Brevet FR2383554A1 — publié le 19781006

La pressente invention concerne une ligne à retard de dimensions réduites constituée par un bobinage réalisé sur un mandrin isolant cylindrique comportant au moins une surface conductrice devant etre connectée à un potentiel de référence. La présente invention concerne également le procédé de fabrication de la ligne à retard selon l'invention. On sait que de telles lignes à retard sont utilisées dans la voie d'acheminement du signal de luminance des récepteurs de télévision en couleurs pour assurer la colncidence précise dans le temps, au niveau du tube image, des signaux de luminance et des signaux de chrominance. On connait par le brevet français 2 127 510 une ligne à retard réalisée sur un mandrin en matière plastique dont l'amie est revêtue d'une couche de peinture conductrice à base d'argent, l'âme cylindrique de ce mandrin étant eomplétée par Qne pluralité de collerettes isolantes ménageant entre elles des gorges dans lesquelles est logé, en couches nombreuses et superposées, le fil constituant le bobinage de la ligne à retard. Une telle ligne à retard est donc, en fait, constituée par une pluralité de petites bobines élémentaires réalisées chacune entre deux des collerettes isolantes supportées par 11 âme du mandrin, montées en série et imprégnées à l'aide de matières plastiques synthétiques. Du fait de sa structure, la fabrication d'une telle ligne à retard est compliquée, onéreuse et ne se prête pas à une automatisation de ltexécution de l'opération de bobinage. Un des buts de l'invention, entre autres, est de procurer une ligne à retard ayant de bonnes caractéristiques tout en étant facile à fabriquer Un autre but de l'invention est la suppression de l'utilisation de revements conducteurs à base d'argent. Un autré but de l'invention est de permettre une réalisation automatique et rapiae du bobinage de la ligne à retard selon l'invention. Selon l'invention une ligne à retard de dimensions réduites constituée par un bobinage réalisé sur un mandrin isolant cylindrique comportant au moins une surface conductrice devant être connectée à un potentiel de référence est notamment remarquable en ce que le corps cylindrique du mandrin est muni de fils de connexion axiaux noyés dans le matériau isolant, ainsi que d'une empreinte longitudinale dans laquelle est logée une armature métallique comportant une patte de connexion radiale intégrée et en ce que le bobinage de la ligne est constitué par une succession de zones comportant alternativement et successivement une nappe de fil et au moins trois nappes de fil. Le procédé pour la fabrication des lignes à retard selon l'invention avec une machine à bobiner permettant l'exécution de bobinages rangés à une couche est notamment remarquable en ce que la fourchette guide fil est solidaire d'un coulisseau supporté par une structure fixée sur le bras habituel d'entraînement du guide fil et en ce que, par l'intermédiaire d'une biellette, d'un levier oscillant et d'une lame plate articulée se déplaçant devant l'armature mobile d'un électro-aimant, ladite fourchette guide fil est animée d'un mouvement rétrograde à une vitesse sensiblement égale à la vitesse d'avance du bras d'entraînement quand l'électro- aimant précité est excité et que la lame plate articulée précitée est immobilisée longitudinalement par une pression appliquée par l'armature mobile dudit électro-aimant. Avantageusement les périodes de temps pendant lesquelles l'électro-aimant précité est excité sont déterminées par un ensemble de circuits logiques électroniques assurant les commutations appropriées à partir du comptage du nombre de tours de la tête de la machine à bobiner depuis le début du bobinage de chaque ligne à retard. La forme particulière du mandrin de la ligne à retard selon l'invention conserve au mandrin muni de l'armature métallique une surface externe cylindrique favorable à ltexécution du bobinage avec une vitesse de rotation élevée de la