Brevet FR2461321A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne un lecteur de disque notamment un lecteur de disque dont le bras est entraTné par un électroaimant. De façon générale, on estime que le bras de lecture d'un lecteur de disque (platine) constitue l'élément principal qui détermine la réponse dans les fréquences basses des caracté- ristiques de reproduction du lecteur et constitue en outre un composant important qui applique la pression appropriée de la pointe de lecture sur le transducteur tel que la cellule, pour permettre de suivre correctement le sillon. La fréquence la plus basse reproductible à l'aide d'une cellule dépend de la fréquence de résonance propre du bras, cette fréquence étant elle-même déterminée suivant la caractéristique de résonance du bras; elle se situe en général entre 4 Hz ET 15 Hz. Normalement les disques phonographiques ont des déformations telles que l'excentricité ou la courbure ou encore des ondulations. C'est pourquoi il faut en général que le bras exerce une pression plus importante sur la pointe de lecture pour pouvoir suivre totalement la trace du sillon, malgré l'excentricité de la courbure. Or, la pression excédentaire sur la pointe de lecture dépend de l'impédance mécanique du bras dans la plage des basses fréquences. Comme le bras présente souvent une caractéristique de résonance très aigue au niveau de sa fréquence de résonance, il est souhaitable au plan des caractéristiques de reproduction d'amortir la résonance pour aplatir ces caractéristiques. Pour cela, on a créé des lecteurs de disques à commande électroni- que, dans lesquels le moyen d'entraînement du bras est muni d'un circuit d'asservissement agissant de façon proportionnelle à la vitesse pour amortir la résonance du bras au voisinage de sa fréquence de résonance propre et supprimer ainsi la résonance pour améliorer les caractéristiques. Toutefois, si l'on augmente le gain de la commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse, pour supprimer suffisamment la résonance, le mouvement du bras engendré par le sillon sonore du disque pendant la lecture ou le mouvement relativement rapide du bras sortant du sillon du disque, engendrent une force opposée à la direction du mouvement sous l'effet du sillon; cette force est appliquée à l'extrémité de la pointe de lecture et réduit la sensibilité horizontale. L'existence de cette force entraîne différentes 2 4 6 132 1 difficultés telles que la détérioration de la qualité du son reproduit et l'impossibilité de la pointe de suivre la sortie du sillon (fin du sillon) lorsque la pression de la pointe est trop faible. La présente.invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un lecteur de disques donnant des caractéristiques de reproduction satisfaisantes en supprimant suffisamment la résonance au voisinage de la fréquence de résonance du bras pour aplatir la réponse en fréquence, permettre à la pointe de lecture de suivre correctement le sillon d'enregistrement, même avec une faible pression en évitant la détérioration de la sensibilité horizontale, de façon équivalente pendant la lecture ou pendant le mouvement de sortie, évitant toute détérioration des caractéristiques de reproduction qui pourrait résulter de l'excentricité ou de la courbure du disque, permettant d'amortir la résonance du bras sans réduire la largeur de la bande de fréquence reproduite et permettant de soulever avec précision le bras jusqu'à une position choisie. A cet effet, l'invention concerne un lecteur de disque comportant un moteur d'entraînement du bras, un détecteur pour détecter la vitesse du mouvement du bras et un filtre passe-haut dont la fréquence de coupure est légèrement en-dessous de la fréquence de résonance du bras, le moteur d'entraînement assurant l'asservissement. Suivant une autre caractéristique, le lecteur comporte un moteur d'entraînement du bras, un détecteur pour détecter la vitesse du mouvement du bras, un filtre passe-haut dont la fréquence de coupure est légèrement en-dessous de la fréquence de résonance du bras, un asservissement pour une commande d'asservissement du moteur d'entraînement et un moyen pour commuter sélectivement la boucle de réaction pour appliquer le signal de sortie du détecteur, en retour à l'asser- vissement par l'intermédiaire du filtre, pendant la lecture ou pour appliquer le signal de sortie, en retour à l'asservissement directement, lorsqu'il n'y a pas de lecture. