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"Perfectionnements apportés ou relatifs à des enregistreurs et/ ou des reproducteurs magnétiques"o
La présente invention se rapporte de façon générale à l'en- registrement et la reproduction de vibrations, et se rapporte plus spécialement à un dispositif et un procédé perfectionnés pour l'enregistrement et la reproduction magnétiques de sons, de signaux et analogues, qui peuvent être utilisés dans un té- légraphone ou un appareil similaire.
L'enregistrement et la reproduction électromagnétiques de vibrations sonores, de paroles, etc. date du premier travail de Valdemar Poulsen en 1898,-et, bien que certains perfection-
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nements et améliorations aient été apportés depuis cette époque à la fois à l'appreil et au procédé, de tels appareil et pro- cédé perfectionnés n'ont pas été exploités commercialement dans une grande mesure.
Cela est dû à un certain nombre de raisons, dont la plus importante est constituée sans doute par les défauts inhérents à l'appreil pvvposé jusqu'à présent, En général, le niveau du volume des signaux reproduits dans les systèmes antérieures était faible, la gamme de fréquences cou- verte, était très étroite, les parasites étaient désagréables et la distorsion des ondes avait souvent un caractère et une am- plitude tels qu'elle rendait la reproduction extrêmement mau- vaise et à certains moments presque inintelligible.
La vitesse linéaire élevée nécessaire pour le milieu enregistreur, qui consistait généralement en un fil, ruban ou analogue, nécessitait un appareil volumineux qui était extrêmement bruyant, très en- combrant et d'un maniement difficile et pour ces raisons géné- ralement peu adapté à un usage commercial.
Dans la construction ordinaire d'un tel appareil, l'électro- aimant destiné à enregistrer et à reproduire les paroles, messa- ges ou signaux comprenait une bobine enroulée sur un noyau plein en fer, dont le pale était généralement muni d'un bord en for- me de burin qui était disposé de manière à être présenté d'un côté du fil, ruban ou autre organe enregistreur. Le contact par frottement entre ce bord et l'organe enregistreur provoquait une usure rapide de la pièce polaire en fer doux et des rempla- cements fréquents étaient donc nécessaires .En outre, l'emploi d'électro-aimants de cette construction présentait encore l'in- convénient supplémentaire consistant en ce que des distor- sions dans l'enregistrement avaient lieu par suite de franges du flux magnétique aux extrémités des pôles.
Ces franges avaient tendance à brouiller la forme des ondes du son enregistré, spécialement aux fréquences élevées, parce que le champ était modifié avant que la partie de l'organe d'enregistrement préa-
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lablement magnétisée ait été sortie de l'influence du champ.
Bien que d'un point de vue pratique l'emploi d'un fil com- me organe enregistreur présente un certain nombre d'avantages par rapport à un ruban ou bande, ce dernier a été utilisé plus fréquemment dans les dispositifs développés récemment. La pre- mière objection à l'emploi d'un fil provient du fait qu'il est difficile d'empêcher la torsion du fil pendant l'enregistrement et la reproduction. Dans le dispositif d'enregistrement ordinai- re, le fil est magnétisé circonférentiellement de fçon non sy- métrique, de sorte que, pour toute torsion du fil par rapport au pôle de reproduction, il passera sous le pôle de reproduction un point de la circonférence du fil différent de celui qui a passé sous lepôle d'enregistrement, avec pour résultat des distorsions très nusibles produites pendant la reproduction.
On a aussi proposé des agencements dans lesquels la tête magnétique avait une paire de pôles en face l'une de l'autre du même côté du milieu enregistreur, aucun bord aigu n'étant présenté au milieu enregistreur.
Suivant la présente invention, on a prévu un enregistreur et/ou reproducteur magnétique, comprenant un noyau magnétique ayaht des extrémités polarisées définissant un entrefer non magnétique, un milieu enregistreur entrant dans et sortant de 1' entrefer non magnétique par les cornes polaires, et une bobine constituant une source de M.M.E.(Force Magnéto-Motrice) asso- ciée audit noyau.
