Brevet FR2490387A1 — publié le 19820319

1. La présente invention concerne un système de transducteur ayant une plus grande capacité de poursuite. Il est nécessaire dans de nombreux systèmes d'arrêter un organe mobile en un endroit précis. Par exemple, dans une mémoire à disques magnétiques comportant un certain nom- bre d'informations et de pistes servo, il est nécessaire que la tête de lecture/écriture soit positionnée sur une piste particulière. De même, dans une imprimante à haute vitesse avec un mouvement intermittent de la roue d'impres- sion, il est nécessaire que cette roue soit mise en rota- tion de façon qu'un caractère particulier se trouve dans sa position d'impression. Un dispositif de mesure de position, appelé inductosyn, est souvent utilisé pour obtenir un tel posi- tionnement. Ce dispositif, qu'il se présente sous forme linéaire ou rotative, détecte le mouvement d'un arbre en se basant sur le couplage par induction entre un enroule- ment ou des enroulements placés sur un organe isolant fixe et un enroulement ou des enroulements placés sur un orga- ne isolant mobile séparé du précédent par un petit entre- fer. Dans un dispositif rotatif, les organes seraient des disques et chaque enroulement comprendrait une multiplici- té de conducteurs en forme de bandes s'étendant radiale- ment qui seraient connectés en série par des conducteurs 2-. circonférentiels de sorte que des conducteurs alternés ache- mineraient le courant dans la même direction et que des con- ducteurs contigus l'achemineraient dans des directions radialement opposées. Les conducteurs ont une forme identi- que et sont séparés les uns des autres par des intervalles angulaires uniformes dans une configuration ayant la forme d'un arc circulaire autour d'un centre, ce centre étant le centre effectif du disque. Pour obtenir le haut degré de précision nécessaire à un fonctionnement satisfaisant, les conducteurs sont dé- posés sur le disque par photogravure. En-général, ce proces- sus de photogravure donne un espacement minimum entre conduc- teurs ne permettant d'obtenir que 32 positions de poursuite par 210 d'angle d'un disque de 50 mm de diamètre. Cependant, avec l'augmentation de la densité des pistes que l'on peut maintenant obtenir avec des disques magnétiques, il est sou- haitable qu'un nombre de positions de poursuite supérieur à 32 soit disponible par angle de 210 de rotation du disque. En conséquence, il existe un besoin pour un système de trans- ducteur qui permette d'obtenir un nombre plus grand de posi- tions de poursuite. Selon la présente invention, le nombre de pistes de données ou positions qu'un transducteur peut accéder ou pour- suivre est plus grand, supérieur à ce qui est normalement permis par l'espacement entre conducteurs d'un transduc- teur, en faisant appel d'abord à une pluralité de signaux d'un nombre correspondant au facteur suivant lequel la capacité de poursuite du transducteur doit être augmentée, avec tous les signaux ayant une fréquence commune égale à celle des signaux de commande appliqués aux enroulements du stator du transducteur et avec chaque signal déphasé par rap- port aux autres signaux d'un ou de plusieurs incréments d'horloge, puis en accédant au signal ayant une phase cor- respondant à la piste de données à poursuivre, en fournis- sant à partir de ce signal une pluralité de signaux supplé- mentaires déphasés les uns par rapport aux autres et en ap- pliquant chacun des signaux déphasés en dernier à un détec- 3. teur de phase compris dans une pluralité de détecteurs, dont chacun reçoit également une entrée correspondant au signal du rotor du transducteur mis au carré, à la suite de quoi les détecteurs de phase fournissent à leur sortie des signaux modulés en largeur ayant une composante basse fré- quence correspondant au signal de position de rotation. Pour fournir un signal ayant à tout instant une amplitude di- rectement proportionnelle à la vitesse du rotor,une paire de signaux de position qui sont déphasés de 900 sont différen- tiés de façon à fournir des signaux de vitesse, et chaque signal de vitesse est appliqué à la fois dans sa forme ré- gulière et dans sa forme inversée à un détecteur synchrone qui reçoit certains autres des signaux de position sous forme de signaux de commande. Ainsi, le circuit de la pré- ï\sente invention présente une capacité de poursuite par trans- ducteur plus grande et un signal de vitesse ayant à tout ins- tant une amplitude directement proportionnelle à la vitesse du rotor. