est particulièrement utile par exemple pour

le montage d'un programme vidéo enregistré sur bande.

Sur une bande vidéo, les signaux de commande sont typiquement enregistrés sur une piste de commande longitudinale disposée suivant un bord de la bande pour indiquer la position des pistes inclinées associées respectives Ainsi, les signaux de commande se trouvent en des emplacements prédéterminés de la bande relativement à l'emplacement des pistes inclinées Par conséquent, les signaux de commande, qui sont détectés par une tête de commande fixe lorsque la bande passe devant celle-ci, peuvent être utilisés

pour commander l'arrêt du cabestan pendant l'actionnement inter-

mittent et pour arrêter la bande à l'emplacement d'une piste inclinée voulue Ceci assure que la trace d'une tête rotative, portée par un tambour ou volant de têtes en rotation en vue du recueil du signal vidéo, coïncide de manière précise avec la piste Il est souhaitable que ceci reste vrai pour l'actionnement intermittent aussi bien

dans le sens avant que le sens inverse de transport de la bande.

Un circuit de commande de moteur de cabestan clas-

sique produit une impulsion d'excitation pour réaliser le déplace-

ment intermittent du moteur du cabestan Cette impulsion d'exci-

tation commence (s'élève jusqu'à un niveau haut) à l'instant de réception d'un signal de départ, puis cesse (tombe à un niveau bas) à un instant ultérieur jugé correspondre à 19 avancement de la bande d'une seule piste inclinée Une impulsion de freinage est produite lorsque le signal de commande d'une piste voulue est détecté, et

elle est utilisée pour arrêter la rotation du moteur du cabestan.

Cette impulsion a une largeur calculée pour être suffisante pour arrêter le moteur, mais elle est suffisamment brève pour ne pas

entraîner sa rotation en sens inverse.

Ce circuit de commande classique n'est pas en mesure d'arrêter avec précision la bande aux positions des pistes vidéo inclinées enregistrées Une raison est que le moteur de cabestan

à courant continu est associé à une ondulation de couple, typique-

ment de 24 ondes par rotation De plus, le couple de démarrage est typiquement beaucoup plus élevé que le couple de sortie pour une vitesse normale du cabestan, de sorte que l'ondulation de couple correspondant à l'instant o le signal de commande approprié est détecté (et o l'impulsion de freinage est produite) est encore exagérée et conduit à des erreurs inacceptables sur la position

d'arrêt de la bande.

Puisque l'ondulation de couple est typiquement de 24 ondes par rotation, il est souhaitable de commander le moteur à l'aide d'un signal qui puisse varier à des intervalles beaucoup plus petits, c'est-à-dire plusieurs dizaines de fois la fréquence de l'ondulation de couple Malheureusement, les circuits classiques de commande d'entraînement intermittent ne sont pas en mesure de

-produire un semblable signal d'excitation.

Selon un aspect de l'invention, un circuit de commande pour moteur de cabestan à courant continu destiné à entralner une bande dans un dispositif à bande, par exemple un magnétoscope, un appareil de reproduction de bande vidéo, ou un ensemble de montage de bande vidéo, délivre un courant d'excitation au moteur de façon à entraîner la bande par intermittence Dans ce circuit de commande, un générateur de signal de fréquence associé au moteur de cabestan produit un signal de fréquence d'une fréquence qui varie avec la vitesse de rotation du moteur, par exemple d'un facteur de 720 fois

la fréquence de rotation du moteur Un circuit générateur d'impul-

sion d'excitation produit un signal d'impulsion d'excitation

lorsqu'il est souhaitable de commencer l'entratnement de la bande.

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Un circuit générateur d'impulsion de freinage produit un signal d'impulsion de freinage lorsqu'il est souhaitable d'arrêter l'entratnement de la bande Un circuit d'excitation recevant le signal de fréquence, le signal d'impulsion d'excitation et le signal d'impulsion de freinage produit un signal modulé en largeur d'impulsion dont le coefficient d'utilisation varie avec la fréquence

du signal de fréquence et, par conséquent, avec la vitesse de rota-

tion du moteur, si bien que, pendant le signal d'impulsion d'exci-

tation, le coefficient d'utilisation diminue lorsque la vitesse de rotation augmente et, pendant le signal d'impulsion de freinage,

le coefficient d'utilisation diminue lorsque la vitesse de rota-

tion diminue Un circuit de commande de moteur recevant ce signal modulé en largeur d'impulsion délivre le courant d'excitation au moteur Ceci assure que, pendant l'actionnement intermittent, le moteur de cabestan fait avancer et arrête la bande de manière que la bande soit arrêtée avec précision, par exemple à l'emplacement

d'une piste d'information vidéo e nregistrée, en dépit des inexac-

titudes dues à la caractéristique de couple du moteur.