tête de la machine à bobiner tout en évitant d'utiliser une peinture conductrice fi base d'argent nécessitant, après un premier temps de séchage, un recuit à température appropriée. La patte de connexion radiale intégrée à l'armature constitue une connexion très sûre ne nécessitant pas d'opérstion de soudure au cours de la fabrication de la ligne à retard selon l'invention. Le procédé pour la fabrication des lignes à retard selon l'invention qui permet, moyennant une adaptation mécanique simple et une circuiterie électronique limitée, d'utiliser une machine à bobiner d'un modèle courant pour effectuer le bobinage particulier desdites lignes à retard est un procédé d'une très grande souplesse : il suffit en effet de régler de façon appropriée les instants d'intervention des circuits électroniques utilisés pour obtenir n'importe quelles caraetéristiques de bobinage alors que, si'l'on utilisait un moyen mécanique tel qu'unie came de profil approprié, il faudrait, pour obtenir un bobinage de caractéristiques données, étudier une nouvelle came, la dessiner, la faire usiner et la monter sur la machine à bobiner à la place de la came précédemment utilisée. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en élévation, avec une coupe partielle selon l'axe longitudinal, d'un exemple de mode de réalisation d'une ligne à retard selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe du profil du mandrin sur lequel est bobinée la ligne à retard montrée sur la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective, agrandie, de l'armature métallique coopérant avec le mandrin isolant sur lequel est bobinée-la ligne à retard montrée sur la figure 1. La figure 4 est une vue par dessus, quelque peu schématique, des modifications apportées à une machine à bobiner d'un modèle courant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 5 est constituée par un schéma synoptique des circuits logiques électroniques assurant les commutations appropriées pour l'exécution du bobinage d'une ligne à retard selon l'invention. La figure 6 est une représentation schématique à grande échelle de la répartition du point instantané d'enroulement du fil sur le mandrin en fonction du nombre de rotations dudit mandrin sur lui-même. La ligne à retard 11 montrée sur la figure 1 est bobinée sur un mandrin isolant 12 dont la forme d'ensemble est celle d'un cylindre allongé dont le diamètre est petit vis-à-vis de la longueur. Une empreinte 13, visible sur la figure 2, est aménagée à la partie supérieure du mandrin isolant 12, et une armature métallique 14, dont les dimensions et le profil sont en accord avec les dimensions de l'empreinte 13, est disposée dans ladite empreinte. Une patte de connexion radiale 15, appartenant à l'armature 14, est engagée dans untrou diamétral 16 aménagé dans le mandrin isolant 12. Une bande étroite de ruban diélectrique auto-adhésif 17 est disposée à cheval sur l'armature 14 et sur la zone supérieure du mandrin isolant 12. Un fil de connexion 18 est engagé axialement dans le mandrin isolant 12 à chacune des extrémités dudit mandrin; les fils 18 sont initialement rectilignes et sont soudés et cambrés (en position de soudure sur un circuit imprimé) postérieurement à l'opération de bobinage de la ligne à retard. Le bobinage proprement dit de la ligne à retard selon l'invention est constitué par une succession régulière de zones 20, comportant une nappe de fil, et de zones 21 comportant au moins trois nappes de fil; ce bobinage est obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui est exposé plus loin. Après coudage et cambrage des fils de connexion 18, les extrémités respectives du fil de bobinage sont soudées sur lesdits fils de connexion près des extrémités du mandrin isolant 12. La ligne à retard Il est ensuite enduite, par trempage, d'une couche de vernis isolant qui constitue en meme temps, en quelque sorte, une imprégnation du bobinage de la ligne à retard. La figure 3 permet de bien voir la