Brevet FR2580841A1 — publié le 19861024

Dispositif de traitement de titres avec enregistrement magnétique à haute densité. L'invention concerne les dispositifs de traitement de titres en papier, carton, ou analogue et s'applique en particulier à ceux dans lesquels on effectue une inscrip- tion sur une piste magnétique. Des dispositifs propres à effectuer une inscription magné- tique sur un titre ont été décrits par la Demanderesse dans le Brevet français n 75 37475, publié sous le n 2 334 501, ainsi que dans la Demande de Brevet français n 83 11444, publiée sous le n 2 548 804. D'autres parti- cularités de dispositifs de traitement de titres ont été décrites dans les Demandes de Brevet français n 84 10378, n 84 10379 et n 84 10380, non encore publiées. Certaines applications, dont la confection de billets d'a- vion, requièrent un enregistrement magnétique de densité élevée, à savoir environ 83 bits par centimètre (210 bits par pouce). La distance entre deux transitions de flux magné- tique sur la piste s'abaisse alors à environ 60 micromètres. Ceci pose un problème, car, pour permettre une bonne lec- ture ultérieure de la piste magnétique, la tolérance sur la position de chaque transition de flux magnétique doit être rendue la plus faible possible. Cette tolérance ne doit pas excéder + 6 micromètres ou + 8% pour la den- sité d'enregistrement précitée. Il a déjà été proposé par la Demanderesse d'utiliser une courroie, entraînée par un moteur pas à pas, pour déplacer un titre ou billet dans un trajet interne que comporte le dispositif de traitement de ce titre ou billet (Demande de Brevet français n 83 11444). Une seconde courroie, mue par friction sur la première, avec interposition du titre lors- que celui-ci est présent, entraîne ce titre de façon que sa piste magnétique défile au droit d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture. Il est important d'obtenir une vitesse linéaire de dépla- cement du titre qui soit à la fois élevée et-constante, tant pour l'inscription ou codage des données à haute den- sité, que pour la lecture ou décodage de celles-ci. En effet, dans ce second cas, l'amplitude du signal détecté par la tête de décodage est alors plus importante, ce qui augmente le rapport signal sur bruit, donc la fiabilité du décodage. La Demanderesse a observé que la solution connue, utilisant des moteurs pas à pas à quatre phases, ne permet pas d'opé- rer à une vitesse élevée, en obtenant la densité d'enregis- trement désirée, avec la précision voulue quant à la posi- tion des transitions de flux magnétique sur la piste. La Demanderesse s'est alors tournée vers la possibilité qu'offrent les moteurs pa.s à pas d'opérer en subdivision de leurs pas élémentaires. Là encore, il est apparu que cette solution ne donnait pas satisfaction, en particulier au niveau de la précision voulue sur la position des tran- sitions de flux magnétique. Pour obtenir la vitesse élevée, il est apparu nécessaire que le mécanisme d'entraînement possède un faible couple 3 2580841 résistant, notamment les organes mécaniques du moteur, et que celui-ci soit commandé par régulation de courant à partir d'une tension élevée. Il faut encore que le moteur pas à pas puisse subir, sans perte du synchronisme,.les phases d'accélération initiale et de décélération finale qui vont encadrer, dans le temps, sa phase de vitesse nominale lors des opérations d'inscrip- tion ou de lecture magnétique; pour ce faire il est impor- tant d'avoir une inertie minimale du mécanisme. La présente invention vient apporter une solution satisfai- sante au problème exposé ci-dessus. Le dispositif de traitement de titres selon l'invention est du type comprenant des moyens d'entraînement du titre, à l'aide d'au moins une courroie actionnée par un moteur pas à pas, ces moyens d'entraînement étant propres à faire défiler une piste magnétique du titre sur une tête magné- tique reliée à des circuits de commande d'inscription, qui comprennent eux-mêmes une unité de transfert de données et un modulateur de données. Selon une première caractéristique de l'invention, le mo- teur pas à pas possède au moins cinq phases, et la même horloge sert à la commande de ce moteur pas à pas, à la commande du transfert de données par ladite unité, et à la commande du modulateur de données pour l'établissement des transitions de commande appliquées à la tête magnétique. Ceci permet de réaliser un enregistrement magnétique de haute densité, avec une grande précision sur les tran- sitions de flux magnétique inscrites sur la piste. Selon un autre aspect de l'invention, la liaison mécanique du moteur pas à pas à la courroie est établie de sorte que celle-ci possède une vitesse linéaire nominale d'au moins 0,5 mètre par seconde. 