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue de côté schématique de la structure d'un lecteur de disques à commande électronique, selon l'invention, 2 4 6 132 1 - La figure 2 est un schéma bloc d'un exemple d'un circuit d'asservissement, selon l'invention, appliqué au lecteur de la figure 1, La figure 3 est un graphique des caractéristiques d'asservissement du circuit de la figure 2, ' - La figure 4 est un graphique de la fréquence de réponse de reproduction d'un lecteur équipé de l'asservissement, - La figure 5 est un schéma illustrant le mode d'arrêt dans le cas de l'entraînement d'un bras lorsque le commutateur de l'asservissement est ouvert, - La figure 6 est un schéma montrant le mode d'arrêt dans le cas de l'entraînement du bras, le commutateur du circuit d'asservissement étant fermé. - La figure 7 est un schéma de la commande du commutateur, - La figure 8 est un schéma-bloc d'un autre exemple de circuit d'asservissement selon l'invention, appliqué à un lecteur de disques à commande électronique, selon la figure 1, - La figure 9 est un graphique des caractéristiques d'asservissement du circuit de la figure 8. DESCRIPTION DES DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFERENTIELS - La description portera tout d'abord, selon la figure 1, à la structure générale d'un lecteur de disque à commande électroni- que, selon l'invention. Dans un tel lecteur de disques, le bras 1 est commandé par un moyen d'entraînement tel qu'un moteur linéaire; le bras 1 est porté en pivotement à la fois vertical et horizontal, par un mécanisme de palier 2; l'entraînement vertical du bras 1 est assuré par un moteur d'entraînement vertical 3 composé d'un moteur linéaire formé d'un enroulement d'entraînement, d'un enroulement de détection et d'un circuit magnétique en étant soumis à une commande d'asservissement; l'entraînement horizontal du bras 1 est assuré par un moteur d'entraînement horizontal 4 formé d'un moteur linéaire analogue à celui décrit ci-dessus. Un support 5 de cellule est fixé à l'extrémité avant du bras 1. Ce support comporte un transducteur tel qu'une cellule de lecture 9 munie d'une pointe de lecture 8 qui suit le sillon du disque 7 placé sur le plateau rotatif 6. A son autre extrémité 246 132 1 le bras 1 porte un contrepoids d'équilibrage 10 de façon à être règlé en position dans la direction axiale du bras 1. Dans un tel lecteur de disques à commande électronique, on équilibre le bras 1 en réglant la position du contrepoids 10; on règle la pression de la pointe de lecture à l'aide du courant électrique ide pression de pointe de lecture", passant par l'enroulement du moteur d'entraînement vertical 3. Une commande de réaction est effectuée à la fois sur le moteur d'entraînement vertical 3 et sur le moteur d'entraînement horizontal 4 pour déplacer le bras 1 séparément dans la direction verticale et dans la direction horizontale; cette commande se fait à partir d'un signal de détection qui constitue le signal de sortie de l'enroulement de détection; le niveau du signal est proportionnel à la - vitesse de déplacement du bras 1. Selon la figure 2, on décrira un exemple d'un circuit d'asservissement selon l'invention appliqué à un lecteur de disques à commande électronique dont la structure correspond à celle décrite ci-dessus. Le circuit d'asservissement de la figure 2 est destiné à la commande d'asservissement du-moteur d'entraînement horizontal 4; un signal de réglage de niveau qui représente une valeur de consigne de commande est fourni par une source de tension variable E par-un commutateur S0 à la borne d'entrée de signal 11 mis à la masse par le montage en série des résistances 12, 13. La jonction des résistances 12, 13 est reliée à la borne d'entrée négative 14a d'un amplificateur d'asservissement 14 qui est cons- titué par un amplificateur opérationnel. La borne d'lentrée posi- tive 14b de l'amplificateur d'asservissement 14 est mis à la masse par la résistance 15 ainsi que par un circuit-série formé du condensateur 16, de l'enroulement de détection 4A; cet enroulement détecte la vitesse de déplacement du bras 1. L'enroulement de détection 4A est relié mécaniquement à l'axe horizontal du bras 