structure de l'armature 14 qui a la forme d'une fraction de cylindre dont le rayon extérieur est égal au rayon du mandrin isolant 12 et dont la largeur est adaptée à la grandeur de la capacité répartie à réaliser entre l'armature14 et le bobinage de la ligne 11. Les modifications apportées à une machine à bobiner d'un modèle courant, représentées sur la figure 4, constituent un dispositif original de "pilotage" des déplacements d'une fourchette guide fil 25 montée sur un coulisseau auxiliaire 26 supporté par une structure qui, dans l'exemple représenté, a la forme d'un cadre 27 monté sur une tige 28 fixée dans un appendice 29 appartenant à un bras d'entraînement 30 faisant partie de la machine à bobiner et sur lequel, à l'origine, était monté un guide fil fixe par rapport audit bras d'entraînement. Le coulis seau auxiliaire 26 peut coulisser à frottement doux sur une tige 31 appartenant au cadre 27 et il est guidé à sa partie la plus externe par une tige médiane 32 appartenant également au cadre 27. Un levier plat oscillant 33 peut pivoter autour d'un axe 34 fixé sur une pièce latérale 35 appartenant au cadre 27. L'extrémité inférieure du levier plat oscillant 33 est munie d'un axe 36 sur lequel est articulée une biellette 37 dont l'autre extrémité est attelée sur le coulisseau 26 par l'intermédiaire d'un axe 38. Le levier plat oscillant 33 est muni en son milieu, à midistance entre les axes 33 et 36, d'un axe 39 sur lequel est attelée une lame plate 40 coulissant avec un jeu latéral important dans une glissière où elle est bloquée par l'armature centrale mobile d'un électro-aimant 41 lorsque ledit électro-aimant est excité. Une butée réglable 42 est disposée au même niveau que le levier oscillant 33 et lorsque le bras d'entraînement 30 est ramené vers la droite pour être en position correcte pour commencer le bobinage d'une ligne à retard selon l'invention, le levier 33 est repoussé vers la gauche par la butée 42 et le coulisseau 26 est amené, dans le cadre 27, à la position de départ représentée en tirets interrompus et identifiée par la référence 31. Le levier oscillant 33 est muni d'un prolongement 33A situé sur la figure plus haut que 11 axe d'articulation 34. Lorsque le bras d'entraînement 30 est ramené vers la droite en position de début de bobinage et que la butée 42 a repoussé vers la gauche le levier 33 et le coulisseau 26, le prolongement 33A vient appuyer sur le poussoir d'un contact 43 utilisé pour vérifier que la machine est en position de début de bobinage. Sur la figure 4 on a également représenté schématiquement la tête d'entraînement 44 de la machine à bobiner, complétée par une contre-tête tournante 45. La tête d'entraînement 44 est munie d'un volant d'orientation à main 46 complété par un moyeu de couleur sombre 47 sur lequel est aménagée une plage réfléchissante 48. Un capteur optique 49 muni d'une diode électroluminescente envoie en direction du moyeu 47 un faisceau infra-rouge 50; lorsque la plage réfléchissante 48 est frappée par ce faisceau, elle renvoie en direction du capteur optique 49 un faisceau réfléchi 51. Les signaux fournis par le capteur optique 49 servent au comptage du nombre de tours de la tête d'entraînement 44 et sont exploités par les circuits électroniques logiques utilisés pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On a également représenté sur la figure 4, en tirets interrompus, un mandrin 52 d'une ligne à retard selon l'invention. Le fonctionnement de la partie mécanique d'adaptation de la machine à bobiner, dont un exemple de réalisation est montré sur la figure 4, peut être expliqué comme suit, en liaison avec la réalisation d'un modèle déterminé de ligne à retard. Avant de commencer le bobinage, le bras d'entraînement 30 a été ramené à fond vers la droite, ce qui a repoussé le coulisseau 26 à fond à gauche dans le cadre 27 du fait de la butée réglable 42, et la fourchette guide fil 25 est en position appropriée pour commencer le bobinage d'une