La description suivante, conçue à titre d'illustra-

tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue simplifiée d'un circuit

de commande de moteur à courant continu-selon la technique anté-

rieure; les figures 2 A à 2 F sont des diagrammes de formes

d'onde permettant d'expliquer le fonctionnement du circuit de com-

mande de la figure 1; la figure 3 est un schéma de circuit simplifié d'un

multivibrateur monostable de redéclenchement faisant partie d'un pre-

mier mode de réalisation du circuit de commande de l'invention; la figure 4 est un diagramme montrant la relation du coefficient d'utilisation avec la vitesse du moteur pour un signal

de sortie modulé en largeur d'impulsion produit par le multivibra-

teur monostable de redéclenchement de la figure 3; les figures 5 A à 5 E sont des diagrammes de formes d'onde permettant d'expliquer le fonctionnement du multivibrateur monostable de redéclenchement de la figure 3; les figures 6 et 7 sont des diagrammes permettant d'expliquer les avantages de l'invention sur le circuit de commande de la technique antérieure; la figure 8 est un schéma de circuit simplifié du mode de réalisation préféré de l'invention;

les figures 9 A à 9 I sont des diagrammes de formes.

d'onde permettant d'expliquer le fonctionnement du mode de réalisa-

tinn de la figure 8; la figure 10 est un schéma de circuit montrant une structure d'un circuit multiplicateur de fréquence utilisé dans le mode d'utilisation de la figure 8; et les figures 1 LA à 11 H sont des diagrammes de formes

d'onde permettant d'expliquer le fonctionnement du circuit multi-

plicateur de fréquence de la figure 10.

En relation avec les dessins et, pour commencer, avec les figures 1 et 2 A à 2 F, on décrira initialement un circuit de commande selon la technique antérieure afin de souligner les

avantages du circuit de commande de l'invention.

Comme cela a été mentionné ci-dessus, pour permettre qu'un dispositif d'enregistrement et, ou bien, de reproduction sur bande vidéo fonctionne dans un mode de vitesse non normalisé, comme

à image fixe ou à mouvement lent, il est utilisé un circuit de com-

mande de vitesse intermittente pour exciter par intermittence le moteur du cabestan du dispositif Par exemple, si l'on souhaite une reproduction en vitesse lente, le cabestan doit faire avancer la bande à répétition, en faisant défiler et en arrêtant la bande alternativement Puisque les pistes enregistrées d'information

vidéo de la bande correspondent aux positions de signaux de com-

mande enregistrés sur le bord de la bande, le circuit de commande de vitesse intermittente peut fonctionner sous commande de signaux de commande détectés de façon à amener le cabestan à faire défiler

la bande à une vitesse normalisée pendant un pas du signal de commande.

Alors que ceci n'est pas spécialement présenté sur

les dessins, un magnétoscope peut posséder une paire de têtes magné-

tiques rotatives Ha et Hb disposées à 1800 l'une de l'autre pour balayer alternativement des pistes successives de la bande lorsque la bande passe à vitesse normale Ces têtes Ha et H peuvent rece- voir des angles azimutaux différents Une tête magnétique rotative supplémentaire Ha', qui possède le même angle azimutal que la tête H a est écartée angulairement de la tête magnétique H b d'une distance

angulaire correspondant à 1,25 H, o H est la période d'un inter-

valle de balayage horizontal Si une unique piste est balayée à

répétition, les têtes magnétiques H et H ' sont utilisées Toute-

a a fois, pour le fonctionnement à vitesse lente, par exemple à 1/N fois la vitesse normalisée (o N est un entier), une unique trame de

la bande magnétique peut être reproduite pendant (N-1) images com-

plètes alors que la bande est maintenue immobile, après quoi les deux trames ou pistes suivantes sont reproduites a l'aide des têtes magnétiques Ha et Hb pendant une période d'image complète alors que la bande se déplace à vitesse normale En effectuant les opérations ci-dessus à répétition, on obtient la reproduction du signal vidéo

enregistré sur la bande à une vitesse de 1/N fois la vitesse nor-

male. La figure 1 montre un circuit de commande permettant d'exciter le cabestan d'entraînement de bande du magnétoscope pour faire avancer la bande magnétique par intermittence de la manière décrite ci-dessus Dans ce circuit, un moteur 1 à courant continu est couplé au cabestan (non représenté) pour l'entratnement direct de la bande Un circuit 2 de commande d'excitation est couplé au moteur 1 pour faire avancer par intermittence la bande Un circuit 3 de commande de moteur possède des sorties qui sont couplées de façon à exciter le moteur 1, et des entrées 3 a et 3 b destinées à recevoir des signaux commandant respectivement l'entratnement-et le sens de rotation du moteur 1 Une entrée 4 d'impulsion de commutation reçoit un signal de commutation de tête ou impulsion de commutation SWP (figure 2 A) qui passe à un niveau haut lorsque le dispositif de reproduction est commuté de la tête magnétique Ha à l'une des autres tètes Ha' ou Hb, et qui retombe à un niveau bas à l'instant o le dispositif commute pour revenir à la tète magnétique Ha Une entrée 5

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d'impulsion de commande est couplée de façon à recevoir des impulsions de commande CTL qui sont obtenues à partir dela piste de commande de la bande magnétique Un multivibrateur monostable 6 se déclenche au moment o le signal de commutation SWP passe à un niveau bas et produit un signal de sortie M( 6) (figure 2 B) Il est possible de faire varier la constante de temps de ce multivibrateur monostable 6

en fonction de la vitesse de bande voulue de façon qu'elle corres-

ponde à l'entier N ci-dessus mentionné Dans cet exemple, puisque N 3, la constante de temps est déterminée de façon que la largeur de l'impulsion de sortie M( 6) soit plus grande que deux périodes

d'image complète, mais ne dépasse pas trois périodes d'image complète.

