Brevet FR2274027A1 — publié le 19760102

L'invention concerne un dispositif permettant d'enre gistrer, en fonction du temps, les signaux électriques représen tatifs d'au moins une grandeur physique, sur un support d'enre gistrement thermosensible. La conduite de processus industriels exige l'enregis trement de nombreuses grandeurs physiques devant être surveillées pour suivre leur évolution, de laquelle dépendent les différends phases du processus. Suivant la rapidité de l'évolution des gran deurs, l'enregistrement se fait par points, ce qui permet un multiplexage des circuits, ou de façon continue, ce qui nécessite l'utilisation d'un dispositif enregistreur par voie. Les enregistreurs les plus couramment utilisés jusqu' ici sont du type potentiométrique et comportent un stylet muni d'une plume ou d'une pointe féutre, utilisant éventuellement des encres de couleurs -différentes, dont la position est asservie par un moteur commandé par un apltficateur d'erreur comparant le signal d'entrée avec le signal représentant la position du stylet Dans ce type d'enregistreur, les stylets ont un déplacement liné aire et le mouvement de rotation du moteur de commande doit être transformé en mouvement linéaire. Par conséquent, ce type d T enre- gistreur nécessite une mécanique de précision soumise à un asser vissement électromécanique complexe et cottes pour obtenir une bonne fiabilité.De plus, l'utilisation d'encre pose de nombreux problèmes d'entretien de stockage et de transport. Pour remédier à ces inconvénients on a développé récem ment un papier d'enregistrement thermosensible, c'est à dire dont ~l'état de surface varie en fonction de la température. Dans les enregistreurs utilisant ce type de papier le stylet à plume ou à pointe de feutre et remplacé par un stylet chauffant asservu électromécaniquement, semblable à celui utilisé dans les enregis treurs mentionnés ci-dessus. Par conséquent, les enregistreurs de ce type ne présentent plus les inconvénients dus à l'utilisation d'encre mais nécessitant toujours un asservissement électroméca nique du stylet d'enregistrement. La présente invention se propose de remédier à ces in convénients en réalisant un enregistreur utilisant un papier ther mosensible, qui est entièrement statique, qui n'utilise aucun asservissement mécanique et qui est par conséquent moins fragile et moins coûteux que les enregistreurs connus jusqu'ici. Le dispositif suivant l'invention permet d'enregistrer au moins une courbe au moyen d'une tette d'enregistrement chauffante devant laquelle défile un papier thermosensible maintenu en contact avec ladite tête, et se caractérise par le fait que la tette chauffante est fixe et comporte plusieurs éléments chauffants ponctuels équidistants les uns des autres et disposés suivant une ligne perpendiculaire au sens du déroulement du papier thermosensible, l'intervalle entre deux éléments voisins correspondant à au moins un incrément unitaire de la grandeur à enregistrer, et les différents éléments étant commandés séquentiellement et sélectivement de façon à obtenir un tracé représentant l'évolution de la grandeur à enregistrer. Suivant une forme de réalisation avantageuse, les éléments chauffants sont respectivement constitués par une diode. Suivant une autre forme de réalisation avantageuse, les éléments chauffants sont respectivement constitués par une résistance associée à une diode d'isolement. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux formes de réalisation particulières données à titre d'exemple et représentées au dessin annexé dans lequel La figure 1 est un schéma d'une tête enregistrement suivant l'invention utilisée dans un enregistreur analogique. La figure 2 est un schéma d'une tête chauffante suivant l'invention utilisée dans un enregistreur numérique. Dans les figures les éléments identiques sont désignés par les mimes références. La figure 1 représente schématiquement une tête d'enregistrement 1 suivant l'invention et son circuit de commande dans un enregistreur analogique à 3 voies, permettant l'enregistrement de trois grandeurs analogiques EA1, EA2 et EA3. La tête d'enregistrement 1 comporte plusieurs éléments chauffants équidistants les uns des autres et disposés suivant une ligne perpendiculaire au déroulement du papier. Les éléments chauffants qui, dans la forme de réalisation prise pour exemple, sont respectivement constitués par des résistances de même valeur, constituent l'organe chauffant proprement dit. Dans l'exemple choisi l'organe chauffant comprend 256 résistances RI - R256. Ces résistances sont réalisées de façon ponctuelle et se présentent par exemple sous la forme d'un mince dépôt résistif sur un substrat en céramique ou en verre 2. Ces résistances sont en outre protégées par une mince couche de verre. L'écart entre deux résistances ponctuelles voisines cor respond à l'incrément unitaire des grandeurs dont on souhaite enregistrer la variation. La longueur du substrat sur lequel sont déposées les résistances est de 11 ordre de 100 mm. Comme on l'a vu ci-dessus, l'enregistrement se fait sur un papier thermosensible. L'organe chauffant est fixe et une bande de papier thermosensible 3, indiquée en traits mixtes, se déplace à vitesse constante perpendiculairement à la ligne de résistances, par exemple dans le sens de la flèche 4. La bande de papier 3 est maintenue plaquée