ligne. L'électro-aimant 41 n'est pas excité et la lame plate 40 peut se déplacer librement; de ce fait le mouvement d'avance vers la gauche du bras d'entraînement 30 (et du cadre 27 qu'il supporte) est transmis au coulisseau 26 et se traduit par une avance correspondante de la fourchette guide fil 25 pendant, par exemple, 40 tours de rotation de la tête d'entraînement 44 et du mandrin 52 pour le bobinage de la ligne à retard. Après 40 tours de rotation de la tête 44, décelés par le capteur optique 49 et mesurés par la circuiterie montrée sur la figure 5, ladite circuiterie provoque, pendant 12 tours de rotation de la tête 44, par exemple, l'excitation de l'électro-aimant 41 qui bloque alors le mouvement de translation de la lame plate 40. L'axe 39 est alors immcbilisé et le mouvement d'avance du cadre 27 et de l'axe 34 se traduit par un recul d'amplitude égale de l'axe 36 et du coulisseau 26 qui glisse vers la droite sur la tige 31 et imprime un mouvement de recul à la fourchette guide fil 25. Le résultat de ce mouvement est le bobinage d'une deuxième nappe de fil sur environ le dernier tiers de la première nappe de fil bobinée pendant 40 tours du mandrin 52. Lorsque l'électro-aimant 41 cesse d'immobiliser la lame plate 40, le coulisseau 26 suit de nouveau le mouvement du cadre 27 et la fourchette guide fil 25 reprend son mouvement d'avance vers la gauche, ce qui se traduit par le bobinage d'une troisième nappe de fil sur les deux premières nappes déjà enroulées sur le mandrin 52, cette troisième nappe étant déposée pendant les douze premiers tours dudit mandrin prenant place après la libération de la lame plate 40. Pendant les tours qui suivent, et jusqu'au 40ème tour, soit 28 tours après la fin de la zone ayant reçu trois nappes de fil, le coulisseau 26 et le guide fil 25 avancent librement, puis la lame plate 40 est de nouveau immobilisée par ltélectro-aimant 41 et la fourchette guide fil 25 recule, avec une vitesse égale à la vitesse de l'avance qui précédait ce mouvement de recul, pendant 12 tours et le processus décrit plus haut se reproduit jusqu'à l'achèvement du bobinage de la ligne à retard selon l'invention. Le résultat de ce processus est une ligne à retard dont le bobinage est constitué de zones comportant alternativement et successivement une nappe de fil et trois nappes de fil. Au cours du bobinage de la deuxième nappe de fil de chacune des zones comportant trois nappes, le coulisseau 26 est déplacé vers la droite sur la tige 31 et dans le cadre 27; ledit coulisseau doit, de ce fait, être ramené vers la gauche avant d'aborder le bobinage d'une autre ligne à retard, et c'est la butée 42 qui effectue cette opération. Les machines à bobiner courantes sont généralement munies d'un dispositif mécanique compteur de tours qui, pour un nombre de tours totaux déterminé par un affichage préalable approprié, provoque le débrayage et le freinage du mouvement de rotation de la tête d'entraînement du mandrin de bobinage, d'où l'arret de ltopération de bobinage. A titre d'exemple non limitatif, le bobinage d'un certain modèle de ligne à retard selon l'invention comporte 764 spires qui se décomposent en un début de bobinage à une nappe comportant 28 spires, suivi d'une zone à triple nappe (36 spires), puis de 13 ensembles composés d'une zone de 16 spires suivie d'une zone de 36 spires et qui se terminent par une zone à une nappe comportant 24 spires, la 24ème et dernière spire de cette nappe étant la 36ème spire d'une avance théorique de 40 spires et la 764ème spire du bobinage de ce modèle de ligne à retard. L'ensemble de circuits logiques montré sous forme de circuit -synoptique sur la figure 5 comporte en entrée trois décades 55, 56 et 57 compteuses des impulsions fournies par le capteur optique 49; la décade 55 est une décade compteuse des unités, la décade 56 est une décade compteuse des dizaines d'unités et la décade 57 est une décade compteuse des centaines d'unités. Les sorties de la décade 