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est un schéma sous forme de blocs d'un circuit de poursuite selon la présente invention; La figure 2 est un schéma d'un composant du circuit de la figure 1; La figure 3 est un diagramme des signaux déphasés produits par le circuit de la figure 1; et La figure 4 est un diagramme des signaux de vites- se produits par le circuit de la figure 1. La présente invention sera décrite ci-après en liai- son avec des composants de circuit qui permettront d'augmen- ter par 8 le nombre de pistes de données auquel un transduc- teur classique peut avoir accès. Ce facteur d'augmentation de 8 n'est pas restrictif et il est envisagé que la présen- te invention permette d'augmenter la quantité de pistes de données auquelle un transducteur classique peut avoir accès suivant un facteur inférieur ou supérieur à 8. 4. En liaison maintenant avec la figure 1, un circuit de commande 2 reçoit comme entrée un signal d'horloge de 2 MHz provenant d'un générateur classique de signaux d'horloge (non représenté) et produit à une première sortie un signal sinusoïdal de 250 KHz, à une seconde sortie un signal à fonction cosinus de 250 KHz ayant une amplitude en courant égale à celle du signal sinusoïdal, et à une troisième sor- tie-un signal carré de 250 KHz représentant un signal de ré- férence de phase A. Comme représenté en figure 2, le cir- cuit 2 peut être du type à fonction de Walsh comprenant une pluralité de bascules 4, une pluralité d'inverseurs intermé- diaires à collecteur ouvert 6 dont les sorties sont addition- nées en courant de façon à produire des versions en échelons des ondes sinusoïdales et à fonction cosinus, et des pre- mier et second circuits de filtrage 8 et 10 servant à élimi- ner les fronts raides ou composants hautes fréquences, des on- des sinusoïdales et à fonction cosinus, respectivement. Des circuits de commande ayant une autre configuration peuvent être utilisés dans la mesure o ils produisent des ondes sinusoïdales et à fonction cosinus qui sont accrochées en phase et de même applitude en courant, car le circuit qui sera décrit ci-après utilise une commande par courant étant donné que l'inductance et la résistance des conducteurs du transducteur ne sont pas étroitement contrôlées pendant la fabrication. Les ondes sinusoïdales et à fonction cosinus sont appliquées aux enroulements de stator 12 et 14, respec- tivement. Par suite de son mouvement par rapport aux enrou- lements du stator, l'enroulement du rotor 16 produit un si- gnal sinusoïdal de 250 KHz ayant une phase déterminée par la grandeur de ce mouvement relatif. Le signal de l'enroule- ment du rotor, après filtrage de façon à éliminer le bruit, est amplifié par un amplificateur 18, puis appliqué à un circuit conformateur 20 de conception classique. Le circuit est un comparateur haute vitesse qui produit-un signal d'onde carré ayant une phase et une fréquence correspondants à celles du signal du rotor. Un signal carré est nécessaire étant donné que les détecteurs de phase 22, 23, 24 et 25 uti- 5. lisés dans ce mode de réalisation de la présente invention sont du type classique OU Exclusif,qui fonctionnent avec da- vantage d'efficacité avec des entrées carrées ayant de bons fronts raides avec une instabilité minimum. Le signal de référence de phase A est appliqué à un circuit déphaseur numérique à huit étages 26 qui est. constitué d'un registre de décalage à huit étages 28 et d'un multiplexeur classique 8/L(30). Une entrée du déphaseur 28 reçoit le signal de référence de phase A et une autre entrée reçoit le signal d'horloge, alors que les huit sorties du registre 28 sont connectées en parallèle aux huit entrées du multiplexeur 30. Une entrée du multiplexeur 30 et le signal de référence de phase A et les autres entrées sont le si- gnal de référence de phase A retardé progressivement de 1 à 7 impulsions d'horloge, comme cela est représenté par les formes d'ondes de la figure 3. Des signaux de commande repré- sentés comme des entrées parallèles à 3 multiplets sont accé- dés à partir d'un microprocesseur, par exemple, ou d'une au- tre logique appropriée et appliqués aux bornes de commande du multiplexeur 30. Un algorithme traité par le microprocesseur est utilisé pour déterminer lequel des huit signaux de réfé.; rence de phase de la figure 3 correspond à une position de pis- te auquel on souhaite accéder, et en conséquence détermine les signaux de commande du multiplexeur pour accéder à ce signal de référence de phase à partir du multiplexeur. Avec huit phases, toutes les huit pistes auront la même référence de phase. Avec le numéro de piste exprimé en binaire, les trois bits les moins significatifs de ce numéro est le numéro de phase, et ces bits sont appliqués aux entrées des signaux de commande du multiplexeur 30. La sortie accédée du multiplexeur 30 qui, com- me on l'a noté, peut être l'une des formes d'onde