contre l'organe chauf fant 3, par exemple au moyen d'un rouleau en caoutchouc. il existe différents types de papier thermosensible. Sur un type de papier connu dit thermoréactif, l'enregistrement est dn à une réaction chimique. Lorsque la surface de ce papier est soumise à la chaleur la transformation résultante dépend de la plage de températures utilisée. On connaît par exemple un papier thermoréactif permettant d'obtenir un enregistrement en rouge lorsque la température de l'organe chauffant est comprise entre 80 et 850C et un enregistrement en bleu lorsque la tempé rature est comprise entre 100 et 115 C. Un autre type connu de papier thermosensible est un papier sur lequel l'enregistrement est dd à une transformation pnysique de la surface du papier, par exemple une feuille de papier recouverte d'une couche de paraffine qui fond lorsqu'elle se trouve en contact avec l'organe chauffant et fait ainsi appa raire le tracé souhaité. La présente' invention est utilisable avec n1 importe quel type de papier thermosensible et par conséquent les différents types de papier ne seront pas décrits en détail. Après avoir décrit la constitution de la tête d'enregis trement suivant l'invention, on va maintenant décrire son fonc tionnement. Les diffêrentes résistances R1 - K256 de l'organe chauf fant, dont la position correspond aux valeurs incrémentales de la grandeur à enregistrer, doivent etre commandées individuel lement et sélectivement en fonction de la valeur a enregistrer. Eoursimplifier la commande et surtout le nombre de fils de con nexion , les différentes résistances sont commandées matriciel lement, les résistances chauffantes R1 - R 2)6 sont alors respectivement associées a une diode d'isolement D1 - D256. Dans l'exemple choisi, où l'organe chauffant comporte 256 résistances et 256 diodes, le nombre de fils de connexion est ainsi réduit à 32. Les fils de connexion et les diodes servant à l'adressage matriciel peuvent être regroupés sur le meme substrat que les résistances. Suivant l'invention, il est aussi possible de supprimer les résistances R1 - R256 et d'utiliser uniquement une matrice de diodes dont l'échauffement est suffisant pour impressionner le papier thermosensible. L'adressage matriciel de la ligne de résistances se fait par l'intermédiaire de deux décodeurs 15, 16 de 4 bits permettant de sélectionner une résistance dont l'adresse est définie par les fils Xi, Yå. Dans l'exemple représenté la résistance sélectionnée est la résistance R16, correspondant aux fils I162 Y1. Les signaux analogiques à enregistrer sont appliqués à un premier commutateur 10 qui aiguille séquentiellement les signaux EA1, EA2 et EA3 vers un convertisseur analogique 14, sous le contrôle d'une unité de commande de séquence 12, elle-meme commandée par une horloge 13. A cet effet, l'unité de commande de séquence 12 fournit un signal d'adresse de voie qui est transmis au commutateur 10, par l'intermédiaire de la ligne 20, et qui est en outre transmis par l'intermédiaire de la ligne 21, à un second commutateur 11 servant à sélectionner l'intensité du courant envoyé, à l'élément chauffant sélectionné, en fonction de la voie d'enregistrement.En effet, en supposant par exemple que l'on utilise un papier thermoréactif du type décrit ci-dessus, on obtient différentes couleurs suivant la température de l'élément chauffant et par conséquent, suivant l'intensité qui le traverse. Les courants d'alimentation I1, I2 et I3 correspondent respectivement aux voies 1, 2 et 3 de l'enregistreur. Dans l'exemple représenté, l'enregIstrement se fait sur la voie 1 étant donné que les commutateurs C1 et C2 se trouvent respectivement dans la position correspondant à Al et I1. sans une autre forme de réalisation, non représentée, la température de chaque élément chauffant n'est pas contrôlée par l'intensité du courant qui lui est appliqué mais en contrôlant la durée d'application d'un courant constant. Une fois que l'unité de commande de séquence 12 commandé le premier commutateur 10 de façon qu'il transmette le signal ana logique à enregistrer au convertisseur analogique numérique 14, elle envoie à ce convertisseur, par l'intermédiaire de la ligne 22 un ordre de conversion qui déclenche la conversion, puis tou jours par l'intermédiaire de la ligne 22, un ordre de blocage qui bloque l'information numérique ainsi obtenue. L'information numérique délivrée par le ciivoetisseur14 repré sente le numéro d'ordre de la résistance sélectionnée et se décompose en deux groupe s de ia, quatre dans l'exemple choisi, respectivement transmis, sur les ligne 17 et 18, aux décodeurs l5.t 16, 1es4bitsdepoie coUntle ffl Xi et les 4 bits de poids fort codant le fil Yj. Le convertisseur analogique-numérique t4 possède aussi une sortie 25 permettant de disposer de l'information numérique sous forme d'un mot série codé en linaire auquel on peut adjoindre le signal d'adresse devoie qui est retransmis sur la ligne 24. L'unité de commande de séquence 12 fournit alors un signal d'autorisation de chauffage, permettant l'application du courant d'alimentation sélectionné, apparaissant sur la ligne 23, aux décodeurs 15 et 16. L'élément chauffant ainsi sélectionné, la résistance 16 dans l'exemple représenté, est alors porté à une température pré déterminée qui est fonction du courant d'alimentation sélectionné par la voie concernée. L'unité