Cette impulsion M( 6) est appliquée à un autre multi-

vibrateur monostable 7, lequel produit une impulsion d'excitation M( 7) (figure 2 C) à la borne 3 a du circuit de commande 3 Cette impulsion M( 7) passe à un niveau haut sur le flanc antérieur de l'impulsion M( 6) et présente une largeur d'impulsion T Cette impulsion M( 7) fait que le circuit de commande 3 applique une tension continue au moteur 1 de sorte que celui-ci fait avancer la bande dans le sens positif La largeur d'impulsion Tf est déterminée de façon à ne pas

être supérieure à une période d'image complète.

L'impulsion de commande CTL, qui est représentée sur la figure 2 D, est recueillie par une tête de commande fixe (non représentée) sur la piste de commande de la bande et est appliquée comme signal de déclenchement à un autre multivibrateur monostable 8,

lequel produit en sortie une impulsion de déclenchement M( 8) (fi-

gure 6 >E) Cette impulsion XI( 8) a une durée qui peut être ajustée, par exemple par réglage d'un potentiomètre de poursuite de piste (non représenté) de façon à permettre une poursuite précise de la piste pendant le fonctionnement intermittent Cette impulsion M( 8) est appliquée à un autre multivibrateur monostable 9, lequel produit alors une impulsion de freinage M( 9) (figure 2 F) Cette impulsion M( 9) passe à un niveau haut à l'instant o l'impulsion M( 8) passe à un niveau bas, et elle possède une durée Tr Une impulsion de sortie M( 9) est appliquée à la borne 3 b du circuit de commande 3 de façon qu'un courant soit amené à circuler dans le moteur 1 en sens inverse On choisit la durée Tr de cette impulsion de façon qu'elle soit assez longue pour amener le courant à freiner le moteur 1 du cabestan, si bien que la bande effectue un arrêt complet, mais de façon qu'elle ne soit pas longue au point que le moteur 1 puisse commencer à tourner

dans le sens inverse.

Si l'on désire faire marcher le moteur 1 du cabestan à diverses vitesses de marche, on peut doter les multivibrateurs 7 et 9 de plusieurs réglages prédéterminés, et l'on peut modifier les

durées Tf et Tr des impulsions M( 7) et M( 9) de façon qu'elles cor-

respondent à chacune de ces diverses vitesses de marche.

Avec le circuit de commande de la technique anté-

rieure décrit ci-dessus, puisque la vitesse de marche et l'arrêt de

la bande sont effectués par délivrance d'impulsions de durées cons-

tantes au moteur à courant continu 1, la position d'arrêt de la bande ne peut être déterminée avec précision Cet inconvénient survient par suite d'incertitudes relevant de variations du couple, d'ondulations du couple, de variations de charge, et d'autres facteurs

qui peuvent varier lorsque la vitesse de rotation du moteur 1 change.

Naturellement, toute erreur sur la positon d'arrêt de la bande s'accompagne d'un défaut d'adaptation de la position de trace des têtes magnétiques de balayage Ha et Ha' par rapport à la piste vidéo à balayer, ainsi qu'une réduction concomitante de la qualité des

signaux d'image.

Il est possible d'éviter le problème énoncé ci-dessus en utilisant un signal modulé en largeur d'impulsion pour faire

marcher et freiner le moteur à courant continu.

La figure 3 illustre un multivibrateur monostable de

redéclenchement 10 qui peut être utilisé dans des modes de réalisa-

tion de l'invention pour produire un signal modulé en largeur

d'impulsion approprié afin de commander le moteur 1 en fonctionne-

ment intermittent Ce multivibrateur monostable 10 possède une entrée de déclenchement 11 à laquelle un signal de fréquence 8 FM peut Etre appliqué et une borne de sortie 12 délivrant le signal modulé en largeur d'impulsion Une paire de condensateurs de cadencement 13 et 14 est couplée au multivibrateur 10, un commutateur 15 servant à connecter sélectivement le condensateur 14 Les condensateurs 13 et 14 ont des capacités respectives C O et Ci 1 Un autre commutateur 16 groupé avec le commutateur 15 connecte sélectivement la sortie 12 à une sortie de non- inversion Q et à une sortie d'inversion Q du multivibrateur 10 lorsque, respectivement, le commutateur 15 est

ouvert et fermé.

Lorsque le commutateur 15 est ouvert, le multivibra-

teur 10 présente une durée d'impulsionrt O déterminée par la seule o

capacité C O Lorsque le commutateur 15 est fermé, le multivibra-

teur 10 présente une durée d'impulsion Sû plus longue déterminée par la somme des capacités C O et C 1 Dans le cas particulier, on

choisit les capacités C et de façon que = 1,5 to.

Le signal de fréquence 8 FG a une fréquence qui est proportionnelle à la vitesse angulaire XL du moteur 1 Ainsi, le c coefficient d'utilisation du signal de sortie de non-inversion Q du multivibrateur 10 (lorsque le commutateur 15 est ouvert) est égal au rapport de la durée d'impulsion 'c a la période du signal de fréquence 8 FG Comme l'indique la ligne en trait plein de la figure 4, ce coefficient d'utilisation augmente proportionnellement à la vitesse de rotation angulaire fl du moteur 1 du cabestan entre c une valeur nulle pour une vitesse angulaire nulle et une valeur unitaire pour une vitesse de marche normale AO Inversement, le coefficient d'utilisation du signal de sortie d'inversion Q diminue

proportionnellement à la vitesse angulaire Il entre une valeur uni-

c taire pour la vitesse de rotation nulle et une valeur nulle pour la vitesse angulaire O' Lorsque le commutateur 15 est fermé, le multivibrateur monostable 10 produit son signal de sortie de noninversion Q' (indiqué par la ligne entrait interrompu de la figure 4) dont le coefficient d'utilisation passe de zéro pour une vitesse de rotation nulle du moteur à l'unité pour une vitesse de rotation JÈ, qui est

moindre que la vitesse angulaire &O Inversement, lorsque le com-

0 * mutateur 15 est fermé, le signal de sortie d'inversion Q' varie en proportion inverse de la vitesse du moteur, conmme cela est également

indiqué par la ligne en trait interrompu de la figure 4.