Avec un tel dispositif, le fil sera magnétisé symétriquement sur toute sa circonférence et en utilisant un entrefer extrê- mement étroit, les portions magnétisées du fil en direction longitudinale deviennent extrêmement courtes, augmentant ainsi matériellement la quantité d'enregistrement que l'on peut obte- nir qur une longueur prédéterminée de fil avec des vitesses de fil réduites. -
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L'invention apparaîtra plus clairement grâce à la descrip- tion détaillée qui va suivre, faite en se référant aux dessins ci-annexés qui représentamplusieurs formes de réalisation de la présente invention et dans lesquels:
La figure 1 est une vue représentant schématiquement les différentes parties d'un appareil enregistreur et reproducteur mettant en application les caractéristiques de la présente in- vention et montrant les connexions électriques de celui-ci.
La figure 2 est une vue en élévation latérale d'une forme de réalisation d'un électro-aimant mettant en application les caractéristiques de la présente invention.
La figure 3 est une vue en coupe partielle d'une forme de réalisation modifiée d'un électro-aimant.
La figure 1,. est une vue représentant schématiquement un arrangement de bobinage perfectionné pour électro-aimants tel qu'il est mis en oeuvre dans la présente invention.
Les figures 5 et 6 sont des vues détaillées représentant d'autres constructions de pièces polaires de l'électro-aimant destinées à assurer un contact par pression avec le mildeuen- registreur, et la figure 7 est une vue en coupe transversale représentant une forme de construction perfectionnée d'un milieu enregistreur tel qu'il peut être utilisé dans la présente invention.
De façon générale, l'appareil suivant la présente invention comppend une paire de rouleaux espacées 10 et 11, à l'aide des- quels un milieu enregistreur en une matière paramagnétique peut être déplacé le long des dispositifs enregistreur et reproduc- teur. Dans la présente invention, le milieu enregistreur est re- présenté comme comprenant un fil 12 qui est enroulé ou conser- vé sur le rouleau 10. Ce fil est conduit, au-dessus d'une paire de poulies de guidage 13 et 14 espacées, vers le rouleau de bo- binage 11 qui est disposé de manière être actionné par tout dispositif moteur approprié tel qu'un moteur électrique 15.
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Lorsque l'on désire effectuer un enregistrement, le milieu enregistreur est d'abord soumis à un dispositif approprié desti- né à effacer tout enregistrement préalable sur le fil. Cette préparation du fil pour la réception de l'enregistrement peut être accomplie d'un certain nombre de façonsdifférentes. Dans le présent cas, on montre que le fil traverse le champ d'un so- lénoide 16 à courant continu, qui est excité par un courant pro- venant d'une batterie appropriée 17. La connexion et la déconne- xion du solénoïde par rapport à la batterie peuvent être com- mandées de préférence par un interrupteur 18 placé dans le cir- cuit excitateur.
Le milieu enregistreur, ainsi préparé pour recevoir l'en- registrement, est ensuite amené vers une tête d'enregistrement ou électro-aimant indiqué de façon générale par 19.
Le milieu enregistreur est souis à l'influence magnétique de l'électro-aimant enregistreur d'une manière qui sera décrite ci-après en détail, cet aimant étant excité par une ou plusieurs bobines 20 associées avec un ensemble de noyaux 21, la bobine excitatrice pouvant être raccordée, par l'intermédiaire d'un interrupteur 22, à un circuit contenant une batterie d'excita- tion 23 et un microphone 24 à l'aide duquel les vibrations qui doivent être enregistrées peuvent être reprises et le courant d'excitation de l'électro-aimant peut être modulé. Le milieu enregistreur est ainsi magnétisésuivant les variations du flux magnétique dans l'électro-aimant d'une manière bien connue des gens du métier.
