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Die Erfindung betrifft einen Drehfühler, insbesondere für ein Videobandgerät, mit mindestens einem auf einer drehbaren Scheibe angeordneten Magneten und einer ortsfest im Bereich des Bewegungsweges des Magneten angeordneten und einen Eisenkern aufweisenden Spule. Im besonderen ist der Drehfühler in Übereinstimmung mit dieser Erfindung sehr gut für einen Impulsgenerator eines Videobandgerätes geeignet.
Bei einem Videobandgerät mit Schraubenabtastung, das so aufgebaut ist, dass die Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Videosignalen mit einem rotierenden Kopf erfolgt, ist ein Trommelregelkreis vorgesehen, um die Drehzahl und Drehphase einer rotierenden Trommel, die mit dem Kopf verbunden ist, zu regeln, so dass ein derartiges Videobandgerät mit einem Drehfühler (Impulsgenerator genannt) ausgestattet ist, um die Drehzahl und Drehphase der rotierenden Trommel abzutasten.
Es sind zwei Arten von Impulsgeneratoren bekannt, die beide aus drei Garnituren von Eisenkernen aufgebaut sind, wobei auf jedem Kern Spulen gewickelt werden und die Kerne an einem Drehteil an zwei inneren und äusseren Kreisumfängen koaxial mit der Drehachse des Drehteils angeordnet sind. Die Impulsgeneratoren dieser Art sind so aufgebaut, dass weiters innerhalb des inneren Kreisumfanges ein Drehwandler angeordnet ist, um einem auf der rotierenden Trommel vorgesehenen Kopf Aufzeichnungssignale zuzuführen und von diesem Kopf Wiedergabesignale herzuleiten. Es ist daher schwierig, alle mit Spulen versehene Eisenkerne und den Drehwandler in einem begrenzten räumlichen Bereich auf der rotierenden Trommel anzuordnen. Diese herkömmlichen, z.
B. durch US-PS Nr. 3, 573, 361 bekanntgewordenen Impulsgeneratoren besitzen weiters den Nachteil, dass ein Teil des Magnetflusses eines Magneten, der am äusseren oder inneren Kreisumfang angeordnet ist, auch von einem Joch oder einer Spule empfangen wird, die gegen- über dem äusseren oder inneren Magnet angeordnet ist. Dies führt zu einer Abnahme des Rauschabstandes der Ausgangsimpulse. Dieser Nachteil kann dadurch verhindert werden, dass man den Abstand zwischen den äusseren und inneren koaxialen Kreisumfängen vergrössert, wo der Magnet und das Joch oder die Spule vorgesehen sind. Durch eine Vergrösserung dieses Abstandes entsteht jedoch ein anderer Nachteil, der darin liegt, dass die Abmessungen eines Fühlers oder der rotierenden Trommel grösser werden können.
Weiters wurde durch die DE-OS 2357061 ein Drehfühler bekannt, bei dem eine gezahnte Scheibe vorhanden ist, bei der ein Zahn durch zwei Vorsprünge ersetzt ist oder ein Zahn durch einen Schlitz in zwei Teile geteilt ist. Diese Zähne werden von einem Aufnehmer abgetastet, der mit einer Auswerteschaltung verbunden ist. Um damit sowohl die Drehgeschwindigkeit der Scheibe, als auch deren Phasenlage zu ermitteln, ist ein sehr erheblicher schaltungstechnischer Aufwand erforderlich.
Ausserdem wurde durch die DE-OS 2826609 auch schon vorgeschlagen, in einem von einer Spule umgebenen Ring Wiegand-Drähte anzuordnen und im Inneren des Ringes Magnete drehen zu lassen, wobei einer der Wiegand-Drähte eine gegenüber den übrigen abweichende Länge aufweist oder als einziger von einer Spule umgeben ist. Um mit einer solchen Einrichtung eine hohe Genauigkeit zu erreichen, ist es zwar theoretisch möglich, eine entsprechend hohe Zahl an Wiegand- - Drähten vorzusehen.