4 2580841 Pour sa part, la fréquence d'horloge est d'au moins 10 kHz. Plus particulièrement, le moteur pas à pas possède au moins 500 pas par tour, et il entraîne la courroie crantée par un pignon monté sur son arbre et de diamètre égal ou inférieur à 1 centimètre environ. Selon un autre aspect de l'invention, le modulateur opère un codage en double fréquence à partir du signal d'horlc- ge de base qui lui est appliqué. Selon encore un autre aspect de l'invention, le moteur pas à pas est mis en vitesse au moyen d'une courbe d'accé- lération/décélération générée par logiciel et la génération des commandes de phases est assurée à l'aide d'une mémoire morte programmée avec la séquence adéquate. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci- après, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue latérale de la partie mécanique d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un schéma de principe de la partie électronique d'un dispositif selon l'invention, pour l'ins- cription magnétique; - la figure 3 est un schéma de la partie électronique du dispositif selon l'invention, pour la lecture magnétique, - la figure 4 est le schéma électrique de principe du système de commande de rotation de phases du moteur pas à pas, et - les figures 5 et 6 sont des graphes relatifs à certains aspects du dispositif selon l'invention. Il est d'abord fait référence à la figure 1. La structure générale du dispositif illustré est sembla- ble à celle décrite dans la Demande de Brevet n 83 11444 déjà citée. Il comporte le perfectionnement décrit dans la Demande de Brevet n 8.4 10380. Dans la mesure du possible, les références numériques utilisées dans les dessins de ces deux Demandes de Brevet antérieures ont été conservées. Une courroie crantée 10 s'enroule en circuit fermé sur des galets 110, 141, 142, 161, 162, 163, 180, 186 et 187. Le galet 180, cranté, est monté sur l'arbre d'un moteur pas à pas 185. La tension de la courroie 10 est réglable, par exemple par déplacement du galet 186. Le titre ou billet d'avion à traiter est introduit au niveau du galet 110, o il s'engage par exemple entre la courroie qui tourne sur le galet 110 et un flasque 139. Différentes variantes relatives à l'introduction du titre seront trou- vées dans les Brevets et Demandes de Brevets précités. A partir du galet 110, un trajet interne est défini pour le billet d'avion, trajet interne qui va jusqu'au galet 180. L'ensemble du dispositif est monté sur une plaque porteuse référencée 1, et dont la partie supérieure gauche est éclatée, pour clarifier la représentation. Entre les galets 141 et 142, le titre passe au niveau d'un poste d'impression. Celui-ci est constitué d'une tête d'im- pression à aiguilles 145, dont le canal d'aiguille est illustré en 146. A ce poste est associé un dévidoir de ruban 143. La courroie passe en affleurement sur un rouleau cylindri- que 150, formant enclume d'impression. L'alésage central de ce rouleau 150 reçoit une tige 311 qui sert de premier guidage pour le déplacement en translation de la tête d'im- pression 145, 146 et du dévidoir 143, transversalement au plan de la figure 1. Un second guidage est fourni par une autre tige 319, qui passe à travers un évidement 313 de la plaque porteuse 1, et coopère avec deux galets (non représentés) -enserrant.cette tige 319. Agencée en crémail- lère, la tige 311 engrène sur un pignon 317 solidaire d'un autre moteur pas à pas 320. D'autres détails sur ce montage pourront être trouvés dans la Demande de Brevet n 84 10380, déjà citée. La courroie 10 entraîne le billet d'avion par friction au droit de sa piste magnétique. Le billet d'avion va, après le poste d'impression, passer au niveau d'un poste d'enregistrement/lecture magnétique, essentiellement constitué d'une tête 170. Les galets 161, 162 et 163 réalisent un effacement de la courroie 10 derriè- re la tête magnétique. Une seconde courroie 20 s'enroule en circuit fermé sur un galet 201, placé en amont du galet 161, un galet 203, placé en aval du galet 163, et un-galet 202 monté sur un bras 204 fixé en 205 sur la plaque porteuse 1, et sollicité à son autre extrémité par le rappel élastique que définit un res- sort 206 prenant appui en 207 sur la même plaque porteuse. La courroie 20 est entraînée soit par friction directe sur la courroie 10, dans les parties o elles sont tangentes l'une à l'autre, soit par friction avec interposition du billet, lorsque celui-çi est présent. La Demanderesse