Les figures 5 A à 5 E montrent la production du signal PM modulé en largeur d'impulsion par le multivibrateur monostable de redéclenchement 10 Comme le montre la figure 5 A, le signal de

fréquence 8 FG a une fréquence d'impulsion qui varie proportionnel-

lement & la vitesse de rotation il du moteur du cabestan De façon correspondante, la période du signal 8 FG diminue dans un mode d'excitation et augmente dans un mode de freinage Comme le montrent les figures 5 B et 5 C, les signaux de sortie de non-inversion Q et d'inversion Q qui passent respectivement à un niveau haut et un

niveau bas sur le flanc antérieur du signal 8 FG, repassent respec-

tivement à un niveau bas et un niveau haut à un temps ef ultérieur.

A des vitesses égales ou supérieures à a, ces signaux de sortie sont respectivement, de manière continue, au niveau haut et au niveau bas Toutefois, si la durée d'impulsion passe à -fl en cas de sélection du mode de freinage par exemple, suite à la fermeture du commutateur 15, le signal de non-inversion Q' apparatt tel que présenté sur la figure 4 D De même, puisque le commutateur 16 est groupé avec le commutateur 15, un signal PWM modulé en largeur d'impulsinn apparaît à la sortie 12, tel que présenté sur la figure 4 E Ce signal PWM modulé en largeur d'impulsion est envoyé au circuit de commande 3 pour exciter le moteur à courant

continu 1.

Puisque le moteur 1 du cabestan est excité par le signal de sortie d'inversion Q qui diminue lorsque la vitesse du moteur augmente, il existe une boucle d'asservissement de vitesse ayant une vitesse angulaire moyenne i Qc pour le cabestan qui est

donné par l'équation suivante.

Éc (-TL/TM) No (l) o TL est le couple de charge s'exerçant sur le moteur 1 du cabestan

(par exemple de 15 à 30 g cm) et TM est le couple de démarrage du-

moteur 1 (par exemple 550 g cm environ) Si l'on suppose que le couple de démarrage du moteur 1 du cabestan est TM, le couple de charge moyen est TL et le coefficient d'utilisation moyen de l'impulsion d'excitation du moteur est a, alors, lorsque la boucle d'asservissement d'excitation se trouve dans son état stationnaire ou normal, le couple d'entrée du moteur du cabestan est égal au

couple de sortie, tel que donné par l'équation suivante.

Ir = I(r M TAJ

%AM L

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D'autre part, sur la base du principe ci-dessus décrit de production du signal d'impulsion d'excitation PWM modulé en largeur d'impulsion, la relation existant entre le coefficient d'utilisation a et la période d'impulsion A (c'est-à-dire l'inverse de la fréquence) pour le signal de fréquence 8 FG devient a =(

= ACLO ( 3)

c O

L'équation ( 1) peut facilement se déduire des équa-

tions ( 2) et ( 3).

Dans n'importe quel moteur à courant continu réel pour cabestan, il existe des variations dans la vitesse de rotation du générateur de fréquence utilisé pour produire le signal 8 FG, aussi bien qu'une ondulation de couple dans le moteur 1 et des variations de la charge appliquée à celui-ci De plus, il existe des retards dans le circuit de commande de la vitesse du moteur En fait, la vitesse angulaire ic du moteur du cabestan possède généralement une certaine ondulation associée entraînant des variations de la

vitesse par rapport à la vitesse idéale donnée dans l'équation ( 1).

Ainsi, le couple de démarrage TM de l'équation ( 1) est normalement notablement plus grand que le couple de charge moyen TLà et on peut supposer que la vitesse angulaire moyenne Ja est presque égale à la vitesse angulaire prédéterminée il Le pas, ou période, du signal de fréquence 8 FG doit être notablement plus petit que toute fluctuation non voulue devant être éliminée, comme

par exemple celle due à l'ondulation de couple Puisque l'ondula-

tion de couple d'un moteur de cabestan à courant continu présente typiquement vingt-quatre ondes par rotation, il est souhaitable que le signal de fréquence 8 FG ait plusieurs douzaines de fois

ce nombre à chaque rotation, si bien que, dans le mode de réalisa-

tion préféré de l'invention, le signal 8 FG présente 720 impulsions

par rotation.

Si le moteur de cabestan 1 commenceà tourner en utili-

sant la boucle d'asservissement de vitesse ci-dessus décrite, la

caractéristique d'excitation du moteur 1 possède une stabilité forte-

ment renforcée, mais la durée de démarrage augmente Pour cette raison, dans tout montage pratique, on préfère que la partie initiale 11. du courant d'excitation appliqué au moteur soit dotée d'un coefficient

d'utilisation correspondant à 100 %.

