Brevet FR2046891A1 — publié le 19710312

Le dérouleur de bandes magnétiques du type à bobine trouve une application croissante dans le traitsment des signaux sismiques. Les dérouleurs de bondes magnétiques actuellement utilisés dans les enregistreurs sismiques è bande magnétique sont relativement encombrants, onéreux, consomment trop d'énergie élec-5 trique et nécessitent l'emploi d'un système de cabestan (poulie motrice) simple ou double pour accrocher la bande d'enregistrement magnétique et la faire tourner sur ds la bobins. Le système de commande par cabeetan est basé sur un engagement par friction entre la bande magnétique et le cabestan, ce qui provoque un bruit indésirable. 10 On doit avoir en vue que dens des systèmee de commande par cabestan, il est souhaitable de maintenir constsnts la tension de la bande eur le cabestan en cours d'enregistrement. La bende d'enregistrement magnétique étant élastique, des variations de tension produiront des variations de longueur des traces enregistrées. De plus, il est 15 difficile de réaliser l'enregistrement et la reproduction dans les mêmes conditions de tempérsture, d'humidité, de tension de ls bende et avec les mêmes coefficients ds friction. Ces problèmes deviennent complexes quand la bande est lue sur une machine différente qui présente inévitablement de légères différences dans les dimensions 20 du cabestan ainsi que d'autres différences importantas. Aussi, que ce soit pendant l'enregistrement, ou pendant la lecture, des raisons accidentelles telles que ls présence de traces de doigt collantes sur la bande ou sur toute outre surface ds guidage peuvent provoquer de brusques variations de la tension de la bande. 25 Per suite, dans les systèmes de commande par cabestan, il convient essentiellement pendant l'enregistrement , de meintenir la tension de la bande autour du cabestan sensiblement constente. Il convient également d'avoir pour objectif d'obtenir une accélération très rapide de la bande. 3Q Lee solutions que l'on a tenté d'apporter è ces problèmes, appliquent l'usage de cabestans de messe relativement importente usinés avec des tolérances très étroites. Selon la préeente invention, la vitesse de la bande est continuellement contrôlée pour obtenir un signal électrique ayant un paramètre directement proportionnel è la vitesse de la bsnd». 70 22236 2 2046891 Ce signel électrique eet ensuite comparé è un signal type. Cette comparaison sert à produira un signsl de commande qui commende le viteeee d'eu moine un moteur d'entraînement de la bobine portent le bande. Selon un mode de réalisation préféré, on emploie un teehymètre produieant un 5 signal è uns fréquence qui, è chaque instant, est proportionnelle è le vitesse de la bande è ce même inetant. Le eignal est d'abord amplifié et écrfité, différencié, détecté, intégré puis comparé è un signel en dents de scis. A la sortie du comparateur, on obtient une onde d'impulsions modulée en largeur d'impulsions correepondent aux écarts de vitesee de la bende per rapport 10 è une vitesse préd éterminée. L'onde modulée én longueur d'impulsions est envoyée sur un commutateur du circuit d'alimentation du moteur entraînant la bobine . Selon le présente invention, il n'eet plus néceeseixe de recourir è des cabestans relativement coûteux et généreteurs ds bruit. On réalise un déroulement 15 de bande particulièrement approprié pour les enregietreurs sismiques, adopté aussi bisn eu travail sur le terrain qJft la relecture è poete fixe, utilisant dss éléments constitutifs stendarde et peu coûteux et dont le coût de fabrication n'est qu'une fraction du coût dee enregietreure actuellement employés dans le domaine sismique. 