In der Praxis ist dies jedoch aus verschiedenen Gründen nicht möglich :
So wird mit steigender Anzahl der Wiegand-Drähte der Abstand zwischen den einzelnen Drähten immer kleiner, wodurch die Signale mehr und mehr unbestimmt werden, da die Polaritätsumkehr der benachbarten Drähte wahllos erfolgt bzw. auf Grund des geringen Abstandes zweier benachbarter Drähte, die Polaritätsumkehr nicht mehr mit Sicherheit nacheinander erfolgt, sondern auf Grund von Toleranzen der Ansprechwerte der Drähte gleichzeitig erfolgt oder sogar in umgekehrter Reihenfolge, d. h. umgekehr zur Richtung der Relativbewegung der Magnete und der Drähte erfolgt, wodurch aber die zeitliche Aufeinanderfolge der in die Spule induzierten Signale mit der Drehgeschwindigkeit nicht mehr den erforderlichen innigen Zusammenhang aufweist.
Ausserdem induziert die Polaritätsumkehr des einen Wiegand-Drahtes nicht nur ein Nutzsignal in der zugeordneten Spule sondern auch Störsignale, die sich von Nutzsignalen nur schwer trennen lassen, wenn die Drähte zwecks Erhöhung der Messgenauigkeit sehr nahe beieinander angeordnet sind.
Aus diesen Gründen kann mit einer solchen Anordnung die Auflösung und damit die Mess-
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Trommel (nicht dargestellt) so angeordnet, dass bei einer Drehung der rotierenden Trommel --6-die beiden Eisenkerne --2al und 2aa-- gegegenüber einem jeden Magnet --3-- zu liegen kommen.
Die beiden Eisenkerne --2a 1 und 2a a-- sind somit auf dem selben Kreisumfang --7-- angeordnet, den die äusseren Magnete --3a 1 bis 3a6-- bei der Drehung durchlaufen. Anderseits ist ein anderer Eisenkern --2b--, auf den eine Spule-lb--gewickelt ist, am inneren, koaxialen Kreis-
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--2b --6--deminnerenMagnet--3b--gegenüberliegt.
Wenn die rotierende Trommel --6-- die Magnete --3-- über den Eisenkern --2al -- hinweg- gedreht, wird von der Spule --la-- immer dann ein Impuls 9 erzeugt, wenn die Magnete --3a, bis 3a 6-- über den Eisenkern --2al -- laufen (Fig. 3A). Wenn sich die rotierende Trommel --6-weiter über den zweiten, ebenfalls eine Spule tragende Eisenkern --2a 2 -- dreht, der auf den ersten mit einer Spule versehenen Eisenkern --2a 1 -- folgt, wird immer dann von der auf dem Eisenkern --2a2-- gewickelten Spule --1a2-- ein zusätzlicher Impuls 10 erzeugt (Fig. 3b), wenn
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kann somit jeden einzelnen Impuls 9 und 10 in einer Zeitdifferenz t erzeugen, wenn er über die Eisenkerne --2al bzw. 2a 2 -- hinwegläuft, wie dies später noch beschrieben wird.
Diese Zeitdifferenz t kann als jene Zeitdauer festgelegt werden, die der am äusseren Kreisumfang vorgesehene Magnet benötigt, um bei einer Drehung der rotierenden Trommel --6-- in Pfeilrichtung vom Eisenkern --2a, -- zum zweiten Eisenkern --2a 2-- zu gelangen. Anderseits ist die auf dem Eisenkern --2b-- gewickelte Spule --1b-- so aufgebaut, dass sie, wie Fig. 3C zeigt, immer dann nur einen einzigen Impuls erzeugen kann, wenn sich die rotierende Trommel --6-- um einen Winkel von 3600 dreht. Das bedeutet, dass sie so aufgebaut ist, dass der auf dem inneren, koaxialen Kreisumfang befestigte Magnet --3b-- bei einem vollen Umlauf der rotierenden Trommel - nur einmal vorbeiläuft.