représen- tées en figure 3, par exemple, la forme d'onde décalée de 4 impulsions d'horloge, est appliquée à un registre de décala- ge 32 qui produit une première sortie correspondant à son en- trée avec aucun déphasage, une seconde sortie déphasée de 450 par rapport au signal d'entrée, une troisième sortie déphasée 6. de 900 par rapport au signal d'entrée, une quatrième sor- tie déphasée de 1350 par rapport au signal d'entrée. Cha- cune des quatre sorties du registre 32 est fournie à l'un des détecteurs de phase 22, 23, 24, 25 qui, comme on l'a noté précédemment, reçoit également la sortie du circuit conformateur 20. Les sorties des détecteurs de phase sont des impulsions rectangulaires hautes fréquences qui sont modu- lées en rapport cyclique ou durée, c'est-à-dire que les sorties ont une amplitude au niveau logique, une largeur ou une période indicatrice de la relation en phase entre leurs entrées, et un rapport cyclique égal à la fréquence porteu- se ou déterminé par celle-ci. Ces sorties ont plusieurs composantes de fréquence, dont l'une est la composante bas- se fréquence, de l'ordre de quelques milliers de cycles par seconde pour une vitesse élevée du rotor, qui est le si- gnal de position désiré et d'autres composantes de porteu- se haute fréquence indésirables qui sont filtrées par des filtres 34, 35, 36, 37. Des amplificateurs intermédiaires 38, 39, 40, 41 reçoivent les sorties dés filtres 34, 35, 36, 37, respectivement, l'amplification étant nécessaire de façon à commander une impédance de charge de faible va- leur par l'intermédiaire des filtres. Ainsi, les signaux de sortie basses fréquences des amplificateurs intermédiai- res sont des signaux de position de forme triangulaire à des phases relatives de 0 , 450, 90 et 135 , avec les si- gnaux de position ayant une fréquence qui est fonction de la relation entre phases des entrées aux détecteurs de pha- se. Le comptage des transitions de n'importe lequel des quatre signaux de position fournira le numéro de pis- te désiré pour le système servo. Cependant, la détection de crête du signal de phase zéro peut fournir cette va- leur; les détecteurs de crête sont sensibles au gain ou à l'amplitude et ne peuvent fournir une valeur précise. Un comptage plus précis est assuré en détectant les points zé- ro ou de passage par l'amplitude de-référence du signal de position à 900 étant donné que, avec tous les signaux 7. 2490387 de position centrés autour de la même amplitude de réfé- rence, les points de coupure de l'amplitude de référence du signal de position 900 correspondront aux crêtes du signal de position 00. Par conséquent, le signal de position 90 est fourni à un détecteur classique de passage par zéro 42 dont la sortie est un train d'impulsions se produisant à deux fois la valeur de piste. En conséquence, une simple division par deux du signal de sortie du détecteur 42 fournira cette valeur,laquelle est augmentée du nombre d'étages du déphaseur numérique 26 par rapport à celle qui serait obtenue avec un signal de rotor de transducteur trai- té de la manière classique. Ainsi, le système de la présen- te invention confère une meilleure résolution au transduc- teur. Les quatre phases du signal de position, c'est- à-dire 00, 450, 900 et 1350 sont utilisées pour fournir un signal ayant à tout moment une amplitude qui est directe- ment proportionnelle à la vitesse du rotor. Cela est obte- nu en générant un premier signal de vitesse à partir du si- gnal de position 0 , un signal qui est une inversion du premier signal de vitesse, un second signal de vitesse à par- tir du signal de position 900 et une inversion du second signal de vitesse. En conséquence, la sortie de l'amplifi-4 cateur 38 est appliquée à un circuit différentiateur 50 qui produit un signal de vitesse "a", et ce signal "a" est fourni à un inverseur 51 de façon à produire un signal de vitesse "b" qui est un signal de vitesse "a" inversé. De même, la sortie de l'amplificateur 40 est fournie à un cir- cuit différentiateur 52 de façon à produire un signal de vitesse "c" et ce signal de vitesse "c" est fourni à un in- verseur 54 de façon à produire un signal de vitesse "d" qui est un signal de vitesse "c" inversé. Comme cela est bien connu, le taux de changement du signal de position indique la vitesse et par conséquent, comme cela est repré- senté en figure 4, les signaux de vitesse "a" et "c" provenant de signaux de position de forme triangulaire au- ront une forme sensiblement carrée avec une fréquence éga- 8. le à la fréquence des signaux de position et une amplitude correspondant au taux de changement de l'amplitude des si- gnaux de position. Comme cela est également représenté en figure 4, les signaux