Lorsque l'on désire reproduire la vibration qui a été enre- gistrée sur le milieu enregistreur, ou bien le milieu enregis- treur est amené vers un autre électro-aimant, analogue à l'ai- mant enregistreur 19, ou de toute autre construction appropriée, ou bien le milieu enregistreur peut à nouveau être passé par l'aimant enregistreur 19. Là où un aimant de pick-up séparé, comme on le montre en 25,doit être utilisé, la bobine de l'ai-
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mant de pick-up est reliée, en manoeuvrant l'interrupteur à deux directions 26 dans un sens donné, à un amplificateur approprié 27 qui est relié à un haut-parleur ou un autre appareil de re- production 28 de manière connue.
Lorsque l'on désire utiliser l'électro-aimant d'enregistre- ment 19 comme un pick-up pour la reproduction des vibrations ou des signaux enregistrés, l'interrupteur 22 est ouvert, et l'in terrupteur à. deux directions 26 est placé dans sa seconde posi- tion, c'est-à-dire fermé du côté gauche comme on le montre dans la figure 1, de sorte que l'aimant d'en registrement 19 est raccordé par l'intermédiaire de l'amplificateur au disposi- tif de reproduction.
Dans la construction d'électro-aimants d'enregistrement et de reproduction utilisés généralement dans ce type d'appareil, le champ magnétique à tendance à se disperser et à magnétiser une plus grande surface du milieu enregistreur que la prtion en contact direct avec les extrémités des pôles. Par suite de cette caractéristique, une plus grande surface de fil ou de ruban est généralement nécessaire pour enregistrer tout cycle qui individuel que celle/serait nécessaire si le champ était limi- té à une surface plus ou moins égale à l'épaisseur des extrémi- tés des p$les. Une difficulté semblable est aussi rencontrée pendant l'opération de reproduction, par suite des champs de dis persion provoqués par.l'enregistrement lui-même.
Cette situa- tion est particulièrement désastreuse dans les fréquences élevéles ; où chaque cycle individuel doit être enregistré à l'intérieur d'une surface très limitée, provoquant pour cette raison la combinaison des champs de dispersion et l'aplatissement des sommets des ondes. En conséquence, la reproduction n'est pas précise et naturelle, et le son est quelque peu voilé, sans re- lief et déformé. D'autres déformations dans le dispositif or- dinaire proviennent aussi du fait que l'électro-aimant qui est utilisé pour l'enregistrement des vibrations sur le fil ou le
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ruban est disposé de façon telle que le milieu enregistreur n'est pas magnétisé symétriquement sur toute la circonférence.
Toute torsion du milieu enregistreur entre le moment de l'enregis- trement et le moment de la reproduction aura pour conséquence que des portions différentes de celles présentées à l'aimant d'enregistrement seront présentées à l'aimant de reproduction de sorte qu'une reproduction claire et précise ne sera pas obtenue.
Afin de supprimer ces inconvénients, le noyau 21 de l'ai- mant de reproduction est, dans sa forme la plus simple, muni de masses polaires 29 et 30 de préférence en ligne droite, bien qu'elles ne doivent pas être nécessairement en alignement, ayant leurs faces polaires en relation espacée pour définir un entre- fer 31 de longueur extrêmement faible. On a constaté que des entrefers de longueur aussi petite que 0,001 pouce ont donné d'excellents résultats.
Les masses polaires 29 et 30 sont munies d'alésages 32 et 33 pour constituer un passage à travers les masses polaires que traverse le milieu enregistreur. Quoique les alésages soient représentés comme étant en alignement axial, ils peu- vent aussi Atre courbés si on le désire. Avec un tel dispositif le milieu enregistreur traverse l'entrefer 31 en formant un an- gle avec les faces polaires, de préférence normalement ou à un angle de 90 par rapport aux faces polaires.
De cette manière, le flux magnétique dans l'entrefer est distribué symétrique- ment sur toute la circonférence du milieu enregistreur, et ma- gnétise uniformément le milieu enregistreur sur toute sa circon- férence, de sorte que le fil, quelle que soit la torsion qui puisse survenir dans le milieu enregistreur entre le moment où les vibrations sont enregistrées et le moment où ces vibrations sont reproduites, présentera dans tous les cas des portions ma- gnétisées de façon analogue à l'aimant de pick-up, de telle fa- çon que la reproduction sera exempte des déformations usuelles dues à la torsion du milieu enregistreur.