a observé que, sous réserve que les cour- roies s'incurvent sur chaque galet d'un angle voisin de , on obtient un entraînement très régulier du billet, sans aucun glissement relativement aux courroies, ni aucun glissement des courroies l'une par rapport à l'autre. C'est alors le moteur pas à pas 185 qui définit l'avance du billet. Les dispositifs de ce'genre mis en oeuvre jusqu'à présent, qui utilisent un moteur pas à pas 185 à quatre phases, ont donné satisfaction, pour différentes applications, dont celle des billets du Chemin de Fer Métropolitain parisien, par exemple. En revanche, une difficulté est apparue lorsqu'il s'agit d'obtenir des densités d'enregistrement élevées, d'environ 83 bits par centimètre, comme cela est requis pour les billets d'avion, d'autant plus que la tolérance quant à la position des transitions de flux magnétique sur la piste du billet d'avion ne doit pas dépasser + 8% ou + 6 micro- mètres. Comme cela a été rappelé plus haut, la Demanderesse a essayé différentes solutions, qui n'ont pas donné satisfaction, et notamment celle consistant à subdiviser le pas élémentaire d'un moteur pas à pas à quatre phases. De façon inattendue, il est apparu qu'un moteur pas à pas à cinq phases, tel que celui disponible auprès de la Société allemande BERGER LAHR permet de satisfaire aux impé- ratifs précités, pourvu que l'on utilise la même horloge pour la commande de la rotation des phases du moteur, pour la commande du microprocesseur chargé de délivrer les données à inscrire su'r la piste magnétique, et pour la com- mande du modulateur qui effectue la modulation préalable à une telle inscription. A cet égard, il est maintenant fait référence à la figure 2. Une horloge 21 délivre un signal à une fréquence de 12 kHz. Les fronts montants de l'horloge produisent des interrup- tions dans un microprocesseur 22 qui délivre à chaque fois une donnée à enregistrer au modulateur 23. Celui-ci reçoit également la fréquence d'horloge à 12 kHz, et réalise un codage en double fréquence de données que lui fournit le microprocesseur 22. Selon ce codage, un 'O' logique est représenté par un si- gnal de fréquence f, tandis qu'un '1' logique est repré- senté par un signal de fréquence 2 f. La sortie du modulateur est appliquée à un amplificateur 24, qui alimente à son tour la tête magnétique 170. La même horloge sert à la commande de la rotation des pha- ses du moteur par des étages 25, suivis d'un régulateur de courant 26 qui alimente le moteur pas à pas à cinq phases 185. Il est apparu que, en choisissant le diamètre du galet 180, compte tenu des 500 pas par tour que présente un moteur pas à pas à cinq phases du type précité, on peut obtenir une vitesse linéaire de défilement de la piste magnétique devant la tête magnétique qui s'élève à au moins 0,5 mètre/ seconde, et est de préférence comprise entre 0,6 et 1 mètre/seconde. Ceci peut être obtenu par un pignon 180 de diamètre égal ou inférieur à 1 centimètre environ. Pour sa part, le pas du crantage de la courroie est inférieur à millimètres, de préférence voisin de 2 millimètres. Il est alors apparu que l'on obtient un synchronisme excel- lent entre l'envoi de la donnée à coder, du microproces- seur vers le modulateur, la modulation de cette même don- née par le modulateur 23, et le déplacement du billet sous l'effet du moteur pas à pas 185, d'o il résulte un posi- tionnement très précis des transitions de flux sur la piste magnétique que comporte le billet d'avion. Au décodage (figure 3), la tête de décodage 170 reçoit les- dites transitions, qui sont appliquées à un amplificateur 31, suivi du démodulateur 33, réalisant l'opération inverse de celle du modulateur 23. Les transitions repérées par le démodulateur 33 servent à la commande d'interruption dans le microprocesseur 32, qui recouvre ainsi les données qui étaient enregistrées sur la piste magnétique. L'homme de l'art comprendra qu'il faut encore être capable d'accélérer le moteur pas à pas jusqu'à sa vitesse nomina- le, puis de le décélérer de cette vitesse nominale à la vitesse nulle, et ce en conservant le synchronisme. Cela est nécessaire aussi bien pour l'inscription/lecture magné- tique que pour l'impression en clair sur le billet. La variation de vitesse pourles phases d'accélération/décé- lération est obtenue par variation de l'horloge de base du dispositif de commande du moteur. La figure 4 montre un mode de réalisation du dispositif de commande du moteur, en détaillant les modules 25 et 26 de la figure 2. La fréquence d'horloge (12 kHz) en régime nominal est appliquée à un compteur 250 qui excite une mé- moire