Dabei ist ersichtlich, dass die Zeitdifferenz t zwischen den ersten bzw. zweiten Impulsen 9 und 10 die Drehzahl der rotierenden Trommel --6-- und die Impulse 11 eine Drehphase der rotierenden Trommel kennzeichnen.
In Fig. 4 und 5 ist die zweite Art des Impulsgenerators dargestellt, der so aufgebaut ist, dass ein Eisenkern --14--, der die Form eines rechtwinkeligen U besitzt, an einem offenen Schenkelteil --14a-- mit einer Spule --12-- versehen ist und am andern offenen Schenkelteil --14b-einen Vormagnetisierungsmagnet --13-- trägt, und bei dem auf einer rotierenden Trommel --6-ein Joch --15-- angeordnet ist, das bei einer Drehung der rotierenden Trommel über den eine Spule --12-- tragenden Eisenkernteil --14a-- laufen kann. Bei diesem Aufbau wird an jedem der Anschlüsse-16 und 17-der der Spulen --12-- ein Impuls erzeugt, der die Schwingungsform von Fig. 3 besitzt, wenn die entsprechenden Joche --15-- gerade über dem Eisenkernteil --14a--
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Gemäss Fig. 5 ist die rotierende Trommel --6-- so aufgebaut, dass an der Bodenfläche der rotierenden Trommel auf einem gleichen äusseren Kreisumfang sechs Joche --15al bis 15a 6-- im wesentlichen gleichmässig beabstandet befestigt sind und weiters auf einem inneren, koaxialen Kreisumfang ein Joch --15b-- sitzt. Zwei Spulen --12-- tragende Eisenkerne, die allgemein mit dem Bezugszeichen --14-- versehen sind, d. h. der erste Eisenkern --14al -- trägt eine Spule
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,-- und derTrommel --6-- dreht. Der dritte Eisenkern --14b-- trägt eine Spule --12b-- und ist auf dem inneren, koaxialen Kreisumfang so angeordnet und befestigt, dass er bei einer Drehung der rotierenden Trommel --6-- dem inneren dritten Joch --15b-- gegenüberliegt.
Wenn jeder der Eisen- kerne --14a" 14a2 und 14b--mit dem Magnet --13-- versehen ist, werden von den entsprechenden Spulen --12al, 12a2 und 12b-- Schwingungsformen gebildet, die die Impulse 9,10 und 11 aufweisen, wie dies oben beschrieben wurde (Fig. 3A, 3B bzw. 3C).
Nunmehr wird auf einen Drehfühler in Übereinstimmung mit dieser Erfindung Bezug genommen. Fig. 6 zeigt eine dafür geeignete Ausführungsform, bei der Teile, die mit Teilen der Fig. 2 und 5 gemeinsam sind, mit denselben Bezugszeichen versehen wurden, solange sie die gleiche Aufgabe erfüllen. Um die Beschreibung kurz zu halten, kann daher eine nochmalige Erläuterung entfallen.
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In Fig. 6 ist eine rotierende Trommel --6-- an ihrer Bodenfläche mit einem Magnet --3-sowie fünf Jochen --15al bis 15a 5-- versehen, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander auf demselben Kreisbogen --7-- der rotierenden Trommel --6-- angeordnet sind. Eine ortsfeste Trommel (nicht dargestellt) ist so befestigt, dass sie der Bodenfläche der rotierenden Trommel - in einem Abstand gegenüberliegt. Die ortsfeste Trommel ist in einem vorgegebenen Abstand mit einem Eisenkern --2--, auf dem eine Spule --1-- gewickelt ist, sowie mit zwei Spulen tragenden Eisenkernen versehen, die allgemein mit dem Bezugszeichen --14-- bezeichnet sind. Der erstgenannte Eisenkern kann dadurch hergestellt werden, dass man die Spule --1-- um den Eisenkern --2-- wickelt, wie Fig. l zeigt.