De plus, si la rotation du moteur de cabestan 1 est freinée au moyen du signal PWM modulé en largeur d'impulsion produit par la sortie de noninversion Q du multivibrateur 10, le couple de freinage exercé sur le moteur 1 sera sensiblement proportionnel à la vitesse angulaire Ac du moteur jusqu'à ce que le cabestan c S'arrête, comme cela est indiqué par la ligne en trait continu de la figure 4 Par conséquent, le ralentissement du cabestan varie de manière géométrique lorsque la vitesse angulaire ú 1 approche de zéro Puisque, lorsque le signal M{M modulé en largeur d'impulsion ci-dessus décrit est utilisé comme signal de freinage, presque toute

la période de freinage se trouve dans la région ayant un coeffi-

cient d'utilisation bas, le temps de freinage devient notablement plus long Toutefois, on peut abréger le freinage de manière notable en faisant que le commutateur 15 choisisse la période d'impulsion 1

la plus courte comme durée d'impulsion pour le multivibrateur mono-

stable Ceci permet au coefficient d'utilisation de l'impulsion de freinage de suivre la ligne en trait interrompu Q' dela figure 4, et abrège le temps de freinage De plus, pour obtenir des résultats

optimaux, on choisit le rapport de 1 à CL égal à deux-tiers environ.

Ceci revient à choisir les périodes d'impulsion tl et Z dans le

rapport deux-tiers, ainsi que cela a été indiqué ci-dessus.

Les résultats améliorés de l'avancement de bande intermittent commandé par modulation de largeur d'impulsion sur l'avancement de bande excité par impulsions de la technique antérieure peuvent être notés en relation avec les figures 6 et 7 Sur les diagrammes des figures 6 et 7, l'abscisse représente le temps Sur la figure 6, l'ordonnée est la vitesse de la bande en fonction du temps et, sur la figure 7, l'ordonnée est le déplacement de la bande en fonction du temps La vitesse de bande normale A Q est normalisée à l'unité sur la figure 6, et le rapport de ft 1 à (c'est-à-dire environ 2/3) est indiqué par une ligne horizontale Sur la figure 7, la position à laquelle l'impulsion de commande CTL est détectée est également

indiquée par une ligne horizontale Le signal d'impulsion d'excita-

tion A et le signal d'impulsion de freinage B selon la technique antérieure sont respectivement présentés sur les diagrammes I et Il se trouvant en bas de la figure 7, tandis que la forme d'onde PWM

d'excitation C et la forme d'onde PWM de freinage D sont respecti-

vement représentées sur les diagrammes III et IV de la figure 7.

Dans chaque cas, en raison de l'ondulation de couple, les courbes A et C des figures 6 et 7 sont excitées au niveau de pics se trouvant dans la caractéristique d'ondulation de couple du moteur et sont

freinées dans les creux de la caractéristique d'ondulation de couple.

D'autre part, les courbes B et D sont excitées dans les vallées de la caractéristique d'ondulation de couple et sontfreinées dans

ses pics Il faut noter que les courbes A et B illustrant la carac-

téristique de vitesse selon la technique antérieure divergent lar-

gement l'une vis-à-vis del'autre, tandis que les courbes C et D illustrant la caractéristique utilisant la technique de modulation en largeur d'impulsion selon l'invention n'ont qu'un petit écart entreelles De plus, on voit clairement sur les caractéristiques A et B dela figure 7 donnant le déplacement de la bande selon la technique antérieure qu'il existe une quantité d'erreur notable sur la position d'arrêt de la bande faisant appel à l'approche de la

technique antérieure pour l'excitation intermittente de la bande.

Toutefois, les courbes C et D de la figure 7 illustrent que, lorsque l'on fait appel à l'invention, les erreurs de déplacement de la

bande disparaissent.

La figure 8 illustre un mode de réalisation pré-

féré du circuit de commande selon l'invention Ce circuit de commande utilise le multivibrateur monostable de redéclenchement 10 pour

produire le signal PWM de modulation en largeur d'impulsion à desti-

nation du circuit de commande 3 pour commander la vitesse du moteur

à courant continu 1 de cabestan pendant le fonctionnement intermittent.

Dans ce mode de réalisation, le moteur à courant continu 1 est direc-

tement couplé à un cabestan de magnétoscope, de la même manière que le moteur 1 de la figure 1 Dans ce cas, la vitesse de rotation du cabestan peut être par exemple de 2 Hz pour une vitesse de marche normale Pendant la reproduction à vitesse lente, le cabestan est

excité de façon échelonnée par le moteur 1.

Dans ce mode de réalisation, un générateur de fré-

quence 20 comprend une plaque magnétique 21 possédant quatre-vingt-dix

paires de pôles magnétiques nord N et sud S disposés sur celle-ci. Cette plaq ue 21 tourne avec le moteur 1 du cabestan Une paire de têtes

magnétiques fixes 22 A et 22 B sensibles au flux magnétique, qui peuvent être des éléments magnétorésistifs, des éléments l Iall, ou d'autres dispositifs équivalents, sont placées à proximité de la plaque 21 afin de produire des signaux sinusoïdaux respectivement désignés par FGA et FGB, dont les phases diffèrent de 900 En d'autres termes>' si l'on suppose que la distance entre ces deux

têtes vaut Lh, et que le pas séparant des pôles magnétiques succes-

sifs N et S vaut L,, alors la distance entre têtes Li peut être exprimée de la manière suivante: h = (n l)Lm; (n= 0,1,2,) Ces signaux FGA et FGB sont envoyés à un circuit 23 multiplicateur de fréquence, qui produit le signal de fréquence 8 FG à un taux d'impulsion valant huit fois la fréquence de l'un ou l'autre des signaux FGA et FGB Les détails de ce circuit multiplicateur de

fréquence sont décrits ci-après en relation avec la figure 10.

