Brevet FR2189739A1 — publié le 19740125

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour déceler les fluctuations de la vitesse d'un corps, qui est animé d'un mouvement sensiblement uniforme, et le long duquel des éléments détectables sont distribués régulièrement, par exemple pour déceler les fluctuations de la vitesse de défilement d'un film ou d'une bande, dans un appareil cinématographique, un magnétophone...etc., ou pour déceler les fluctuations de la vitesse d'un rotordrrnachine (machine électrique, turbine ..etc.). Pour déceler les fluctuations de la vitesse de défilement d'une bande magnétique dans un magnétophone, il est connu par exemple de déceler des variations de la fréquence du signal de lecture d'une piste de ladite bande magnétique, sur laquelle a été pré-enregistré un signal-étalon de fréquence constante, définie avec une haute précision, généralement un signal-étalon à 3000 Hz.Ce procédé sommaire n'est utilisable, avec une précision satisfaisante, que pour les vitesses de défilement, habituellemént assez faibles, des bandes de magnétophone; il est cependant inapplicable pour la détermination des fluctuations de la vitesse de défilement d'un film cinématogra- phique dans une caméra à grande vitesse (100 à 600 images par seconde) ou dans une caméra ultra-rapide (500 à 3000 images par seconde).! Le procédé et le dispositif selon la présente invention sont du type indiqué précédemment, et ils offrent 1 'avant tage autre applicables quelle que soit la vitesse uniforme du corps, qu'il s'agisse de la vitesse de défilement, relati vement lente, d'une bande magnétique, - ou de la vitesse de défilement d'un film cinématographique, pouvant atteindre éventuellement des valeurs aussi élevées que 3000 images par seconde, ou encore de la vitesse élevée d'un rotor de machine, et cela avec une précision sensiblement indépendante de ladite vitesse. Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce-que l'on fait produire des signaux électriques, successifs, de détection, respectivement par les différents éléments détectables, distribués le long du corps en monve- ment, et que lton produit des signaux indicateurs de fluctuation, en formant la différence entre, d'une part, des impulsions électriques successives, dont chacune correspond à utl signal de détection et a une amplitude proportionnelle à l'in tervalle entre ce signal de détection et le suivant, et, d'autre part, un niveau moyen, correspondant à la valeur moyenne des intervalles entre les signaux successifs de détection.Les éléments détectables du corps en mouvement peuvent entre d'un type quelconque, adapté à l'application considérée : il peut s'agir de tops (impulsions brèves) pré-enregistrés sur la bande magnétique ou sur une piste magnétique du film cinématographique, ou bien de perforations marginales de la bande magnétique ou du film cinématographique; dans le cas cependant de bandes ou de films à perforations marginales d'entratnement, au lieu de déceler les fluctuations de la vitesse de défilement du film ou de la bande, il est équivalent de déceler celles de l'un de ses organes d'entraSne- trient, tel qu'un tambour à dents ou àpicots, des éléments détectables, distribués régulièrement sur le pourtour de ce tambour, pouvant être alors constitués par exemple par ses dents ou picots, en matériau magnétique.Les signaux indicateurs de fluctuation, produits suivant le procédé selon la présente invention; peuvent Autre utilisés, éventuellement après des'traitements appropriés, pour faire signaler l'exis- tence de fluctuations par des moyens divers : visualisation des signaux indicateurs de fluctuation sur un appareil d'affichage, par exemple sur ltécran d'un tube à rayons cathodiques; enregistrement des signaux indicateurs de fluctuation; allumage d'une lampe de signalisation .... etc... Un mode d'exécution préféré du procédé selon la présente invention permet de déceler seulement les fluctuations de vitesse supérieures (en valeur absolue) à un pourcentage choisi; pour cela, selon la présente invention, on produit tout d'abord des impulsions électriques, successives, d'étalon- nage, qui ont la m9me fréquence de récurrence que les signaux de détection en l'absence de fluctuation, et dont un petit nombre seulement, par exemple une impulsion d'étalonnage sur cinquante, présente une amplitude différente, du pourcentage choisi, des amplitudes, égales entre elles, des autres impulsions d'étalonnage, et lton détermine le facteur par lequel un niveau moyen, correspondant à la valeur moyenne des intervalles entre lesdites impulsions d'étalonnage, doit être multiplié pour astre