CH650086A5 - Regelschleife zur regelung einer regelgroesse. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelschleife zur Regelung einer Regelgrösse, wobei diese Regelschleife versehen 20 ist mit

- einer Steuervorrichtung zur Änderung der Regelgrösse als Reaktion auf ein Steuersignal,

- einem Detektionssystem zur Lieferung eines Fehlersignals, das den Unterschied zwischen dem Istwert und dem

25 Sollwert der Regelgrösse anzeigt, und

- einer Regeleinheit mit einer Eingangsklemme, die mit dem Detektionssystem gekoppelt ist, um das Fehlersignal zu empfangen, und einer Ausgangsklemme, die mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, um das Steuersignal zu liefern, wo-

30 bei diese Regeleinheit eine Übertragungskennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei einer Grundfrequenz und deren Harmonischen aufweist.

Regelschleifen spielen gegenwärtig in zahlreichen Geräten eine wichtige Rolle. Dabei kann insbesondere an Servoregel-35 schleifen zur Regelung der Lage eines Stellgliedes gedacht werden. Die Anforderungen, die dabei an diese Regelschleifen gestellt werden, können sehr hoch sein. Um dies nachzuweisen, werden nachstehend zwei Beispiele von Geräten gegeben, bei denen eine oder mehrere solcher Regelschleifen eine 40 wichtige Rolle spielen.

Als erstes Beispiel sei eine optische Auslesevorrichtung für scheibenförmige Aufzeichnungsträger erwähnt, auf die in einer optisch detektierbaren Struktur Video- und/oder Audioinformation aufgezeichnet ist. Ein derartiger Aufzeichnungs-45 träger enthält meistens eine spiralförmige Informationsspur, die mitHilfe eines Strahlungsbündels ausgelesen wird. Um dies verwirklichen zu können, sind mindestens zwei Regelschleifen erforderlich. Zunächst ist eine erste Regelschleife erforderlich, die die radiale Lage des von dem Strahlungsbündel so auf dem Aufzeichnungsträger erzeugten Abtastflecks regelt, mit anderen Worten, dafür sorgt, dass dieser Abtastfleck stets mit der Informationsspur zusammenfällt, ungeachtet einer etwaigen Exzentrizität des Aufzeichnungsträgers. Als zweite ist eine Regelschleife erforderlich, die dafür sorgt, dass das 55 Strahlungsbündel nach wie vor genau auf die Informationsfläche des Aufzeichnungsträgers fokussiert ist, ungeachtet der Unebenheiten dieses scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers. Schliesslich ist meistens noch eine dritte Regelschleife erwünscht, um Zeitfehler im ausgelesenen Signal durch Rege-6o lung der Lage des Abtastflecks in der Spurrichtung auf dem Aufzeichnungsträger zu korrigieren. _

Als zweites Beispiel sei ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem für Videosignale erwähnt, bei dem ein Magnetband als Aufzeichnungsträger benutzt wird. Dabei wird die Infor-65 mation meistens auf das Magnetband gemäss einem Muster zueinander paralleler Spuren aufgezeichnet, die einen kleinen Winkel mit der Längsachse des Magnetbandes einschliessen. Dazu wird das Magnetband entlang eines Teiles des Umfangs

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einer sich drehenden Kopfscheibe geführt, wobei auf dieser dieser niederländischen Patentanmeldung beschriebenen ReScheibe die für die Aufzeichnung und Auslesung der Videosi- gelschleife mit Hilfe einer Anzahl parallelgeschalteter Band-gnale bestimmten Magnetköpfe angebracht sind. Zur Ver- passfilter erhalten, die auf je eine gesonderte zu der Grundfre-grösserung der Informationsdichte auf dem Magnetband wer- quenz und deren Harmonischen gehörige Frequenz eingestellt den sowohl die Spurbreite als auch der Abstand zwischen den 5 sind. Um eine möglichst grosse Herabsetzung des Fehlersi-Spuren immer kleiner gewählt. Dies bedeutet, dass die Ge- gnals zu erhalten, ist es naturgemäss erwünscht, dass der Ver-nauigkeit, mit der die Magnetköpfe den Spuren folgen sollen, stärkungsfaktor bei der genannten Frequenz möglichst gross immer grösser wird. Um dies zu ermöglichen, ist jeder der ist, während es andererseits erwünscht ist, dass die Bandbreite Magnetköpfe nicht starr auf der Kopfscheibe, sondern auf der Bandpasskennlinien um diese Frequenzen herum mög-dieser Scheibe mittels eines Stellgliedes, z.B. eines piezoelek- 10 liehst klein ist. Mit anderen Worten: es ist erwünscht, dass die trischen Biegeelements, befestigt, das den Magnetkopf in ei- Bandpasskennlinien um diese Frequenzen herum einen mög-ner Richtung quer zu der Spurrichtung verschieben kann. Mit liehst hohen Gütefaktor aufweisen. Bei Anwendung parallel-Hilfe auf das Magnetband aufgezeichneter Spurfolgesignale geschalteter Bandpassfilter, wie in der genannten NI. Pat. und einer zugehörigen Detektionsschaltung wird dann eine Anm. angegeben ist, ist es aber schwierig, einen sehr hohen Regelschleife erhalten, die dafür sorgt, dass jeder der Magnet- 1S Gütefaktor zu erzielen. Ausserdem erfordert diese Lösung ein köpfe stets genau mit der gewünschten Spur zusammenar- gesondertes Filter für jede Harmonische der Grundfrequenz, beitet. die für die Regelung noch von Bedeutung ist, so dass bei die-