de commande de séquence envoie ensuite aux commu tateurs 10, Il un signal d'adresse correspondant à la seconde voie, puis un ordre de conversion et un ordre de blocage au con sertisseur et enfin un signal d'autorisation de chauffage pour l'enregistrement de la valeur devant être enregistrée sur la deuxième voie, et là séquence se répète pour l'enregistrement sur la troisième voie puis de nouveau sur la première voie, etc ... A titre d'exemple, on utilise un courant d'alimentation dont l'amplitude moyenne est de l'ordre de 100 mA et qui est envoyé dans l'élément chauffant sélectionné pendant une durée constante de i'ordre de 15 ms. Les trois points correspondants aux trois voies scnt impressionnés en 45 ms environ et la vitesse de déroulement au papier est cnoisie suffisamment faible pour obtenir un tracé d'aspect continu sur les trois voies. il est a remarquer que l'amplitude de courant d'alimentation eut être modifiée en fonction de la température anbiante. La figure 2 représente schématiquement une tête d'enregistrement suivant l'invention anpliquée à un enregistreur à 3 voies pour des signaux numériques série. La tête d'enregistrement est identique à celle de la figure 1, c'est-à-dire constituée par une ligne de résistances RI - R256 respectivement associées à des diodes d'isolement D1 D256. La matrice de résistances et diodes R1 - D1 à R 256 - D256 peut aussi être remplacée par une matrice de diodes. La commande des éléments chauffants se fait également par l'intermédiaire des deux décodeurs 15 et 16. Les signaux numériques E à enregistrer sur les différentes voies sont appliqués à un récepteur série 30 qui fournit d'une part la valeur du signal, correspondant à 8 bits dans l'exemple choisi, sur la ligne 32, et d'autre part un signal d'adresse de mémorisation correspondant à cette valeur, sur la ligne 31. Les signaux apparaissant sur ces lignes 31 et 32 sont mémorisés dans une mémoire 33, dans des emplacements correspondant au signal d'adresse associé et sont respectivement aiguillés vers trois sorties 34, 35, 36, correspondant respectivement aux voies 1, 2 et 3, sur lesquelles sont délivrés des signaux de huit bits qui sont transmis à un multiplexeur 39. Ce multiplexeur reçoit d'autre part un signal d'adresse de voie fourni par l'unité de commande de séquence 12, sur la ligne 20.Comme dans la forme de réalisation de la figure 1, l'unité de commande de séquence 12 fournit aussi le signal d'adresse de voie au commutateur 11, par l'intermédiaire de la ligne 21, pour commander l'intensité du courant en fonction de la voie concernée. De même, l'unité de commande de séquence 12 fournit un signal d'autorisation de chauffage, sur la ligne 23, qui est appliqué aux décodeurs 15 et 16. Suivant le signal d'adresse de voie qu'il reçoit, par l'intermédiaire de la ligne 20, le multiplexeur 39 transmet aux décodeurs 15, 16, le signal numérique existant sur l'une des sorties 34, 35, 36 de la mémoire. L'information numérique fournie par le multiplexeur est aussi divisée en deux groupes de 4 bits, apparaissant respectivement sur les lignes 57 et 38 et servant respectivement à coder le fil Yj et X. correspondant à l'élément sélectionné. e tracé des différentes courbes se poursuit de la façon décrite ci-dessus, sous le contrôle de l'unite de commande de séquence. Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de deux exemples particuliers, il est évident que l'on peut y apporter différentes modifications sans sortir du cadre de l'invention. On peut par exemple disposer les décodeurs, réalisés sous forme de circuits intégrés, sur le substrat supportant les éléments chauffants. On peut également utiliser l'invention pour un enregistreur possédant un nombre quelconque de voies d'enregistrement et le papier thermosensible utilisé peut être de n'importe quel type. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant d'enregistrer au moins une courbe au moyen d'une tette d'enregistrement chauffante devant laquelle défile un papier thermosensible, caractérisé par le fait que la tête chauffante est fixe et comporte plusieurséléments chauffants ponctuels équidistants les uns des autres et disposés suivant une ligne perpendiculaire au sens du déroulement du papier thermosensible, l'intervalle entre deux éléments voisins correspondant à au moins un incrément unitaire de la grandeur à enregistrer, et les différents éléments étant commandés séquentiellement et sélectivement de façon à obtenir un tracé représentant l'évolution de la grandeur à enregistrer. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments chauffants sont respectivement constitués par une diode. 3. Dispositif suivant le revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments chauffants sont constitués par des résistances de meme valeur respectivement associées à une diode d'isolement. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la commande des éléments chauffants se fait suivant une sélection matricielle, au moyen de deux décodeurs. 5. Dispositif permettant d'enregistrer simultanément plusieurs courbes de couleurs différentes en faisant varier la température de l'organe chauffant, suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la température de ltélément chauffant sélectionné est contrdlée en faisant varier l'amplitude et / ou la durée du courant traversant ledit élément chauffant.