Die zwei Eisenkerne --14--, d. h. der erste Eisenkern --14a,-- und der zweite Eisenkern --14a. --, auf denen die entsprechenden Spulen --12a, und 12angewickelt sind, werden so aufgebaut, wie dies Fig. 4 zeigt. Diese Eisenkerne --2 und 14-sind so angeordnet, dass sie bei einer Drehung der rotierenden Trommel --6-- dem Magnet --3-und den allgemein mit dem Bezugszeichen --15-- bezeichneten Jochen auf gleichen Kreisumfängen gegebenüber liegen.
Aus Fig. 6 erkennt man, dass sich bei einer Drehung der rotierenden Trommel --6-- in Pfeilrichtung der Magnet --3-- und die Joche --15-- gleichzeitig mit der rotierenden Trommel --6-längs des Kreisumfanges --7-- um die Drehachse der rotierenden Trommel --6-- drehen. Wenn sich die rotierende Trommel --6-- dreht und der Magnet --3-- sowie die Joche --15-- über die beiden mit Spulen versehenen Eisenkerne --14a 1 und 14a2-laufen, werden von den Spulen --12al bzw.
12a2-Schwingungsformen erzeugt, die die Impulse 9 und 10 von Fig. 3A und 3B besitzen. Es wird somit jeder der Impulse 9 von Fig. 3A immer dann von dem ersten mit der Spule --12al-- versehenen Eisenkern --14a 1 -- erzeugt, wenn der Magnet --3-- und die Joche --15al bis 15a5-darüberlaufen. Der Abstand der benachbarten Impulse 9 entspricht der Zeitdifferenz, die die benachbarten Bauteile, die die benachbarten Impulse 9 erzeugen, benötigen, um über den Eisen- kern --14al -- zu laufen. Wenn sich die rotierende Trommel --6-- um einen Winkel von 360 dreht, erzeugt die Spule --12al-- des Eisenkerns --14a,-- eine Schwingungsform mit sechs Impulsen 9 der Fig. 3A.
Auf ähnliche Weise wird von der Spule --12a 2--'die auf dem Eisen- kern --14a. -- gewickelt ist, eine Schwingungsform mit den Impulsen 10 erzeugt, wenn der Magnet --3-- und die Joche --15a, -- bis --15as-- über die Spule-12a2-laufen.
Der Impuls 10 folgt dem Impuls 9 um eine Zeitdifferenz t nach, wie dies Fig. 3B zeigt, die als Zeitspanne festgelegt werden kann, die der Magnet --3-- oder eines der Joche --15al bis 15a a -- benötigt, die den entsprechenden Impuls 9 erzeugt haben, um über die zweite Spule --12a2-- zu laufen, die auf die erste Spule --12a 1 -- folgt. Wenn daher die rotierende Trommel --6-- einen vollen Umlauf ausführt, wird eine Schwingungsform mit den sechs Impulsen 10 gebildet, die eine Zeitdifferenz t von den entsprechenden Impulsen 9 besitzen.
Läuft anderseits der Magnet --3-- über die auf dem Eisenkern --2-- gewickelte Spule - -1--, dann erzeugt der Eisenkern --2-- einen Impuls 11, wie dies Fig. 3C zeigt. Dieser Eisenkern --2-- ist weiters so aufgebaut, dass er dann keinen Impuls erzeugt, wenn die Joche --15-- über ihn hinweglaufen. Damit erzeugt der Eisenkern --2--, wie Fig. 3C zeigt, bei einem vollen Umlauf der rotierenden Trommel --6-- nur einen Impuls 11.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung ist es nicht erforderlich, den Eisenkern --2-- so aufzubauen, dass die Phase des Impulses 11 mit der Phase des Impulses 10 in Einklang gebracht wird, der bei einem Umlauf der Trommel sechsmal auftritt, wie dies Fig. 3B zeigt, obwohl die Ausführungsform von Fig. 6 ein erfindungsgemässes Beispiel zeigt, bei dem die Phase des Impulses 11 jedem sechsten Impuls 10 entspricht, wie dies Fig. 3B zeigt. Aus diesem Grund können die Spule-l-und der Eisenkern --2-- auch an einer andern als der in Fig. 6 gezeigten Stelle angeordnet sein. Bei der Erfindung ist es somit nicht erforderlich, die impulserzeugenden Bauteile genau anzuordnen, so dass diese Erfindung gegenüber einer herkömmlichen, mit konventionellen Impulsgeneratoren aufgebauten Vorrichtung Vorteile beim Aufbau und Entwurf bietet.