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L'entrefer peut facilement être maintenu dans l'ordre de 0,001 pouce ou moins par l'emploi d'une pièce d'épaisseur 34 en mica ou en une autre matière appropriée ayant une ouverture centrale pour permettre le passage du milieu enregistreur. Cette pièce d'épaisseur empêche la pénétration de matières étrangè- res dans l'entrefer sans gêner la magnétisation du milieu enre- gistreur.
En adaptant commodément le milieu enregistreur dans les alé- sages, où il passe à travers les masses polaires, la longueur du milieu enregistreur placé sous l'influence du champ magnéti- que dans l'entrefer peut être rendue extrêmement petite.
Dans la présente construction, les pièces polaires sont en engagement ou en contact avec le milieu enregistreur sur une distance qui peut être plusieurs fois plus longue que les lon- gueurs d'ondes enregistrées. Cela est accompli sans déformation puisque le milieu enregistreur n'est pas affecté, sauf Truand il se trouve dans le court entrefer. Dans les dispositifs con- nus jusqu'à présent, les pièces polaires étaient en contact avec le milieu enregistreur sur une distance qui était du même ordre de grandeur qu'une longueur d'onde moyenne enregistrée ou de préférence moindre. Ceci veut dire que, dans les dispositifs anciens, on a toujours essayé de limiter la longueur de contact à une distance aussi courte que possible afin de réduire la dé- formation, mais de cette opération, il résultait une plus grande usure et d'autres défauts indésirables.
Pouvant ainsi utiliser une grande surface des masses po- laires en contact avec le milieu enregistreur l'usure est ré- duite à un minimum ; ainsi qu'il est possible d'utiliser un fil de faible diamètre et on a constaté que des fils d'un diamètre aussi faible que 0,007 pouce ou moins ont donné des ré- sultts satisfaisants. On peut aussi utiliser des vitesses rela- tivement faibles et il est possible d'utiliser des rouleaux d'un diamètre approximatif de 5 pouces ou moins, comparé aux rou- leaux d'un diamètre de 15 à 24 pouces qui étaient nécessaires,
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pour une longueur équivalente d'enregistrement, dans les disposi- tifs connus jusqu'à présent.
En conduisant le milieu enregistreur à travers les surfaces polaires avant qu'il n'entre dans l'entrefer et après qu'il soit passé à travers l'entrefer, on évite des déformations dues à l'effet de franges magnétiques et à d'autres flux magnétiques indésirables. Une fois qu'il se trouve à l'intérieur des surfa- ces polaires, le milieu enregistreur se trouve dans un espace pratiquement exempt de champs magnétiques. Cela est dû au fait que la chute de potentiel magnétique dans une matière très permés ble est faible en comparaison de celle qui a lieu dans l'air pour le même flux magnétique.
Dans la forme de réalisation représentée par la figure 2, le noyau de l'électro-aimant a été muni d'un entrefer supplé- mentaire 35 , ayant une plus grande longueur et par conséquent une plus grande reluctance que l'entrefer principal 31. Par un réglage convenable des dimensions de l'entrefer 35, les carac- téristiques non linéaires de la courbe de magnétisation du noyau considéré comme un tout peuvent être réduites dans la me- sure désirée.
A la figure 3, l'électro-aimant est représenté comme étant d'une construction légèrement différente de celle qui a été décrite au préalable. Comme on le voit à la figure 3, l'élec- tro-aimant est d'une construction du type coquille ayant des éléments de noyau 36 et 37 disposés extérieurement et un élé- ment de noyau intermédiaire 38. L'élément de noyau intermédiaire est muni d'un entrefer principal 39 semblable à l'entrefer 31 décrit plus haut, tandis que les éléments extérieurs du noy- au sont munis d'entrefers auxiliaires réglables 40 et 41, sem- blables à l'entrefer 35 décrit précédemment.