55 sont reliées aux entrées d'un décodeur binaire-décimal 58; les sorties de la décade 56 sont reliées aux entrées d'un décodeur binaire-décimal 59 et les sorties de la décade 57 sont reliées aux entrées d'un décodeur binaire-décimal 60. Les sorties respectives des décodeurs 58, 59 et 60 sont reliées aux entrées d'un montage de comptage 61 muni de deux dispositifs d'affichage 62 et 63 constitués par des commutateurs numériques dont les nombres de tours affichés déterminent les instants successifs d'intervention de la circuiterie électronique logique. Les sorties du montage de comptage 61 sont reliées aux entrées d'une porte ET triple constituant le circuit d'entrée d'un montage basculeur 64 muni d'une sortie 65 reliée à l'entrée d'un amplificateur 66 dont la sortie est connectée à un relais 67 assurant la mise en circuit et la mise hors circuit de la bobine de l'électro-aimant 41. Une borne 68 du montage basculeur 64 est reliée à une borne 69 du montage de comptage 61; suivant la position du montage basculeur 64 et du fait de cette liaison, c'est le nombre affiché par 62 ou c'est le nombre affiché par 63 qui détermine le prochain instant d'intervention du montage dans l'alimentation de la bobine de l'électro-aimant 41. Le montage basculeur 64 est muni d'une borne 70 sur laquelle apparait un signal de remise à zéro à chaque changement de position du montage basculeur; la borne 70 est reliée aux entrées de remise à zéro des décades 55, 56 et 57. Le montage basculeur 64 est également muni de deux bornes 71 et 72 reliées à un contact auxiliaire 73 actionné par le levier de débrayage de la machine à bobiner; lorsque le contact auxiliaire 73 est fermé, il impose au montage basculeur la position pour laquelle le nombre affiché par le compteur 62 détermine la première intervention de laicircuiterie logique. Le fonctionnement de l'ensemble de circuits logiques montré sur la figure 5 peut être expliqué comme suit: à l'instant où commence le bobinage d'une ligne à retard, les décades 55, 56 et 57 ont été remises à zéro par le dernier basculement du montage basculeur 64 et le débrayage de la machine à bobiner à la fin du bobinage de la précédente ligne à retard a mis en circuit le compteur 62, ajusté à 40 tours selon l'exemple. Lorsque les 40 tours affichés sont bobinés, le montage basculeur 64 reçoit une impulsion et bascule en mettant sous tension la bobine de 11 électro-aimant 41; en même temps le compteur 63, ajusté à 12 tours selon l'exemple, est mis en circuit. La fourchette guide fil 25 recule et effectue le bobinage d'une deuxième nappe de fil jusqu'à ce que, le mandrin 52 ayant effectué 12 tours, le montage basculeur 64 reçoit une nouvelle impulsion qui le fait basculer de nouveau et entraîne la coupure de l'excitation de l'électro-aimant 41 et la mise en service du compteur 62. L'avance vers la gauche de la fourchette guide fil 25 reprend alors son cours normal pendant 40 tours du mandrin et à l'issue de ces 40 tours, le processus qui vient d'être décrit se renouvelle jusqu'à l'achèvement du bobinage de la ligne à retard considérée. Sur la figure 6 on a représenté le graphique, en forme de ligne brisée, correspondant au déplacement du guide fil 25 et à la position du point instantané d'enroulement du fil sur le mandrin 52 en fonction du nombre de rotations T dudit mandrin sur lui-même. Le premier tronçon 75 de ligne brisée correspond à ltenroule- ment des 40 premiers tours du bobinage; le deuxième tronçon 76 correspond au recul du guide fil 25 pendant les 12 tours qui suivent le 40ème tour; le troisième tronçon 77 correspond à l'enrou- lement des 40 tours qui suivent le 52ème tour; le quatrième tron çon 78 correspond à l'enroulement des 12 tours qui suivent le 92ème tour, et ainsi de suite. En fonction de la constante de temps de l'électro-aimant 41 lors de la désexcitation de sa bobine, on peut être amené à régler le compteur 63 sur un nombre de tours légèrement inférieur au nombre de tours nominal