Bei einem andern erfindungsgemässen Beispiel können mehrere Magnete --3-- sowie mehrere Eisenkerne --2-- vorgesehen und die Anzahl der Joche --15-- sowie der Eisenkerne --14-- erhöht oder verringert werden, falls dies erforderlich ist.
Aus der obigen Beschreibung von Ausführungsformen in Übereinstimmung mit dieser Erfindung
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erkennt man, dass ein Drehfühler gemäss der Erfindung den Vorteil besitzt, dass er leicht und ohne weiteres zu entwerfen und zusammenzubauen ist, da keine Bauteile mehr erforderlich sind, die auf einem inneren, koaxialen Kreisumfang befestigt werden müssen, wie dies bei herkömmlichen Impulsgeneratoren der Fall ist und oben bereits beschrieben wurde. Ein anderer Vorteil, den die Ausführungsformen des Drehfühlers in Übereinstimmung mit der Erfindung bieten, liegt darin, dass eine Streuung des Magnetflusses vom inneren Magnet auf den äusseren Magnet oder umgekehrt, die bei herkömmlichen Bauarten auftritt, nicht mehr hervorgerufen wird, da alle Bauteile auf demselben Kreisumfang befestigt werden können.
Damit kann ein höherer Rauschabstand der Ausgangssignale erreicht werden. Da Bauteile, die bei herkömmlichen Impulsgeneratoren andernfalls auf dem inneren, koaxialen Kreisumfang befestigt werden sollen, auf dem äusseren, koaxialen Kreisumfang angeordnet werden können, der gegenüber dem inneren Kreisumfang eine grössere Umfangsgeschwindigkeit besitzt, liegt ein weiterer Vorteil darin, dass man dadurch schärfere Impulse und eine grössere Genauigkeit bei der Bestimmung von Drehzahl und Drehphase erzielen kann, als wenn die Teile aus dem inneren, koaxialen Kreisumfang befestigt sind.
Der Magnet --3-- und die Joche --15-- können auf der Bodenfläche der rotierenden Trommel --6-- mit Hilfe einer Bodenflächenplatte --20-- vorgesehen werden, auf der sie befestigt oder angebracht sind, wie dies Fig. 7 zeigt. In Fig. 8 ist ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Platten, z. B. der Bodenflächenplatte --20-- u. ähnl., dargestellt, bei dem Plattenteile in den Grundplattenteil gepresst oder darin mit einem Klebemittel befestigt werden. Dabei wird der Gundplattenteil zuerst mit einem Loch versehen, das mit dieser Vorrichtung eine Grösse und Form erhält, um den Plattenteil, der eingesetzt werden soll, fest aufzunehmen.
Die herkömmlichen Verfahren erfordern eine Anzahl von Schritten, um eine Platte herzustellen, bei-
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lung eines Plattenteils --23--, beispielsweise eines Magneten --3-- oder eines Jochs --15--, worauf der Plattenteil --23-- angeklebt oder fest in das Loch --22-- gepresst wird. Bei diesem Verfahren müssen das Loch --22-- und der Plattenteil --23-- hinsichtlich ihrer Form und Abmessungen sehr genau hergestellt werden, so dass die Schritte bei der Herstellung einer Platte umständliche Arbeitsvorgänge und Fertigkeit erfordern.
In Zusammenhang mit Fig. 9A, 9B und 9C wird nunmehr ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Platte von Fig. 7 beschrieben. Dabei wird, um die Beschreibung kurz zu halten, lediglich ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung der Bodenflächenplatte --20-- beschrieben, obwohl darauf hingewiesen sein möge, dass das Verfahren auch auf irgendwelche andere Platten, wie auch auf die Bodenflächenplatte --20-- anwendbar ist.