de vitesse "b" et "d" sont respecti- vement des signaux de vitesse "a' et "c" inversés. Comme on l'a noté, les signaux de vitesse sont seulement des signaux d'onde de forme sensiblement carrée, car ils proviennent de signaux de position qui ont des crê- tes quelque peu rondes par suite de la limitation en lar- geur de bande du circuit. Plus exactement, les signaux de vitesse sont quelque peu trapézoldaux et pour obtenir un signal de vitesse ayant à tout moment une amplitude qui est directement proportionnelle à la vitesse du rotor, les par- ties plates des signaux dé vitesse "a", "b", "c" et "d" doi- vent être échantillonnées en séquence. De nouveau en liaison avec la figure 1, les qua- tre signaux de vitesse "a", "b", "c" et "d" sont fournis sous forme de quatre entrées à un redresseur synchrone 58, c'est-à-dire à un multiplexeur analogique. Egalement four- nis au redresseur 58 sont les signaux de position 450 et 1350. Les signaux de position 450, 135 agissent en signaux de commande d'échantillonnage et déterminent le moment o chaque partie horizontale de chacun des quatre signaux de vitesse "a", "b" et "c" doit être échantillonnée Plus spécifiquement, lorsque les signaux de position 450 et 1350 ont tous deux une amplitude de niveau haut (niveau logique 11) le signal de position "a" est échantillonné; lorsque le signal de position 450 a une amplitude de niveau haut et le signal de position 135 une amplitude de niveau bas (niveau logi- que 10), le signal de position "b" est échantillonné; lors- que le signal de position 45 a une amplitude de niveau bas et le signal de position 135 une amplitude de niveau haut (niveau logique 01), le signal de position "c" est échan- tillonné; et lorsque les signaux de position 450, 1350 ont tous deux une amplitude de niveau bas (niveau logique 00), le signal de position "d" est échantillonné. Ainsi, le si- gnal de sortie composite du redresseur synchrone, après fil- 9. trage par un filtre 60 de façon à éliminer les signaux dé- formés hautes fréquences dus à l'échantillonnage, est un si- gnal ayant à tout moment une amplitude qui est directement proportionnelle à la vitesse du rotor, c'est-à-dire qui n'a aucune erreur de vitesse du rotor. La polarité du signal de vitesse fournit une indication du sens de rotation du rotor. Le système décrit peut trouver des applications dans de nombreux types de systèmes de commande. Par exemple, il pourrait être utilisé pour rechercher une piste d'un dis- que de stockage d'informations du type magnétique, optique ou autre, ou pour placer une roue ou un chariot d'impres- sion à l'endroit d'impression correct. De plus, il est ap- plicable aussi bien à des transducteur rotatifs que linéai- res. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 10. REVENDICATIONS 1 - Système permettant d'augmenter le nombre de positions pouvant être recherchées par un transducteur ayant des enroulements mobiles les uns par rapport aux autres au-delà du nombre permis par l'espacement entre conducteurs des enroulements, caractérisé en ce qu'il comprend: - un premier moyen pour générer un signal d'hor- loge; - un second moyen connecté de façon à recevoir le signal d'horloge et à générer à la fois un premier signal ayant une phase déterminée par le mouvement relatif des enroulements mobiles les uns par rapport aux autres et un signal de référence de phase; - un troisième moyen connecté de façon à recevoir le signal d'horloge et le signal de référence de phase de façon à fournir une pluralité de signaux, chacun retardé en phase par rapport à l'autre de la pluralité de signaux par un ou plusieurs incréments de signal d'horloge; - un quatrième moyen connecté de façon à recevoir la pluralité de signaux et des signaux de commande de façon à donner à sa sortie un des signaux de la pluralité de si- gnaux, ce signal ayant une phase correspondant à la posi- tion recherchée par le tnansducteur; - un moyen de détecteur de phase connecté de fa- çon à recevoir le premier signal et le signal de la plurali- té de signaux de façon à fournir un signal modulé en lar- geur ayant une composante basse fréquence correspondant à la position de la piste; et - un moyen de filtre pour filtrer les composantes - hautes fréquences du signal modulé en largeur et obtenir un signal indicateur de la position de piste. 2 - Système selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le premier signal est traité par un circuit conformateur avant application au moyen de détecteur de phase. 3 - Système selon la revendication 2, c aractérisé en ce que le troisième moyen est un registre de décalage. 11. 4 - Système selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le quatrième moyen est un multiplexeur.