demandé (12 dans le cas de l'exemple décrit) pour obtenir effectivement ce nombre de tours lors de l'exécution du bobinage. I1 est bien évident que ce qui vient d'être expliqué et décrit ne eonstitue pou'un exemple non limitatif et que, par exemple, en munissant le montage de comptage 61 d'une logique interne différente de commande du passage d'un dispositif d'affichage à l'autre, on peut avoir une séquence de comptage et d'inversionsdu mouvement de la fourchette. guide fil 25 telle que: 40 tours avec avance vers la gauche, 12 tours en rétrogradant vers la droite, 12 tours avec avance vers la gauche, puis 12 tours en rétrogradant vers la droite et, de nouveau, 40 tours avec avance vers la gauche avec répétitions de la séquence ci-dessus; le résultat est alors une ligne à retard dont le bobinage est constitué de zones successives comportant alternativement et successivement, dans la partie médiane dudit bobinage, une nappe de fil (sur une longueur égale à 16 fois le pas d'avance de la machine) et cinq nappes de fil (sur une longueur égale à 12 fois le pas d'avance de la machine). A titre purement indicatif et non limitatif, il est possible de préciser comme suit les caractéristiques mécaniques et électriques d'un exemple de ligne à retard selon l'invention diamètre du mandrin : 6,3 mm - largeur d'armature de masse: 4 mm longueur du mandrin : 68 mm matériau du mandrin : polycarbonate chargé de 20% de fibres due verre longueur du bobinage : 54 mm environ nombre total de tours : 764 tours de fil émaillé 0,06 mm séquence de bobinage : avance pendant 40 tours recul pendant 12 tours pas d'avance machine : 0,129 mm machine utilisée : machine MICAFIL, type OFA retard du signal : 330 nanosecondes bande passante à 3 dB : de 0,5 MHz à 7 MHz impédance d'adaptation: 1000 ohms affaiblissement : 1 dB - REVENDICATIONS 1.- Ligne à retard de dimensions réduites constituée par un bobinage réalisé sur un mandrin isolant cylindrique comportant au moins une surface conductrice devant être connectée à un potentiel de référence caraetérisée en ce que le corps cylindrique du mandrin est muni de fils de connexion axiaux noyés dans le matériau isolant, ainsi que d'une empreinte longitudinale dans laquelle est logée une armature métallique comportant une patte de connexion radiale intégrée et en ce que le bobinage de la ligne est constitué par une succession de zones comportant alternativement et successivement une nappe de fil et au moins trois nappes de fil. 2*- Ligne à retard selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau isolant du mandrin est un polycarbonate chargé de fibres de verre. 3.- Procédé pour la fabrication d'une ligne à retard selon la revendication 1 avec une machine à bobiner permettant l'exécution de bobinages rangés à une couche, caractérisé en ce que la fourchette guide fil est solidaire d'un coulisseau supporté par une structure fixée sur le bras habituel d'entraînement du guide fil et en ce que, par l'intermédiaire d'une biellette, d'un levier oscillant et d'une lame plate articulée se déplaçant devant l'armature mobile d'un électro-aimant, ladite fourchette guide fil est animée d'un mouvement rétrograde à une vitesse sensiblement égale à la vitesse d'avance du bras d'entraînement quand l'électro-aimant précité est excité et que la lame plate articulée précitée est immobilisée longitudinalement par une pression appliquée par l'armature mobile dudit électro-aimant. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les périodes de temps pendant lesquelles l'électro-aimant cité cidessus n'est pas sous tension et les périodes de temps pendant lesquelles ledit électro-aimant est excité sont déterminées par un ensemble de circuits logiques opérant par comptage du nombre de rotations de la tête d'entraînement du mandrin de bobinage et muni de compteurs ajustables au moyen desquels est préeisée la séquence régulière des mouvements successivement directs et rétrogrades imposés à la fourchette guide fil.