rendu égal à l'amplitude desdi tes impulsions d'amplitude différente, les fluctuations de vitesse supérieures au pourcentage choisi, étant ensuite décelées en multipliant le niveau moyen par le facteur précédemment déterminé. La présente invention concerne également différentes formes de réalisation d'un dispositif pour mettre en oeuvre les procédés précédemment définis. La forme de réalisation préférée d'un tel dispositif comporte- notamment des moyens pour déduire des signaux successifs de détection, des créneaux ayant chacun la même amplitude et une durée proportionnelle à l'intervalle entre le signal de détection correspondant et le suivant, des moyens intégrateurs pour transformer chaque créneau en une impulsion en dent de scie, d'amplitude proportionnelle à la durée du créneau correspondant, un premier et un second comparateur d'amplitude, ayant chacun deux bornes d'entrée, l'une additive et l'autre soustractive, les impulsions successives étant transmises à la fois aux entrées soustractives du premier et du second comparateur, tandis que -le niveau moyen est appliqué à leurs entrées additives, si bien que la sortie du premier comparateur produit éventuellement un signal indicateur de fluctuation négative, ainsi qu'un circuit, recevant, sur deux entrées distinctes, les signaux de sortie du second comparateur et des signaux synchrones avec les signaux de détection, ce circuit produisant, sur sa sortie, un signal indicateur de fluctuation' positive, chaque fois que la sortie du second comparateur ne produit aucun signal dans l'intervalle entre deux signaux successifs de détection Cette forme de réalisation préféree du dispositif selon la présente invention peut entre adaptée pour déceler seulement les fluctuations de vitesse supérieures à un pourcentage choisi, en prévoyant en outre un générateur pour produire des créneaux successifs d'étalonnage, ayant une fréquence de récurrence égale à celle des signaux de détection en ltabsence de fluctuation de vitesse, des moyens pour allonger ou raccourcir, du pourcentage choisi, la durée d'un petit nombre seulement de ces créneaux d'étalonnage, par exemple d'un sur cinquante, un commutateur pour transmettre aux moyens intégrateurs d'abord les créneaux d'étalonnage dont certains ont été allongés, ou bien ceux dont certains ont été raccourcis, puis les créneaux déduits des signaux de détection, ainsi que des moyens pour faire varier à volonté les niveaux relatifs des signaux reçus par les deux entrées des comparateurs d'amplitude. 'A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation d'un dispositif selon la présente invention, pour déceler les fluctuations de la vitesse de défilement d'un film cinématographique dans une caméra à grande vitesse ou dans une caméra ultra-rapide. La figure 1 est un schéma par blocs de cette forme de réalisation, destiné'à en expliquer le fonctionnement. Les figures 2a et 2b, qui se raccordent suivant la ligne a-b, représentent le schéma électrique complet de cette forme de réalisation. Sur la figure 1, le bloc A produit sur sa sortie des créneaux, a, ayant chacun la m8me amplitude, et une durée, T, proportionnelle à l'intervalle entre deux signaux successifs de détection des éléments détectables, qui sont constitués par exemple par les dents ou les picots du tambour d'entraSnement (non représenté) du film cinématographique dans la caméra; le capteur, produisant ces signaux de détection, qui peut être du type électromagnétique, est fixé dans la caméra, en regard de la trajectoire des dents dudit tambour d'entrainement; la durée T de chacun des créneaux correspond donc à l'intervalle entre les passages, en regard dudit capteur, de deux. dents ou picots consécutifs du tambour d'entraSnement; cette durée T est donc inversement proportionnelle à la vitesse de rotation du tambour d'entratne- tent, et par suite aussi à la vitesse de défilement du film. B désigne un commutateur à trois positions, qui, dans sa position I, transmet les créneaux a à l'entrée d'un circuit intégrateur C, ayant une constante de temps choisie pour qu'il produise sur sa sortie des impulsions en dents de scie c, dont chacune correspond à l'intégration de l'un des créneaux a, et dont l'amplitude, a, est par suite proportionnelle à la durée T du créneau correspondant. D est un autrel circuit intégrateur, dont l'entrée reçoit également les créneaux a, et dont la constante de temps est choisie de telle sorte qu'il apparaît sur sa sortie une tension continue, ou lentement variable, d, dont l'amplitude U est proportionnelle à la valeur moyenne de la durée T des créneaux, prise sur un nombre assez