morte 251, programmée de façon à engendrer les com- mandes de phase selon la séquence adéquate. La sortie de la mémoire morte 251 actionne des étages de commande de puissance (ou "meneurs") '252, qui alimentent le moteur à cinq phases à partir d'une régulation de courant fournie par un étage 253. La figure 5 résume l'allure désirée, d'après les travaux de la Demanderesse, pour la courbe d'accélération et de décélération d'un moteur pas à pas. Le temps est illustré en abscisse, et la fréquence des pas est illustrée en ordonnée. On voit que la fréquence doit d'abord monter, d'une manière proche de l'exponentielle, jusqu'à un palier, d'o elle redescend ensuite également de manière quasi- exponentielle. Selon un autre aspect de l'invention, et grâce à la faible inertie que présente le dispositif de l'invention, il est apparu que ceci est possible à partir d'un moteur pas à pas à cinq phases tel que ceux disponibles aujourd'hui. La figure 6 rappelle la cdourbe de couple d'un moteur pas à pas cinq phases en fonction de la fréquence f à laquelle avance celui-ci, exprimée en nombre de pas par seconde. C'est à partir d'une telle courbe qu'il a été possible d'établir le graphe de la figure 5, puis de déterminer que le moteur pas à pas à cinq phases est susceptible de comman- der de manière convenable le dispositif selon l'invention, pour l'obtention de la densité d'enregistrement magnétique désirée, avec la tolérance imposée quant à la position des transitions de flux magnétique sur la piste. L'invention offre aussi un autre avantage. Les dispositifs connus, à moteur pas à pas 4 phases, en- gendrent un bruit qui est désagréable pour l'oreille par sa fréquence et son niveau. Les dispositifs selon l'invention réduisent considérable- ment le désagrément: - par changement de fréquence, qui passe d'environ 1000 Hz à environ 10 000 Hz, - par diminution des chocs et à-coups mécaniques. Revendications. 1. Dispositif de traitement de titres, du type comprenant des moyens d'entraînement du titre comportant au moins une courroie (10,20) actionnée par un moteur pas à pas (185) et propres à faire défiler une piste magnétique du titre sur une tête magnétique (170) reliée à des circuits de commande d'inscription (22, 24) comprenant une unité de transfert de données (22) et un modulateur de données (23), caractérisé en ce que le moteur pas à pas (185) possède au moins cinq phases, et en ce que la même horloge (21) sert à la commande du moteur pas à pas (185), à la commande du transfert de données par ladite unité (22), et à la commande du modulateur de données (23) pour l'établissement des transitions de commande appliquées à la tête magnétique, ce qui permet de réaliser un enregistrement magnétique de haute densité, avec une grande précision sur les transi- tions de flux magnétiques inscrites sur la piste. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison mécanique (810) du moteur pas à pas à la courroie est établie de sorte que celle-ci possède une vitesse linéaire nominale d'au moins 0,5 mètre/seconde. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge (21) est d'au moins 10 kHz. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que-le moteur pas à pas (185) possède au moins 500 pas par tour, et en ce qu'il entraîne la courroie (10) crantée, par un pignon (180) monté- sur son arbre, et de diamètre égal ou inférieur à 1 cm environ. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que le modulateur (23) opère un codage en double fréquence à partir du signal d'horloge de base (21) qui lui est appliqué. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que le moteur pas à pas (185) est commandé à travers un circuit d-'accélération/décélération program- mées (250-253). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement du titre comprenent une première courroie (10) s'enroulant en cir- cuit fermé sur des galets (110, 141, 142, 161, 162, 163, , 186, 187), et qui coopère avec le titre sur une frac- tion de la largeur de celui-ci, sensiblement au droit de sa piste magnétique, cette première courroie s'effaçant (162) au niveau de la tête magnétique (170), alors que le titre se trouve sollicité vers la tête magnétique (170) par une seconde courroie (20) qui coopère par friction avec la première. 8. Dispositif selon l'une des revendications I à 7, carac- térisé en ce que la courroie fait également défiler le titre - au droit d'unposte d'impression en clair sur celui-ci (145, 146, 150). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pas du crantage de la courroie (10) est inférieur à 5 mm, de préférence voisin de 2 mm.