20 Les caractéristiques et avantagea ci-dessus ainsi que d'eutres apparaîtront plus clairement dens le description détaillés donnée ci-eprèe en relation avec les dessins annexés dene lesquels t - la figure 1 est uns vue perepsetive du logement du dérouleur de bande magnétique comprenant le système de contrôle de la vitesse de la banda, selon l'in- 25 vention, - la figure 2 est une représentation par blocs du système électro-mécanique utilisé pour contrfiler le viteeee de le bende, - la figure 3 montre plusieurs formee de signaux apparaissant aux bornes de sortie de certeins circuits représentés & la figure 2, et 30 - la figure 4 eet une vue en partie en eoupe d'un des mécsnismes d'entraînement des arbres sur lesquels sont montées les bobines. En se réfèrent maintenant aux dessins et plus particulièrement aux figures 1 è 3, les systèmee de déroulement de bende et de contrôle de vitesse eont montée - dans un logement désigné d'une manière générale per le référence 9, qui com-35 prend un» bobine d'alimentation 10 et une bobine d'enroulement 12, toutes deux montées dens le logement 9. BAO objqjm 70 22236 3 2046891 Plusieurs galets de guidage 14 permettent à une bande magnétique, & partir de l'une ou l'autre des bobines 10 et 12 ds se déplacer dene un sens ou dans l'autre. Le bande passe devant une tftte magnétique classique d'snregistrement/ reproduction 16. 5 Bian que las deux bobinsa 10 et 12 puissent Stra entrainésa par un mime moteur électrique, on préfère cependant utiliser deux moteurs. La moteur 1? entrains la bobine d* alimentation 10 et le moteur 16 la bobine d'enroulement 12. Pour mesurer la vitesse linéaire de la bande 15 se déplaçant d'une bobine à l'autre, on prévoit un tachymè.tre classique 20 ayant un diaque rotatif 22 d'in-10 terception intermittente des rayons lumineux d'un système photoélectrique. Le disque 22, en combinaison avec unB source de lumière 24 et une cellule photo- produit un signal électrique 28 électrique 26/soue le forme d'onde de courant alternatif dont la fréquence instantanée est directement proportionnelle è la vitesse linéaire instantanée de la bande 15. Ce signal altemetif 18 est comparé è l'amplitude d'un signal type 15 dont la fréquence eat déterminée è l'avance en fonction de la vitesse désirée de la. bande 13. La comparaison avec la signal type s'effectue comme suit t le signal de courant alternatif 28 eat d'abord amplifié et écrité dans un amplificateur-écrSteur 30 qui produit une onde en créneaux 32. 20 L'ende en créneaux 32 aat alors différenciée dans un différentiateur 34 et détectée par un détecteur 36 qui ne laisse passer que les pics positifs 38 de différenciation des fronte d'ondes des créneaux. Ces pics 38 sont intégrés - dans l'intégrateur 40, muni d'un amplificateur de sortie, pour donner un signal an courant continu 42 de variation lente. Le nivaeu instantané du signal 25 en courent continu 42 est comparé périodiquement è celui d'un signal d'onde en dentsde scie 44 fourni par un générateur 46. La comparaison est effectuée par un comparateur 50 qui reçoit è une de ses entrées 52. le signal intégré an courant continu 42 et è son autre entrée 54 l'onde en dents de scie 44. A la sortie du comparateur 40, on obtient une onde en forme 30 de créneaux, recueillie sur la ligne de sortie 58. La l..g :eur de checun des créneaux, tel que le créneau 60, dans l'intervalle d'un cycle d'onde en dents de ecie est une indication du résultat de la comparaison entre les signaux 42 et 44. Autrement dit, l'amplitude du signal intégré 42 est comparée è l'amplitude du 35 signel an dents de eeie 44 pour fournir une onde en créneaux 56, dont la 1 -geur d e (cycle utile) de chaque créneau 60 eet proportionnelle è le vitesse 70 22236 4 2046891 linéaire ds la banda 15. La aignal ds soxtie du comparateur 50 est envoyé par la ligne 58 sur un ampli-fieateur 70 de commande du moteur. Quand l'ande en créneaux 36 eet poeitive par rapport è un niveau de référence g tel que la terre, l'amplificateur 70 offre une résistance relativement élevée au passags du courant Im d * alimentation du moteur Qui a uns forme d'onde 57 inverse de l'onde 56 par rapport au potentiel de la terre. Par suite, le courant Im ne pesss pas dane le "circuit d'entrée" alimentent le moteur 17 ou 18, pendant la durée de chaque créneau 60. Il a'eneuit que, ei la viteess ds la bande 15 1 o est exactement de la valeur désirée, le courent Im ceseera de peeser dane le circuit d'entrée du moteur ssulement pendent