Gemäss Fig. 9A wird eine Platte des Plattenteilmaterials --23a--, das den Plattenteil --23-- bildet, einer Platte eines Grundplattenmaterials --21a-- überlagert, das die Platte --20-- bildet, die wieder auf einer Schnittplatte --24- angeordnet ist, die ein Loch --22a-- besitzt, das in Form und Grösse im wesentlichen dem Plattenteil --23-- entspricht, der in das Gundplattenmaterial eingesetzt werden soll. Das
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beispielsweise aus Eisen oder magnetisierbaren Legierungen. Dabei wird bevorzugt, dass die Härte des Plattenteilmaterials --23a-- grösser als die Härte des Grundplattenmaterials --21a-- ist.
Die Dicke t, des Grundplattenmaterials --21a-- kann im wesentlichen gleich der Dicke ta des Plattenmaterials --23a-- sein, obwohl die Dicken t, und 12 auch verschieden sein können. Grösse und Form des Querschnittes eines Lochstempels --25-- einer Stanzmaschine (nicht dargestellt) ist im wesentlichen gleich der Grösse und Form des auszustanzenden Plattenteils --23--, der aus dem Plattenteilmaterial --23a-- und in das Grundplattenmaterial --21a-- gestanzt werden soll. Die Grösse und Form des Querschnittes des Loches --22a-- sind gross genug, um einen aus dem Grundplattenmaterial --21a-- gestanzten Teil --21b-- aus der Schnittplatte --24-- entfernen zu können.
Dabei wird bevorzugt, dass Form und Grösse des Loches --22a-- in der Schnittplatte --24-- im wesentlichen gleich oder etwas kleiner sind, als Form und Grösse des Plattenteils --23b--, um einen Teil --21b-- zu ersetzen, der aus dem Grundplattenmaterial --21a-- durch die Kraft des Plattenteils --23b-- ausgestanzt wurde, die dieser von dem Lochstempel --25-erhält.
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Das oben beschriebene, verbesserte Verfahren besitzt den Vorteil, dass die Platte, beispielsweise die Bodenflächenplatte --20--, in viel einfacheren Vorgängen mit grösserer Genauigkeit in Grösse, Form und Anordnung hergestellt werden kann, als dies bei herkömmlichen Verfahren der Fall war, wie dies oben beschrieben wurde.
Weiters sei darauf hingewiesen, dass dieses verbesserte Verfahren, bei dem die Platte dadurch hergestellt wird, dass man einen andern Plattenteil einpresst, auch zur Fertigung von Platten verwendet werden kann, die bei herkömmlichen Impulsgeneratoren od. ähnl verwendet werden.
Wenn das für die Grundplatte verwendete Material wesentlich härter ist, als das für einen Plattenteil verwendete Material, der eingesetzt werden soll, so dass der Plattenteil nicht so wie oben erwähnt in das Grundplattenmaterial gestanzt werden kann, dann ist ersichtlich, dass ein derartiger Plattenteil auch auf herkömmliche Art in das Grundplattenmaterial eingesetzt werden kann, beispielsweise dadurch, dass man zuerst das Grundplattenmaterial ausstanzt, um ein Loch auszubilden, und dann den Plattenteil darin einpresst oder anklebt. Wenn die Platte, z.
B. eine Grundflächenplatte nach dem verbesserten Verfahren hergestellt wird, wobei die Plattenteile aus einem Material bestehen, das härter ist als das Material der Grundplatte, in das sie gepresst werden, zusätzlich zu einem Plattenteil aus einem Material, das viel weicher als das Material der Grundplatte ist, dann erkennt man weiters, dass dieses verbesserte Verfahren noch den Vorteil besitzt, dass aufwendige und fachkundige Arbeit eingespart werden kann, die bei herkömmlichen Verfahren erforderlich ist.