4. La borne de sortie 14c de l'amplificateur de l'asservissement 14 est reliée à la masse par l'intermédiaire de l'enroulement d'entraînement 4B du moteur d'entraînement horizontal 4. La sortie de l'amplificateur 14 est également reliée à la borne d'entrée négative 14a par la résistance de réaction 17. Le condensateur 16 est branché en parallèle sur l'interrupteur 18 maintenu fermé en position de non-lecture lorsque le bras 1 est maintenu en position haute; le point de jonction du condensateur 16 et de l'enroulement 246 132 1 de détection 4A est mis à la masse par l'interrupteur 18. On forme ainsi une boucle de réaction négative comprenant l'enroulement 4A, le condensateur 16 et la résistance 15. Dans le mode de réalisation de la structure décrite ci- dessus, on suppose que l'on a la relation Rf, R2 pour la valeur Rf de la résistance de réaction 17 et les valeurs Ri, R2 des résistances 12, 13 branchées en série entre la borne d'entrée du signal 11 et la masse lorsque l'interrupteur SO est fermé. Puis, lorsque le signal de règlage de niveau v est appliqué à la borne d'entrée de signal 11, la borne d'entrée négative 14a de l'amplificateur d'asservissement 14 reçoit un signal d'entrée de niveau e2 donné par l'équation (1) ci-après R2 2 R1 + R2 *v.(1) Le signal de règlage appliqué à la bande d'entrée 11 a un niveau v qui correspond à la valeur de consigne de la vitesse de déplacement voulue du bras 1. On suppose que l'uti- lisateur du lecteur de disques règle sélectivement la vitesse de déplacement; on suppose également que le signal de niveau v est appliqué à la borne il principalement pendant le mouvement de mise en place ou le mouvement de sortie du bras 1 mais non pendant la période de lecture du disque, lorsque l'interrupteur SO est maintenu ouvert.Comme l'interrupteur 18 est fermé pendant la durée du mouvement d'entrée ou de sortie du bras 1, le signal de sortie de l'enroulement de détection 4A branché entre la borne 14b de l'amplificateur d'asservissement 14 et la masse, est appliqué à la borne d'entrée 14b, comme signal représentant la vitesse du mouvement du bras 1. Le signal e1, appliqué à la borne d'entrée 14b et le signal e2 mentionné ci-dessus sont comparés l'un à l'autre par l'amplificateur 14 dont le signal de comparaison est alors amplifié et donne un signal e sur la borne de sortie 14c. La comparaison continue entre les signaux e1 et e2 fait augmenter le signal de sortie de l'enroulement de détection 4a lorsque le bras 1 est déplacé brusquement ou rapidement mettant en oeuvre l'amplificateur d'asservissement 14 de façon à réduire le signal de sortie e0. En conséquence, le moteur 4 est toujours entraîné à une vitesse constante pour commander un mouve- ment d'entrée et de sortie, sans heurt du bras 1. En position de lecture, lorsque le bras 1 suit le sillon du disque, l'interrupteur S0 est ouvert. Lors de l'interruption du signal de règlage v appliqué à la borne d'entrée 11, l'interrupteur 18 s'ouvre si bien que la résistance 15 et le condensateur 16 sont reliés à la borne d'entrée 14b de l'amplificateur d'asser- vissement 14. Le circuit formé de la résistance 15 et du conden- sateur 16 présente une caractéristique de filtre passe-haut dont la fréquence de coupure fx est donnée par la relation suivante fc 2X * C R.............. (2) 3 Dans cette relation, R3 est la valeur de la résistance 15 C1 est la capacité du condensateur 16. Le circuit ci-dessus différentie le signal de sortie de l'enroulement de détection 4A pour la composante de fréquence en-dessous de la fréquence de coupure fC. La constante de temps, définie par la résistance 15 et le condensateur 16, est choisie de façon que la fréquence de coupure fc soit légèrement inférieure à la fréquence de résonance f0 du bras Lorsque l'interrupteur 18, branché en parallèle sur le condensateur 16, est ouvert, le signal de sortie d'enrou- lement de détection 4A qui correspond à la vitesse de déplacement du bras 1, est différentié dans la bande de fréquence en-dessous de la fréquence de coupure -fc; cette différentiation est assurée par le circuit formé par la résistance 15 et le condensateur 16, suivant la caractéristique d'asservissement représentée par la courbe en traits pleins à la figure 3; le signal différentié, proportionnel à l'accélération du mouvement ou de la vibration