eon cycle utile fixé è l'avance. Si la vitesse de ls bande 15 est trop faibla par rspport 1 la vitasse désirée, le cycle utile de ve diminuer et le courent Im passsre pendant un intervelle de temps corrélstivement plue long, amenant l'accélération du moteur. Inverss-15 . msnt, si ls viteese de la bende 15 eet trop élevée per repport è la viteeee désirée., le cycle utile de sugmentsre et par euite un courent Im moindre alimentera le moteur, provoquant eon ralentissement. Les moteurs 17 et 18 sont alimsntés par une eource de courent continu 72 dont la borne positive est reliée h un commutateur è un eaul pôle et à deux positions 20 74 dont les contacts sont référencés 76 et 78. Le conteet 76 permet d'alimenter le moteur 18 de manière è déplacer le bande 15 en marche avant tandie que le contact 78 permet d'alimenter le moteur 17 de manière I déplacer le bande en marche arrière. La borne négative de la source de courant 72 eet mise è la terre en 80. Le con-25 ducteur de retour 82 dee deux moteurs 17 st 18 est relié au collecteur 84 de l'amplificateur 70 tandie que son émsttsur 86 est relié è la borne négative de le source 72 et è la terre 80. On notere que l'amplificateur 70 feit office d'interrupteur pour réalissr sélectivement la connection du retour 82 è la source d'énergie 72 ou ee deconnection de ledite source euivent ls durée ou longueur 30 du cycle utile de de lfonde de courant 57 et par suits suivant la vitesss de la bande 15. Si on se réfère maintenant aux figures 2 et 4, le mécanieme d'entraînement de chaque bobine est ssneiblement le même. On ne décrira donc en détail que le mécanieme d'entraînement de la bobine 10 eont désignés per les mimes références 35 numériquss affectéee d'un prime. -W_ V*.** w. «afJUu' 70 22236 s 2046891 Le mécanisme d*entraînement de le bobine 10 est globalement référencée 100 et comprend un embrayage électromagnétique 102 et un frein à hystérésis 104. La bobine 10 est montée sur un moyeu 106 qui est claveté sur un arbre de bobine 108. Cet arbre 108 est monté rotativement & une de ses extrémités sur un roulement 110 5 et è l'autre sur un roulsment 112 ménagé dans la paroi supérieure 114 du logement 116 de l'unité de freinage 104. L'unité de freinage 104 est montée eur et eupportée par le couvercle 115 du logement 9. La poulie 118, se prolongeant par un épaulement tubulaire 120, est montée rotativement sur l'arbre 108. 10 L'embrayage 108 compsend un ensemble stator 122 comportant un bobinage 124, un premier élément de rotor 126 claveté sur l'arbre 108 par la clavette 128 et un second élément de rotor 130 monté coulissant sur la paroi de 1'épaulement tubulaire 120. Le second élément de rotor 130 tourne avec la poulie 118 mais peut se déplacer longitudinalement par rapport à celle-ci. 15 Le logement 116' du frein comprend un ensemble stator 132 comportant un bobinage 134 et un stator 136 constitué en matériau magnétique perméable qui définit un espace libre 138. Un rotor 140 h paroi mince, en forme de coupelle, calé par la clavette 142 sur l'arbre 108 tourne dans l'espace libre 138 sans frottement avec le stator 136. Un roulement 143 placé entre 1'embrayage 102 et le frein 104 sup-20 porte rotativement l'arbre 108 dans sa partie centrale. Le bobinage 124 de l'embrayage 102 est alimenté en courant par un circuit d'alimentation d'embrayage 150 tandis que le bobinage 134 du frein 104 reçoit son courant du circuit d'alimentation de frein 152. Les circuits d'alimentation d'em-breyage et de frein, 150 et 152 respectivement, reçoivent des signaux de commande 25 d'un circuit de commende 154, La poulie 118 est entraînée par une courroie 160 montée sur une poulie 162 portée per l'arbre 163 du moteur 17. En cours de fonctionnement du mécanisme d*entraînement, la rotation de la poulie 162 entraine celle de la poulie 11B. Le second élément de rotor '30 de l'embrayage 102 tourne avec la poulie 118. 