Dans ce mode de réalisation, une entrée 24 de signal de démarrage et une entrée 25 d'impulsion de commutation sont destinées à recevoir respectivement une impulsion de démarrage externe ST' et le signal SWP de changement de tête Ces signaux sont respectivement appliqués aux bornes de donnée et d'horloge d'une bascule 26 qui produit un signal de démarrage synchronisé ST (figure 9 A) à une borne de sortie de non- inversion Q. Une entrée 27 de signal de freinage reçoit un

signal BS de début de freinage externe (figure 9 B) et est couplée-

à une entrée de déclenchement d'un multivibrateur monostable 28.

Une autre bascule 29 est couplée par sa borne de positionnement de façon à recevoir le signal de démarrage ST et par sa borne de repositionnement de façon à recevoir le signal BS de début de

freinage, pour produire un signal de sortie F( 29) (figure 9 C).

Une entrée de déclenchement 30 reçoit le signal de fréquence 8 FM (figure 9 D) et applique celui-ci au multivibrateur monostable de redéclenchement 10, qui est sensiblement configuré tel que décrit ci-dessus en relation avec la figure 3 Ce multivibrateur monostable de redéclenchement 10 produit un signal d'impulsion M( 10) (figure 9 E) à sa borne de sortie de non-inversion Q et une forme inversée M( 10) de ce signal à sa borne de sortie d'inversion Q. Une autre bascule 31 est couplée par sa borne de positionnement de façon à recevoir le signal de démarrage ST Une porte ET 32 est couplée par ses entrées de façon à recevoir le signal 11 ( 10) et le signal de fréquence 8 FG, et sa borne de sortie est couplée & une borne de repositionnement de la bascule 31 Ainsi, la bascule 31 produit à sa borne de sortie de non-inversion Q un signal de sortie F( 31) (figure 9 F), qui passe à un niveau haut en réponse au signal de démarrage ST et retombe lorsque les impulsions

du signal M( 10) chevauchent les impulsions du signal de fréquence 8 FG.

En d'autres ternes, le signal F( 31) est haut depuis le début du signal de démarrage ST jusqu'au moment seulement o la durée d'impulsion R Aj du signal M( 10) devient égale ou supérieure à la période du signal de fréquence 8 FG, c'est-à-dire seulement jusqu'à ce que la vitesse angulaire du moteur à courant continu du moteur 1 du cabestan atteigne sa vitesse prédéterminée I\ Le signal inversé R(lo O et le signal F( 31) sont chacun appliqués à des entrées d'une

porte OU 33.

Il faut noter que le multivibrateur monostable de redéclenchement 10, la porte ET 32 et la bascule 31 constituent une

première boucle de commande 34 qui commande l'ouverture et la ferme-

ture du commutateur 15 associé au multivibrateur 10 Le signal F( 31) est fourni via une porte OU 35 au commutateur 15 afin de faire passer la durée d'impulsion du signal M( 10) de Z à t O après une période

-1 O

initiale de démarrage.

Les signaux F( 31) et 14 ( 10) sont délivrés par une sortie de la porte OU 33 à une entrée d'une porte ET 36, dont une autre entrée est couplée de façon à recevoir le signal F( 29) de la bascule 29 Une autre porte ET 37 est couplée par une entrée de façon à recevoir le signal W( 10) et son autre entrée est couplée à une borne de sortie de la bascule 28 La sortie de cette bascule 28

est également couplée à une autre borne d'entrée de la porte OU 35.

La bascule 28 produit un signal de freinage M( 28) (figure 9 G) pendant une durée prédéterminée à la suite du début du signal de début de

freinage BS.

Il faut noter que la bascule 28 et la porte ET 35 se combinent pour former un deuxième circuit de boucle de commande 38 servant à fermer le commutateur 15 afin de faire passer la durée

d'impulsion du signal M( 10) à Z 1 pendant le freinage.

Les sorties des portes ET 36 et 37 sont couplées aux entrées respectives d'une porte OU 39, dont la sortie produit le signal PWM modulé en largeur d'impulsion (figure 9 H) qui est appliqué à la borne d'entrée 3 a du circuit de commande 3 Le signal M( 28) est également appliqué à une entrée d'une porte ET 40, tandis

que le signal F( 29) est appliqué à une entrée d'une autre porte ET 41.

Les portes ET 40 et 41 sont couplées par leurs sorties aux entrées d'une porte OU 42, dont la sortie est connectée à la borne d'entrée 3 b du circuit de commande 3 Des entrées de commande de sens 43 et 44 connectées respectivement & d'autres entrées des portes ET 40 et 41

reçoivent des signaux de commande de sens avant FWD et inverse REV.