Dans cet arrangement, élément de noyau intermédiaire 38 est muni d'alésages disposés axialement, 42 et 43,pour le pas- sage du milieu enregistreur. La bobine excitatrice 44 entoure
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l'élément intermédiaire.
Comme autre perfectionnement, les points d'entrée et de sortie du milieu enregistreur peuvent être rendus tous les deux rendue magnétiquement neutres et l'intensité de champ peut être/très faible, excepté dans l'entrefer principal, en distribuant les enroulements sur le noyau de l'électro-aimant, comme on le voit dans la figure 4, de sorte que les ampère-tours dans chaque par- tie du noyau sont proportionnels à la reluctance magnétique de cette partie.
Que l'on suppose, par exemple, qu'un enroulement de mille tours doit être placé sur le noyau représenté à la fi- gure 4, et que les grands entrefers 45-45 sont chacun équiva- lents à 30 unités de réluctance; le petit entrefer 46, 10 uni- tés de reluctance; la section de noyau 47, 20 unités de reluc- tance, et les sections de noyau 48 et 49 respectivement 5 uni- tés de réluctance; alors les mille tours de l'enroulement se- raient respectivement distribués pour former un solénoïde ayant 300 tours pour chacun des entrefers 46-45, un solénoïde ayant 100 tours pour l'entrefer 46, un solénoïde ayant 200 tours pour la section de noyau 47, et un solénoïde ayant 50 tours pour cha- cune des sections de noyau 48 et 49.
Des déformations dues aux caractéristiques non linéaires de la courbe de magnétisation du matériel enregistreur constituent les limites supérieures pour le niveau du volume qui peut être enregistré, tandis que le niveau du bruit détermine les limi- tes inférieures. En utilisant la construction décrite jusqu'ici, ainsi;que les caractéristiques de construction qui vont être décrites ci-après, le niveau du bruit peut être réduit à un mi- nimum et l'enregistrement peut être accompli à un niveau infé- rieur avec comme conséquence une absence de déformation. En rapprochant les entrefers par l'intermédiaire de points magné( tiquement neutres, les bruits dus à la vibration du fil magné- tisé sont éliminés.
Le bruit est ausséduit grâce à l'utilisa- tion de la pièce d'épaisseur, décrite plus haut, dans l'entre- fer pour empêcher l'entrée d'impuretés et de poussières métal-
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liques dues à l'usure. Le bruit et la déformation au cours de 1' de enregistrement ou/la reproduction peuvent encore être réduits en prévoyant des masses polaires feuilletées qui empêchent des courants de circulation et parasites qui pourraient créer des portions magnétisées indésirables dans le milieu enregistreut.
On a aussi constaté que le bruit peut encore être réduit en créant une mince pellicule de lubrifiant sur le fil ou le mi- lieu enregistreur, cette pellicule formant une mince séparation entre le milieu enregistreur et les surfaces intérieures des alésages des masses polaires lorsque le milieu enregistreur les traverse.
Comme on le voit à la figure 1, une façon dont la pellicu- le d'huile peut être appliquée au milieu enregistreur consiste à prévoir un réservoir approprié 50 ayant une mèche 51 destinée à amener l'huile ou un autre lubrifiant du réservoir et à l'ap- pliquer sur le milieu enregistreur avant que celui-ci n'atteigne l'électro-aimant d'enregbtrement. D'un autre côté, au lieu d'em- ployer une mèche comme on l'a suggéré, le milieu enregistreur peut être passé par un bain d'huile.
Dans les figures 5 et 6' deux autres formes de réalisation sont montrées, destinées à maintenir un bon contact entre les masses polaires et le milieu enregistreur, et à empêcher le bruit et la vibration du milieu enregistreur pendant qu'il passe entre les masses polaires. Dans les deux constructions représen- tées, les masses polaires sont constituées par des lamelles 511 et fendues longitudinalement comme représenté en 52.