30 Lorsque le bobinage 124 n'est pas alimenté il n'y a pee de transmission de couple entre lee éléments de rotor 126 et 130. par le circuit de commande154 Lors de l'alimentation du circuit d'entraînement 150 de l'embrayage / , l'élé- 130 ment de rotor,/dépleçable axialement, est attiré par l'élémant de rotor 126 et devient solidaire de celui-ci en rotation, ce qui entraine, reepectivement par 35 l'intermédiaire des clavettes 128 et 142, la rotation de l'arbre 108 et du rotor 140, en forme de coupelle, de l'unité de freinage 104. 70 22236 6 2046891 Quand la bobinage 134 eat aliment* pas le circuit 132 d*alimentation de frein, le rotor 140 eat eoumie & des foxcea réeietantee dont 1*inteneité dépend de l'amplitude du courent traversant le bobinage 134. Les unités d'embreyege et de freinage 102 et 104 possèdent les caractéristiques S désirées d'aptitude è 8tre commandées evee précision* de aouplesee de fonctionnement, de transmission effective du couple, et de freinage réèllement sans frottement dee erbrea de bobine» 108 et 108*. Pour résumez le fonctionnement du système de contrôla de la viteeee d'une bande selon l'invention, la viteeee de le bende eet convertie per l'ensemble tachy-10 mètre-dieque eseocié eu système photoélectrique, en un eignel sous la forme d'un courent alternatif 28 qui eet ecrftté, différencié, détecté et intégré avant d'8tre comperé è un signal ds référence en dente de scie dsns un comparateur 50. Le compreteur 50 fournit è ee sortie une onde 56 modulée en largeur d'impulsions, le largeur ou cycle utile de chaque impulsion 60 étant liée è le viteese ds ls 1 s bande 15. Chaque impuleion eu créneau 60 commande le durée d'ouverture du transistor-commutateur 70, placé sur le retour 82 du circuit d'alimentation du moteur comprenant la siurce d'énergie72 et le commutateur 74. Selon la position du commutateur 74 le courant en créneaux 57 alimente, pendant le durée de cheque créneeu Im, l'un des moteurs 17 et 18. Chaque moteur entraîne 20 un arbre de bobine portant un ensemble embrayage-frein. Cheque arbre de bobine peut rencontrer une résistance engendrée par l'unité ds freinege & hyetérisia, l'inteneité de.la réeistance étant conditionnée per l'amplitude du courant appliqué au bobinage de l'unité de fxeinege. Les unités d'embrayage et de freinage sont commandées per un circuit de con-25 trflle. Lorequ'on désire faire avancer la bande 15 en marche avant, le commutateur 74 est mis dens le position de contact 76 et, pex lè mtme détermine l'alimentation du moteur 18 è partir du circuit d * alimentation comprenant la source de courant continu 72. Le commutateur 70 ee ferme alors, laissent einsi le courant In d'a-30 limentetion du moteur passer è travers le circuit collecteur-émetteur 84, 86. Le circuit de commande 154' fera alors actionner l'unité d'embrayage 102' per le circuit d'alimentation d'embrayage 150', ee qui entraînera la rotation de la bobine d'enroulement 12. Le circuit de commanda 154, par 1'intermédiaire du circuit d'alimentation de frein 152 fere exercer per l'unité de freinege 104 35 une résistance euffiaente eur l'arbre de bobine 108 pour soumettre le bende 15 è le tension nécessaire. 70 22236 7 2046891 Chaque créneau. 60 de l'onde en créneau 36 fermera la commutsteur-traneistor 70, empêchant de la aorte le passage du eousant In dans le moteur 18 pendant, la durée ou cycle utile d'un créneau 60. Ainsi, quand le commutateur eat dans la position de contact 76, la bande 15 se 5 met à se déplacer en marche avant, le circuit d*alimentation de l'embrayage 150* est actionné, le circuit d'alimentation du frein 152 est actionné, le moteur 17 cesse d'être alimenté *t la vitesse de le bandé eet immédiatement mesurée per le disque tachymétrique 20 qui produit un signal de commanda en forme d'onde 28 destiné & Être appliqué au eireuit d'alimentation du Moteur 18 de manière è 10 contrdler le cycle-ûtile des créneaux de courent I» alimentant le moteur 18. Pour arrêter la bande 13, on actionne les eircuite d'alimentation de frein 152 et 152*, ee qui arrête complètement les arbre» 108 et 108'. Pour faire déplacer la band» 15 en marche arrière, le commutateur 74 eet mis en position de contact 78 et les opérations se déroulent è tous pointa de vue de 15 manière analogue è celle