Les signaux FWD et REV sont respectivement au niveau haut et au niveau bas lorsqu'un mode d'excitation vers l'avant est choisi pour le magnétoscope et sont respectivement de niveau bas et de niveau haut lorsqu'un mode d'excitation inverse est choisi Par conséquent, la porte OU 42 produit un signal RD de sens de rotation (figure 91) qui, dans le mode avant, passe du niveau haut au niveau bas en un point P 2 correspondant au début du signal de début de freinage BS, puis revient au niveau haut en un point P 3 faisant suite à la fin du signal d'impulsion M( 28) D'autre part, si un mode inverse est choisi, le signal RD passe d'un niveau bas à un niveau haut au point P 2, puis revient à un niveau bas au point P 3 Ainsi, lorsque la bande marche par intermittence dans le sens avant, le signal de commutation de sens de rotation RD passe au niveau haut lorsque le moteur 1 doit être excité pour faire avancer la bande, et au niveau bas lorsque le moteur doit être freiné Lorsque la bande marche par intermittence dans le sens inverse, le signal de commutation RD passe au niveau bas lorsque le moteur doit être excite dans le

sens inverse, et au niveau haut lorsque le moteur doit être freiné.

La figure 10 montre une configuration possible pour le circuit multiplicateur de fréquence 23 utilisé dans le mode

de réalisation de la figure 8.

Dans ce cas, des bornes d'entrée 50 A et 50 B sont couplées aux capteurs 22 A et 22 B de façon à recevoir les signaux sinusoïdaux FGA et FGB, indiqués en trait continu sur les figures 11 A

et ll B, respectivement.

Un diviseur de tension 51 comporte un montage série d'une première résistance 52 connectée à une source de tension +B (par exemple 5 volte), une résistance variable 53, et une autre résistance 54 connectée à la terre Un point de division de tension, situé & la jonction des résistances 53 et 54, fournit une tension

de référence Es, dont le niveau est indiqué par les lignes horizon-

tales des figures 11 A et ll B Un soustracteur, ou inverseur, 55 est alimenté par sa borne (-) à l'aide du signal FGB et par sa borne (+) par la tension de référence S Cet inverseur 55 produit une forme inversée, soit FGB,du signal FGB, ainsi que cela est indiqué par le trait interrompu sur les figures 11 A et 11 B. Quatre comparateurs 55 à 59 sont disposés de façon à produire des signaux de commutation sur la base de la relation

des signaux FGA, FGB et FGB, et de la tension de référence Es.

Le comparateur 56 est connecté par sa borne (+) de façon à recevoir le signal FGA et par sa borne (-) de façon a recevoir la tension de référence Es Ainsi, ce comparateur 56 produit un signal de commutation de sortie S( 56) tel que présenté sur la figure 11 C. Le comparateur 57 est couplé par sa borne (+) de

façon à recevoir le signal FGB et par sa borne (-) de façon à rece-

voir la tension de référence Es Ce comparateur 57 produit un signal de commutation de sortie S( 57) tel que présenté sur la figure li D Le comparateur 58 est couplé par sa borne (+) de

façon à recevoir le signal FGA et par sa borne (-) de façon à rece-

voir le signal inverse FGB Ce comparateur 58 produit un signal de commutation de sortie S( 58) tel que présenté sur la figure 1 l E. Le comparateur 59 possède des bornes d'entrée (+) et (-) respectivement couplées de façon à recevoir les signaux respectifs FGA et FGB, et il produit un signal de commutation de sortie S( 59) tel que présenté sur la figure 11 F. Une porte OU exclusif 60 reçoit par ses entrées les signaux S( 56) et S( 57), tandis qu'une deuxième porte OU exclusif 61 reçoit par ses entrées les signaux S( 58) et S( 59) Les sorties des portes OU exclusifs 60 et 61 sont respectivement couplées à des entrées d'une troisième porte OU exclusif 62, laquelle produit un signal de sortie S( 62) tel que présenté sur la figure ll G Il faut noter que ce signal S( 62) a une onde carrée possédant huit

transitions pour chaque cycle des signaux sinusoïdaux FGA et FGB.

Ce signal S( 62) est appliqué à un circuit de retard d'inversion 63

et est également appliqué à une entrée d'une autre porte OU exclusif 64.

Le circuit de retard 63 produit une forme inversée du signal S( 62),

avec un retard T 5, à une autre borne d'entrée de la porte OU exclu-

sif 64 Par conséquent, un signal de sortie S( 64) (figure 11 H) est appliqué par la sortie de la porte OU exclusif 64 à une borne d'entrée 65 Ce signal S( 64) est applique à la borne 30 de la figure 8,

pour former le signal de fréquence 8 FG.

Comme le signal S( 64) (c'est-à-dire le signal de fréquence 8 FG) possède une fréquence valant huit fois la fréquence des signaux sinusoïdaux FGA et FGB, ce signal S( 64) a une période T 6 valant 1/8 fois la période des signaux sinusoïdaux FGA et FGB et a une durée égale au retard T 5 du circuit retardateur 63 Dans un mode de réalisation pratique, on peut choisir la durée T 5 égale à mes Dans le cas d'une bande de deux heures, la période T 6 peut être par exemple de 0,69 ms et, dans le cas d'une bande de trois heures, la période T 6 peut être de 1,04 ms Ainsi, la période du signal de fréquence 8 FG résultant correspond à 1/48 fois la période

du signal de commande reproduit CTL, ou bien 1/32 fois la période -

du signal de commande reproduit CTL, selon qu'on utilise une bande

de deux heures ou de trois heures.