Une por- tion de la pièce polaire fendue est ancrée, pour empêcher tout mouvement, par des moyens appropriés comme représenté en 53, qui peuvent être constitués par des blocs de butée, et des res- sorts 54 peuvent être prévus sur le côté opposé de l'autre mas- se polaire, ces ressorts et blocs de butée ayant pour effet de rapprocher les lamelles des masses polaires du milieu enregis- treur.
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A la figure 6, on a représenté un autre arrangement, dans lequel les lamelles sont recourbées longitudinalement pour exer- cer un serrage élastique sur le milieu enregistreur qui les traverse.
Quoique la description qui précède ait surtout été faite en vue des avantages et des caractéristiques concernant'l'enre- gistrement des vibrations, les perfectionnements mis en appli- cation dans l'électro-aimant sont également désirables dans la reproduction,des vibrations,bien que le rôle réel des parties puisse varier légèrement pendant l'enregistrement et la re- production.
La construction de l'électro-aimant décrite ici est parti- culièrement bien adaptée pour la reproduction de vibrations, et, une fois que l'appareil a été bien réglé en vue de l'enregis- trement, il est également bien adapté pour effectuer la repro- duction la plus efficace dans déformations.
L'électro-aimant, lorsqu'il est utilisé comme dispositif de réproduction, n'est très sensible aux vibrations magnéti- ques enregistrées, qu'à l'entrefer que traverse le milieu en- registreur, et avec une construction comme celle qui a été re- présentée dans la figure 4, toute déformation, qui dans d'au- tres cas pourrait pouvenir de l'entrée et de la sortie de por- tions magnétisées du milieu enregistreur, est éliminée.
Lorsqu'une portion magnétisée du milieu enregistreur est amenée dans ou quitte le noyau magnétique, tout flux produit dans le noyau aura tendance à passer à travers les bobines d'en- roulement dans des directions telles que des tensions opposées sont induites, lesquelles s'annulent et deviennent sans action en ce qui concerne la déformation de la reproduction. Aussitôt qu'une portion magnétisée du milieu enregistreur se trouve dahs une @ masse polaire, la matière adjacente de la masse polaire constitue un circuit magnétique local qui ne sera pas efficace pour induire des tensions dans les spires de l'en-
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roulement.
Cependant, lorsque la portion magnétisée du milieu enregistreur atteint l'entrefer, le circuit magnétique portant le flux magnétique sera tel que les voltages induits dans les spibes de l'enroulement vont s'ajouter et seront très efficaces pour reproduite la vibration enregistrée. De même, des effets semblables se produisent dans l'ordre inverse lorsque les por- tions magnétisées quittent le noyau.
En général, on avait coutume d'utiliser avec des disposi- tifs de ce genre un milieu enregistreur de construction homo- gène. Un tel milieu enregistreur, lorsqu'il est de la forme d'un fil ou d'un ruban, aura très souvent des propriétés de magnétisation variables qui peuvent affecter considérablement l'uniformité de l'enregsitrement et de la reproduction des vi- brations. Dans la construction perfectionnée, le milieu enregis- treur contient une portion noyau qui peut être constituée par du bronze phohoreux ou une autre matière résistante non magné- tique $$, ou bien une matière appropriée de faible coercivité magnétique qui possède une mince couverture ou revêtement 56 en alliage magnétique, ou une autre matière appropriée ayant une coercivité magnétique relativement élevée appliquée à sa surface extérieure.
Une telle construction permet un contrôle plus précis des caractéristiques magnétiques du milieu enregis- treur pendant sa construction que celui qui est possible dans la construction du fil ou du ruban ordinaire tels qu'ils sont utilisés actuellement. Cette construction perfectionnée d'en- registrer et de reproduire les vibrations plus clairement et avec plus de précision.
Il est bien entendu que quoique l'on ait décrit la présente invention essentiellement en connexion avec l'enregistrement de vibrations, elle n'y est pas limitée, puisque l'invention peut être utilisée avec une facilité égale pour la reproduc- tion de vibrations du milieu enregistreur.
On suppose que le procédé perfectionné sera aisément com-
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pris grâce à la description de l'appareil, et q'une description supplémentaire du procédé ne sera pas nécessaire.