élevé de ces créneaux, par exemple sur une quarantaine de créneaux. F1 et F2 désignent deux comparateurs d'amplitude comportant chacun une entrée additive (+) et une entrée sous trac tive (-); les impulsions en dents de scie c sont transmises simultanément, par l'intermédiaire d'atténuateurs réglables, El et E2, respectivement à ltentrée soustractive du comparateur F1 et à ltentrée soustractive du comparateur F2, tandis que le niveau moyen d est appliqué, éventuellement par ltinter- médiaire d'atténuateurs fixes (non représentés), respectivement à l'entrée additive de F1 et à l'entrée additive de F2;; autre part, selon la présente invention, ltétage de sortie Gde F2 est réalisé de manière à produire la fonction logique d'inversion, c'est-à-dire qu'il est constitué par un circuit qui, d'une part, reçoit, sur deux entrées distinctes (non représentées sur la figure 1) les signaux de sortie du comparateur proprement dit, ainsi que les impulsions en dents de scie o, synchrones avec les signaux de détection, et qui, d'autre part, produit un signal sur la sortie de F2, chaque fois que la sortie dudit comparateur ne produit aucun signal dans l'intervalle entre deux signaux successifs de détection. Le dispositif illustré sur la figure 1 fonctionne de la façon suivante En l'absence de fluctuations de la vitesse de défilement du film, tous les créneaux a ont exactement la mEme durée T, si bien que toutes les impulsions en dents de scie c ont toutes la mEme amplitude a; les atténuateurs réglables E1 et E2 peuvent être alors ajustés de telle sorte qui ntapparatsse aucune impulsion sur les sorties des comparateurs F1 et F2.Lorsqu'il apparat une fluctuation négative de la vitesse de défilement du film, un ou plusieurs dés créneaux a présentent une durée légèrement supérieure à celle, T, des autres créneaux, précédents et suivants, si bien que la où les impulsions en dents de scie c, correspondantes, présentent également une amplitude au moins un peu supérieure d celle, a, des autres impulsions précédentes et suivantes; à chacune de ces impulsions en dents de scie, dramplitude supérieure, il correspond, sur la sortie du comparateur F1, une impulsion brève, fl, qui constitue un signal indicateur de fluctuation négative.De même, en cas de fluctuation positive de la vitesse de défilement, les durées d'un ou plusieurs des créneaux a et les amplitudes des impulsions en dents de scie, c, correspondantes, tombent respectivement en dessous de T et de a, si bien que la sortie du comparateur F2 ne délivre aucun signal pendant les durées des créneaux correspondants, alors que la sortie de l'étage inverseur G fait apparattre, à chaque fois, une impulsion brève f2, constituant un signal indicateur de fluctuation positive. Les signaux indicateurs de fluctuation, f1 et f2, peuvent Etre appliqués aux entrées d'amplificateurs H1 et H2 dont les sorties elles-mêmes attaquent des appareils d'affichage ou de visualisation, équipés par exemple d'au moins un tube à rayons cathodiques; les signaux indicateurs de fluctuation f1 et 4ss peuvent aussi attaquer des circuits d'amplification et d'allongement, J1 et J2 dont les sorties elles-mames attaquent des appareils enregistreurs (non représentés) ou encore des voyants lumineux, K1, K2, respectivement. La forme de réalisation préférée de l'invention qui est illustrée schématiquement sur la figure 1 comporte en outre un oscillateur à quartz L qui, pour les applications envisagées, aux caméras à grande vitesse et ultra-rapides, produit une tension sinusoidale 1, dont la fréquence peut être commutées, par le commutateur CL, entre 10 MHZ et 12 MHz, selon la vitesse de défilement choisie; un circuit diviseur de fréquence et formateur dim- pulsions, M, dont le rapport de division peut être sélectionné à l'aide d'un commutateur CM, transforme la tension sinusoSdale 1 en des créneaux rectangulaires, m, identiques aux créneaux a en l'absence de fluctuation de '4tesse (c'est-à Le dispositif précédemment décrit permet de déceler seulement les fluctuations de vitesse supérieures au pourcentage choisi X, de la façon suivante On place tout d'abord le commutateur B dans sa position III, et l'on ajuste l'atténuateur réglable E1 de telle sorte qu'il ntapparaSsse aucun signal f1 sur la sortie du comparateur d'amplitude F1, de manière à supprimer tout signal indicateur de fluctuation négative, de valeur absolue au plus égale à G .On place ensuite le commutateur B sur sa position II, et l'on ajuste l'atténuateur réglable E2 de manière à faire disparattre tout signal f22 indicateur de fluctuation positive, de valeur au plus égale à r .Après cette double