Par conséquent, même si le générateur de fréquence 20 peut utiliser une plaque circulaire 21 possédant un plus petit nombre de pôles magnétiques que les cent-quatre-vingt pôles de ce mode de réalisation, le circuit multiplicateur de fréquence 23 peut produire un signal d'une fréquence suffisamment élevée, indépendant du sens de rotation du moteur 1, si bien que toutes les inexactitudes de

déplacement de la bande, par exemple dues à la caractéristique d'ondu-

lation du couple du moteur, peuvent être évitées.

On notera que, alors que l'on a expliqué l'inven-

tion dans le contexte d'un magnétoscope, celle-ci peut être mise en oeuvre dans une large variété d'environnement o l'on souhaite

entraîner une bobine de façon intermittente.

De plus, et bien entendu, l'homme de l'art sera

en mesure d'imaginer, à partir du circuit dont la description vient

d'être présentée à titre simplement illustratif et nullement limi-

tatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre

de l'invention.

Claims (4)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1 Circuit de commande pour moteur à courant continu de cabestan destiné à entraîner une bande dans un dispositif à bande pour fournir un courant d'excitation au moteur afin de déplacer la bande par intermittence, le circuit de commande possé- dant un générateur de signal d'impulsion d'excitation qui produit un signal d'impulsion d'excitation afin d'entraîner la bande par intermittence, un générateur de signal d'impulsion de freinage

qui produit un signal d'impulsion de freinage pour arrêter l'entrai-

nement intermittent de la bande, et un circuit de commande couplé audit moteur à courant continu du cabestan afin de délivrer à celui-ci un courant d'excitation pour entraîner par intermittence la bande en réponse audit signal d'impulsion d'excitation et audit signal d'impulsion de freinage, le circuit étant caractérisé en ce qu'un générateur ( 20-23) de signal de fréquence associé audit moteur ( 1) du cabestan produit un signal de fréquence ( 8 FG) dont la fréquence

varie avec la vitesse de rotation du moteur ( 1); un circuit d'exci-

tation ( 10, 13, 14, 15, 30, 33, 35, 36, 37, 39) recevant ledit signal de fréquence ( 8 FG), ledit signal d'impulsion d'excitation (F( 29)) et ledit signal d'impulsion de freinage (M( 28)) de façon à produire à destination dudit circuit de commande ( 3) un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM) dont le coefficient d'utilisation varie avec la fréquence dudit signal de fréquence ( 8 FG) de façon que, en

réponse audit signal d'impulsion d'excitation (F( 29)), ledit coeffi-

cient d'utilisation diminue lorsque la vitesse de rotation augmente et, en réponse audit signal d'impulsion de freinage (M( 28)), ledit coefficient d'utilisation diminue lorsque la vitesse de rotation diminue.

2 Circuit de commande selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que ledit circuit d'excitation comporte un circuit de démarrage ( 31, 32, 33) recevant un signal de courant

continu comme signal modulé en largeur d'impulsion pendant le démar-

rage dudit moteur jusqu'à ce que ce dernier ait atteint une vitesse de rotation prédéterminée (a 1) et un circuit de commutation ( 15, 35) commandant ledit circuit d'excitation afin de produire ledit signal modulé en largeur d'impulsion sous forme d'un signal (Q') dont la largeur d'impulsion diminue lorsque la vitesse du moteur augmente

une fois que le moteur a atteint la vitesse de rotation prédéterminee.

3 Circuit de commande selon la revendication 2, carac-

térisé en outre en ce que ledit circuit d'excitation comporte un multivibrateur monostable de redeclenchement ( 10) possédant une entrée de déclenchement à laquelle est appliqué ledit signal de fréquence ( 8 FG) , une sortie de non-inversion, une sortie d'inversion, et un circuit de constante de temps ( 13, 14) destiné à présenter une première constante de temps prédéterminée (? 0) et une deuxième constante de temps prédéterminée plus longue (Z 1) vis-à-vis du multivibrateur monostable ( 10); ledit circuit de démarrage ( 31, 32) étant couple audit circuit de commutation ( 15, 35) de façon à choisir ladite première constante de temps (ôe) pendant le démarrage du moteur jusqu'à ce que ladite vitesse de rotation prédeterminee ( 0) soit atteinte et à choisir ladite deuxième constante de temps (j)

lorsque ladite vitesse de rotation prédéterminee ( 10) a été atteinte.

4 -Circuit de commande selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce que ledit circuit de démarrage ( 31, 32) comporte une porte logique ( 32) dont une entrée reçoit ledit signal de fréquence ( 8 PG)et uneautre entrée est couplée à ladite sortie de non-inversion (Q) dudit multivibrateur monostable de redéclenchement ( 10), ladite porte logique possédant une sortie, et une bascule ( 31) dont une borne de positionnement reçoit un signal de démarrage, une borne de repositionnement est couplée à la sortie de ladite porte logique ( 32), et une sortie est couplée audit circuit de commutation

( 15 > 35).

Circuit de commande selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce qu'un autre circuit logique ( 36, 37, 39) possède des entrées qui sont couplées à la sortie d'inversion (Q) et à la sortie de non-inversion (Q) dudit multivibrateur monostable de redéclenchement ( 10), une entrée qui est couplée de façon à recevoir ledit signal d'impulsion d'excitation (F( 29)), une autre entrée qui est couplée de façon à recevoir ledit signal d'impulsion de freinage (M( 28)), et une sortie qui est couplée audit circuit

de commande ( 3).