du bras 1, est appliqué en retour à la borne d'entrée positive 14b de l'amplificateur d'asservissement 14 de façon à en assurer la commande d'asservissement proportionnelle à l'accélération. Dans la bande de fréquence au-dessus de la fréquence de coupure fc' le signal de sortie de l'enroulement de détection 4A qui représente la vitesse du mouvement ou la vibration du bras 1 est appliqué en retour, directement sur la borne d'entrée positive 14b de l'amplificateur d'asservissement 14 pour en assurer la commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse. Lorsque l'interrupteur 18 est ouvert et que la jonction de l'enroulement de détection 4A et du condensateur 16 est mise à la masse par l'intermédiaire de l'interrupteur 18, le circuit de différentiation ne fonctionne pas si bien que, selon la caracté- ristique d'asservissement représentée par la partie courbe en pointillés à la figure 3, on effectue une commande d'asser- vissement proportionnelle à la vitesse sur toute là bande de fréquence. En général, l'interrupteur 18 est branché de façon à être commandé suivant le mouvement vertical du bras 1. A titre d'exemple, cet interrupteur est ouvert par le mouvement descen- dant du bras lors de la lecture; cet interrupteur est fermé par le mouvement de soulèvement lorsque le bras passe en position de non-lecture. La courbe A en traits pleins à la figure 4 représente la réponse en fréquence obtenue en reproduisant un signal de balayage préenregistré sur un disque, en lisant ce signal à l'aide d'un lecteur de disques à commande électronique selon la figure 1, lorsque le moteur d'entraînement horizontal 4 est commandé à la fois avec un asservissement proportionnel à la vitesse et un-asservissement proportionnel à l'accélération, l'interrupteur 18 étant ouvert. La courbe en traits mixtes simples B de la figure 4 représente la réponse en fréquence obtenue à la lecture du signal de balayage dans le cas d'une seule commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse sur le moteur d'entraînement horizontal 4, l'interrupteur 18 étant fermé. La courbe à traits mixtes doubles C de la figure 4 correspond à la réponse en fréquence obtenue avec une seule commande d'asservissement proportionnelle à l'accélération pour le moteur d'entraînement horizontal 4; la courbe en pointillés D à la figure 4 représente la réponse en fréquence obtenue sans aucun asservissement pour le moteur d'entraînement horizontal 4. Dans ce mode de réalisation (figure 4), la commande d'asservissement proportionnelle à l'accélération est appliquée au moteur d'entraînement horizontal 4 dans une bande de fréquence inférieure à la fréquence de coupure fc (en général 4 Hz) choisie légèrement en-dessous de la fréquence propre f0 (comprise entre 4 et 15 Hz) du bras 1. C'est pourquoi on réduit le gain d'asservissement par la commande d'asservissement proportionnelle à l'accélération dans la bande des fréquences extrêmement basses, dans laquelle toute déformation du disque 7, telle qu'un défaut d'excentricité ou de courbure entraîne un effet grave; il est ainsi possible de faire suivre complètement le sillon par le bras 1 malgré l'excentricité ou la courbure du disque. A la figure 4, on a indiqué la composante fondamentale de fréquence fn produite par l'excentricité du disque 7 tournant à une vitesse de 33 tours par minute; on a également représenté la composante de fréquence fondamentale fm correspondant à l'excentricité du disque 7 tournant à 45 tours par minute et, enfin, on a représenté la composante correspondant à la troisième harmo- nique fm3' Dans la bande des basses fréquences, dans laquelle se trouvent les composantes de fréquence fni fam fm3, engendrées par l'excentricité du disque 7, on effectue une commande d'as- servissement proportionnelle à l'accélération pour réduire le gain de l'asservissement plus que ne le fait la commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse; on peut ainsi éviter de détériorer les caractéristiques de reproduction, ce qui se ferait du fait de défaut, tel que la courbure ou l'excentricité du disque 7 pendant la lecture. En outre, comme on-arrive à un gain d'asservissement suffisamment élevé au voisinage de la fréquence de référence f du bras-1 par la seule c commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse, on peut