opération d'étalonnage, on place le commutateur B dans sa position I, de manière à transmettre aux circuits C et D les créneaux a, déduits des signaux de détection des éléments détectables, notamment des dents du tambour d'entratnement du film. I1 résulte clairement de ce qui précède aucun signal indicateur de fluctuation négative, fl, ou indicateur de fluctuation positive, f2, n'apparaît sur la sortie de F1 ou de F2 que si, respectivement, la vitesse de défilement du film dans la caméra présente momentanément une fluctuation, négative ou positive, de valeur absolue supérieure au pourcentage choisi r . Sur les figures 2a - 2b, on a représenté une forme de réalisation possible de chacun des blocs A à Q de la figure 1, ainsi que leurs interconnexions (chacun des blocs ayant été délimité par un cadre en traits interrompus, désigné par la même lettre que sur la figure 1); on a également identifié sur les figures 2a et 2b les différents commutateurs CL CM et Cp, qui permettent respectivement de choisir les fréquences des oscillations 1 et des créneaux m, adaptées à la vitesse de défilement du film, ~ dont on doit déceler les fluctuations, ainsi que le pourcentage minimum, 't, de fluctuation à déceler. Le dispositif selon la présente invention est susceptible de nombreuses variantes, dont beaucoup sont évidentes pour l'homme de l'art, et qui rentrent toutes dans le cadre de l'invention. On a déJà dit que les blocs fonctionnels A à Q de la figure 1 sont susceptibles chacun de réalisations électroniques diverses, différant non seulement par les circuits et les composants utilisés, mais encore par le mode de fonctionnement, qui peut être par exemple analogique, numérique ou hybride.La forme des impulsions produites est également sans importance pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, c'est ainsi que les impulsions c (figure 1) peuvent nitre pas en dents de scie, pourvu qu'elles présentent une amplitude proportionnelle à la durée respective des créneaux correspondants; par ailleurs, ces impulsions peuvent etre déduites des signaux de détection des éléments détectables, notamment des dents du tambour d'entraînement du film, sans passer par l'intermédiaire de créneaux (a ou m sur la figure 1), ou tout au moins en passant par 1tintermédiaire de signaux d'autres formes, dont une caractéristique quelconque est modulée en fonction des intervalles entre les signaux successifs de détection. De mante, le niveau moyen (d sur la figure 1) peut entre obtenu autrement que par intégration analogique; il importe seulement, selon la présente invention, qu'il corresponde à la valeur moyenne des intervalles entre les signaux successifs de détection. L'allongement ou le raccourcissement d'un petit nombre seulement des impulsions, notamment des créneaux, d'étalonnage, peut Etre réalisé par de nombreuses méthodes, éventuellement différentes de celle illustrée sur la figure 1, et dont les unes ont recours à de simples techniques analogiques, et d'autres, à des techniques numériques plus complexes. I1 n'est pas non plus indispensable que les impulsions d'étalonnage soient des créneaux identiques à ceux déduits des signaux de détection; elles peuvent être par exemple des impulsions de formes diverses, et d'amplitude proportionnelle aux intervalles entre lesdits signaux succes sifs de détection, ces dernières impulsions étant alors transmises directement aux entrées correspondantes des comparateurs (F1 et F2 sur la figure 1), lors de la phase préliminaire d'étalonnage; dans ce cas, des moyens doivent être évidemment prévus pour rendre l'amplitude d'un petit nombre seulement desdites impulsions 8'étalonnage, différente,dela valeur choisie pour le pourcentage minimum de fluctuation, des amplitudes, égales entre elles, des autres impulsions d'étalonnage. REVENDICATIONS 10 Procédé pour déceler les fluctuations de la vitesse d'un corps, qui est animé d'un mouvement sensiblement uniforme, et le long duquel des éléments détectables sont distribués régulièrement, par exemple pour déceler les fluctuations de la vitesse de défilement d'un film ou d'une bande, dans un appareil cinématographique, un magnétophone....etc., ou pour déceler les fluctuations de la vitesse'd'un rotor de machine, caractérisé en ce que l'on fait produire des signaux électriques, successifs, de détection, respectivement par les différents éléments détectables, distribués le long du corps en mouvement, et que l'on produit des signaux indicateurs de fluctuation, en formant la dirférence entre, d'une part, des impulsions électriques successives, dont chacune correspond à un signal de détection et a une amplitude proportionnelle à l'intervalle entre ce signal de détection et le suivant, et, d'autre part, un niveau moyen, correspondant à la valeur moyenne des intervalles entre les signaux successifs de détection. 