décrite précédemment maie en invereant les fonctions. Bien que c»tt» invention ait été illuatrée par un mode d» réalisation particulier, il est évident que des modification* peuvent y être epportées par l'homme du métier, notamment en remplaçant certains éléments par d'autres connus comme remplissant la même fonction. Ces modifications doivent être considérées comme 20 entrant dens "le cedre des équivalences couvertes par les revendications ci-après. BAD ORIGINAL 70 22236 s 2046891 RFVEHDICATÎOMS 1 - Enregistreur è banda magnétique du type è bobine pour 1*enregistrement et/ ou la lecture de signaux sur uns bsnde magnétique comprenant un premier arbre de bobine pour recevoir une bobina d'alimentation, un sacond arbre de bobine pour recevoir un» bobine d'enroulement et su moin» un moteur ilectriqu» dont S l'arbre moteur tourne lorsqu'on aliment» le moteur en courant, caractérisé en ce qu'il comprend en outre en combinaison t - un circuit d'alimentation contrôlé» dudit moteur comprenant un élément actionné par un signal de commande, - des moyens d'accouplement poux transmettre le mouvement de rotation de 10 l'arbre du moteur S l'un deedits arbres de bobina, - un système convertisseur de la vitesse de la bJande comprenant des moyens de mesure de la vitesse de ladite bsnde et engendrant une onde de courant alternatif à une fréquence liée è la vitesse de la bande, - dee moyens de transformation de estte onde de courant alternatif en un 15 premier signal, - des moyens pour engendrer un second signal en forme de dents de scie, - un comparateur recevant ce premier et ce second signal et engendrent un signal de commande résultant de leur comparaison, et - des moyens d'application de ce signal de commande audit élément du cir-20 cuit d'alimentation pour commander la durée d'application du courant d'alimentation audit moteur. 2 - Enregistreur ô bande magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - un second moteur électrique dont l'erbxe moteur tourne lorsqu'on alimente , 25 le moteur en courant, ce moteur étant actionné par ledit circàit d'alimentation, et - d'autres moyens d'accouplement pour transmettre le mouvement de rotation de l'arbre dudit second moteur à l'autre arbre de bobine. 3 - Enregistreur à bande magnétique du type è bobines selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement comprennent un système d'embrayage poux transmettre le mouvement de xotation de l'arbre moteur audit arbre de bobine pour sxercer sur lui un couple résistent de façon contrôlable. 4 - Enregistreur è bande magnétique, du type è bobine», selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits autres moyen» d'accouplement comprennent un autre bad original 70 22236 9 2046891 ayetème d'embrayage pou* transmettre le mouvement d* rotation d» l'arbre dudit ••ecmd moteur k l'outra arbre d* bobine et d'autre» moysna rtfaistonta pour exerças un couple réaietont sur cat outre axbr» d» bobina. 5 - Enregistreur k bande magnétique du type & bobine» selon la revendication 1, S caractérisé en ce que lesdita moyene da transformation comprennent t - un écrttaur pour convertir l'onde de courant alternatif an onde de créneaux, - un différenciateur pour différencier leadite créneaux et produira un train d'impulaione d'une aeule polarité, et 10 - fto intégrateur pour intégrer lesdite» impulsion» et produire ledit pre mier signal eoue le forme d'un courant continu variable. 6 - Enregistreur k bande magnétique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit eignsl de commande se présente sous 1a forme d'une onde modulée an largeur d'impuleions dont la cycle utile est lié è le vitesse de déroulement de 13 1» bande. 7 - Enregistreur magnétique salon la revendication 6, caractérisé en ce qus ledit élément actionné par le eignal d» commanda eet un commutateur k aemi-conduc-taur. 8 - Enregistreur magnétique aelon la revendication 4, caractérisé en c» que cha-20 que moteur eet du type k courant continu, chaque système d'embrayage est du type électromagnétique et lae moyens résistants sont des freine du type k hystérésis.