supprimer l'effet de la résonance du bras 1 et aplatir - la caractéristique de reproduction. De plus, contrairement au cas de la seule utilisation de la commande d'asservissement proportionnelle à l'accélération, appliquée au moteur d'entraîne- ment horizontal 4 pour réduire la composante des fréquences de la plage basse, dans la bande de reproduction, comme représenté par la courbe en traits mixtes doubles C de la figure 4, la combinaison de la commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse et de celle proportionnelle à l'accélération, assure une commande optimale du moteur d'entralnement horizontal 4 sans réduire la largeur de la bande de fréquence de reproduction. Pendant la durée de la non-lecture, par exemple lors du mouvement de l'entrée ou de sortie du bras par rapport au disque, l'interrupteur 18 est ouvert pour commander un asser- vissement proportionnel à la vitesse, appliqué au moteur d'en- tra nement horizontal 4 dans toute la bande des fréquences le bras 1 peut ainsi être mis à l'arrêt de façon précise au point d'entrée ou de sortie de lecture, c'est-à-dire au point d'abais- sement ou de soulèvement du bras 1. Dans le cas décrit ci-dessus, lorsque les commandes d'asservissement proportionnelles à la vitesse et à l'accélération sont effectuées de façon combinée, 2 4 6 1 32 le gain de l'asservissement dans la bande des basses fréquences est plus faible sous la commande de l'asservissement proportionnel à l'accélération, lorsque la fréquence augmente, que le gain sous la commande de l'asservissement proportionnel à la vitesse. C'est pourquoi, lorsqu'on arrête le bras ldans la position choisie T.. la position réelle PT de l'arrêt peut être déviée de la position choisie To (Figure 5). Pendant la durée de non-lecture, pour commander le mouvement d'abaissement ou de soulèvement du bras on ferme l'interrupteur 18 pour que la commande d'asservissement proportionnel à la vitesse se fasse avec un gain suffisamment élevé, même lorsque la vitesse de déplacement du bras 1 est très faible; on peut ainsi arrêter de façon précise, le bras 1 à la position choisie P (Figure 6). L'interrupteur 18 est un interrupte mécanique ou électronique, fermé ou ouvert, en étant commandé par le mouvement de soulèvement ou d'abaissement du bras 1. Selon la figure 7, l'interrupteur peut être monté de façon à s'ouvrir à la fin du mouvement d'abaissement DW du bras 1 et se fermer au début du mouvement de soulèvement UP. La courbe A correspond à l'état de manoeuvre du bras 1. La courbe B correspond à l'état de commande de fermeture-ouverture de l'inter- rupteur 18. Dans le mode de réalisation ci-dessus, la résistance et le condensateur 16 qui assure la différentiation du signal de détection de vitesse fourni par l'enroulement de détection 4A, sont appliqués à la borne d'entrée positive 14b de l'amplificateur d'asservissement 14. On peut toutefois effectuer la même opération selon un autre mode de réalisation, avec une résistance 15 et un condensateur 16 reliés à la borne d'entrée négative 14a de l'amplificateur d'asservissement 14 (Figure 8). Dans le mode de réalisation de la figure 8, la borne d'entrée positive 14b de l'amplificateur d'asservissement 14 est mise à la masse par l'intermédiaire de l'enroulement de détection 4B; la borne d'entrée négative 14a de l'amplifica- teur d'asservissement 14 est mise à la masse par le montage en série formé du condensateur 16 et de la résistance 15; l'interrupteur 18 est branché en parallèle sur le condensateur 16. Comme, dans ce montage, on a utilisé les mêmes références qu'à la figure 2, pour désigner les composants équivalents dont la description détaillée ne sera pas reprise. Le montage de la figure 8 donne la caractéristique d'as- servissement représentée par la courbe en traits pleins à la figure 9, lorsque la commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse et celle proportionnelle à l'accélération sont combinées, l'interrupteur 18 étant ouvert. Par contre, lorsque l'interrupteur 18 est fermé, on obtient la caractéristique d'as- servissement correspondant à la seule commande d'asservissement proportionnelle à la vitesse; cette caractéristique est repré- sentée par la courbe en traits mixtes simples, à la figure 9. La fréquence de coupure fc représentée à la figure 9, est donnée par l'équation (2); cette fréquence est choisie de façon qu'elle soit légèrement en-dessous de la fréquence de résonance f du bras; l'autre fréquence de coupure fx est donnée par la formule suivante *7.C f =------. ....................... (3) = 2,7r. C1. Rf.) La fréquence fx est choisie à un niveau suffisamment faible pour ne pas être influencée par la courbure ou l'excentricité..DTD: du disque d'enregistrement 7. L'invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus et on peut également commander le moteur d'entraînement vertical 3 à l'aide du circuit d'asservissement décrit. Il découle clairement de la description de chaque mode de réalisation de l'invention que le moteur d'entraînement du bras est asservi à une commande proportionnelle à la vitesse et une commande proportionnelle à l'accélération, ces deux commandes étant exécutées des deux côtés de la fréquence de coupure, légèrement en dessous de la fréquence de résonance propre du bras. Il est possible, dans ces conditions, de supprimer totalement la résonance au voisinage de la fréquence de résonance propre du bras pour arriver à une caractéristique de fréquence de reproduction, qui soit plate, sans diminuer la largeur de la bande des fréquences reproduites; de plus, grâce à l'invention, la tête de lecture peut suivre exactement la trace du sillon enregistré sans qu'il soit nécessaire de créer une force inutile exercée sur le bras pour agir contre les effets parasites; les caractéristiques de reproduction d'un tel lecteur de disque, selon l'invention, sont particulièrement remarquables. il Enfin, il est à remarquer que l'invention peut s'appliquer tant à un lecteur de disque phonographique qu'à un lecteur de disque de vidéo. 246-132 1 RE V E N D I C A T I 0 N S ) Lecteur de disques notamment phonographiques comprenant un bras ayant une fréquence de résonance propre, un plateau rotatif destiné à recevoir le disque à lire, un moteur pour entraîner le bras dans la direction horizontale par rapport au disque placé sur le plateau, un circuit d'entraînement du moteur comprenant une boucle d'asservissement de réaction-négative, cette boucle d'asservissement ayant un détecteur pour détecter les vibrations du bras et créer un signal de sortie correspondant à ces vibrations, lecteur caractérisé en ce que la boucle d'asservissement (12, 13, 4A) comporte un filtre passe-haut (15, 16) ayant une fréquence de coupure identique ou inférieure à la fréquence de résonance propre du bras, de façon à commander le moteur (4B) par le signal de sortie de la boucle d'asservis- sement (14), proportionnellement à l'accélération-de la vitesse du bras lorsque le bras vibre à une fréquence inférieure à la fréquence de coupure. - ) Lecteur de disques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle d'asservissement comporte un interrupteur (18) pour brancher ou couper le filtre passe-haut (15, 16) de la boucle d'asservissement (14). ) Lecteur de disques, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre passe-haut se compose d'un condensateur (16)-et l'interrupteur (18) est branché en parallèle sur le condensateur (16). 4 ) Lecteur de disques, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur (18) est ouvert seulement lorsque le bras est en position de lecture de disque. ) Lecteur de disques selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la fréquence de coupure du filtre est fixée à 4 HZ si la fréquence de résonance du bras est comprise entre 4 et 15 HZ. 6 ) Lecteur de disques selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le circuit d'entraînement du moteur se compose d'un amplificateur opérationnel (14) à deux bornes d'entrée (14a, 14b) de polarité différente, lorsque le bras est en position de non-lecture, une source de polarisation prédéterminée est appliquée à l'une des bornes d'entrée (14b) de l'amplificateur (14) alors que le circuit d'asservissement (12, 13, 4A) est relié à l'autre borne d'entrée (14a). ) Lecteur de disques, selon la revendication 6, caractérisé en ce que le filtre passe-haut se compose d'un conden- sateur (16) branché en série sur le détecteur (4A). ) Lecteur de disques, selon la revendication 6, caractérisé en ce que le filtre passe-haut se compose d'un condensateur (16) branché entre l'une des bornes (14B) de l'amplificateur opérationnel (14) et la masse.