20 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que > pour déceler seulement les fluctuations de vitesse, supérieures à un pourcentage choisi, on produit tout d'abord des impulsions électriques, successives, d'étalonnage, qui ont la même fréquence de récurrence que les signaux de détection en l'absence de fluctuation de vitesse, et dont un petit nombre seulement, par exemple une impulsion d'étalonnage sur cinquante, présente une amplitude différente du pourcentage choisi, des amplitudes, égales entre elles, des autres impulsions d'étalonnage, et l'on détermine le facteur par lequel un niveau moyen correspondant à la valeur moyenne des intervalles entre lesdites impulsions d'étalonnage, doit Etre multiplié pour Autre rendu égal à l'amplitude desdites impulsions d'amplitude différente, les fluctuations de vitesse supérieures au pourcentage choisi étant; ensuite décelées en multipliant le niveau moyen par le facteur précédemment déterminé. 30 Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu sifs de détection, une impulsion d'amplitude proportionnelle à l'intervalle entre ce signal de détection et le suivant, et pour former un niveau moyen, proportionnel à la valeur moyenne des intervalles entre un nombre déterminé de signaux successifs de détection; ainsi qu'au moins un comparateur d'amplitude, dont les deux entrées reçoivent respectivement lesdites impulsions et ledit niveau moyen, et dont la sortie produit les signaux indicateurs de fluctuation. 40 Dispositif suivant la revendication 3, caracté risé en ce qu'il comporte notamment des moyens pour déduire des signaux successifs de détection, des crénaux ayant chacun la même amplitude et une durée proportionnelle à l'intervalle entre le signal de détection correspondant et le suivant, ainsi que des moyens intégrateurs pour transformer chaque créneau en une impulsion en dent de scie, d'amplitude proportionnelle à la durée du créneau correspondant. 50 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens pour former le niveau moyen consistent essentiellement en un intégrateur, intégrant un nombre déterminé d'impulsions successives. 60 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractcrisé en ce qu'il comporte un premier et un second comparateur d'amplitude, ayant chacun deux bornes d'entrée, l'une additive et l'autre soustractive, les impulsions successives étant transmises à la fois aux entrées soustractives du premier et du second comparateur, tandis que le niveau moyen est appliqué à leurs entrées additives, si bien que la sortie du premier comparateur produit éventuellement un signal indica- teur de fluctuation négative, et qu'un circuit, recevant, sur deux entrées distinctes, les signaux de sortie du second comparateur et des signaux synchrones avec les signaux de détection, est prévu pour produire sur sa sortie un signal indicateur de fluctuation positive, chaque fois que la sortie du second comparateur ne produit aucun signal dans l'intervalle entre deux signaux successifs de détection. 70 Dispositif suivant l'une quelconque des reven dications 4 à 6, pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un générateur pour produire des crénaux successifs d'étalonnage ayant une fréquence de récurrence égale à celle des signaux de détection, en l'absence de fluctuation de vitesse, des moyens pour allonger ou raccourcir du pourcentage choisi, la durée d'un petit nombre seulement de ces crénaux d'étalonnage, par exemple d'un sur cinquante, un commutateur pour transmettre aux moyens intégrateurs d'abord les crénaux d'étalonnage dont certains ont été allongés, ou bien ceux dont certains ont été raccouPcisa puis les crénaux déduits des signaux de détection, ainsi que des moyens pour faire varier à volonté les niveaux relatifs des signaux reçus par les deux entrées du ou des comparateurs d'amplitude. 80 Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte notamment des moyens pour sélectionner un petit nombre de créneaux d'étalonnage produits par le générateur, par exemple un créneau sur cinquante, des moyens pour déduire de -chaque créneau ainsi sélectionné,une une impulsion d'allongement ou de raccourcissement appropriée, ayant une durée égale au pourcentage choisi de celle du créneau sélectionné, et des moyens pour mélanger les impulsions d'allongement ou de raccourcissement ainsi produites, avec les créneaux d'étalon- nage produits par le générateur.