Wenn mit Hilfe einer derartigen Regelschleife eine genü- ser Lösung eine grosse Anzahl von Elementen erforderlich gend genaue Regelung der Regelgrösse erreicht werden soll, sein kann und ausserdem die Herstellung wegen der notwen-

muss die Gesamtübertragungskennlinie der Regelschleife 20 digen Abgleichungen der Bandpassfilter aufwendig ist.

strenge Anforderungen erfüllen. So muss die Verstärkung der Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Regelschleife der ein-

Regelschleife (die sogenannte offene Schleifenverstärkung) in gangs erwähnten Art anzugeben, bei der auf besonders dem für das Fehlersignal bedeutenden Frequenzbereich genü- zweckmässige und herstellungstechnisch vorteilhafte Weise gend gross sein. Bei einer auf übliche Weise aufgebauten Re- die gewünschte Übertragungskennlinie verwirklicht wird. Die gelschleife bedeutet dies im allgemeinen, dass die Übertra- 25 Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass die Regel-

gungskennlinie der Regelschleife den Charakter einer Tief- einheit versehen ist mit passkennlinie mit einem mehr oder weniger flachen Verlauf - einer Speichervorrichtung mit einer Anzahl von Spei-von der Frequenz 0 bis zu einer maximal regelbaren Frequenz cherplätzen, die sich zur Speicherung digital kodierter Signalaufweist. Eine derartige Übertragungskennlinie weist im all- werte eignet,

gemeinen den Nachteil auf, dass es schwierig ist, einen gros- 30 - einem Digital/Analog-Umsetzer, der mit der Speichersen Verstärkungsfaktor zu erreichen und zugleich die Stabiii- Vorrichtung gekoppelt ist und zur Umsetzung der von der tät der Regelschleife zu gewährleisten, so dass im allgemeinen Speichervorrichtung gelieferten digital kodierten Signalwerte ein Kompromiss getroffen werden muss und zusätzliche Netz- in analoge Signalwerte dient,

werke zur Gewährleistung der Stabilität hinzugefügt werden - Komparatormitteln zum Vergleichen des Wertes des müssen. Ausserdem ergibt sich der Nachteil, dass auch 35 durch einen aus der Speichervorrichtung ausgelesenen Signal-Rauschsignale innerhalb des Frequenzbandes der Tiefpass- wert dargestellten Fehlersignals mit dem Istwert dieses Fehkennlinie der vollständigen Verstärkung unterworfen werden lersignals,

und demzufolge das Regelverhalten erheblich beeinträchtigen - Korrekturmitteln, die einerseits mit der Speichervorkönnen. richtung und andererseits mit dem Ausgang des Komparators Um diese Probleme zu beseitigen, ist in der niederländi- 40 gekoppelt sind und dazu dienen, die von der Speichervorrich-schen Patentanmeldung 7 702 990 eine Regelschleife der ein- tung erhaltenen Signalwerte in Abhängigkeit von dem vom gangs genannten Art beschrieben, bei der die Tatsache ausge- Komparator gelieferten Signal zu korrigieren, wobei die nutzt wird, dass bei einer Vielzahl von Regelungen das Feh- durchgeführte Korrektur einen Höchstwert besitzt, der klein lersignal im wesentlichen aus einer Anzahl von Komponenten in bezug auf den höchstmöglichen Signalwert ist, und bei festen Frequenzen, und zwar einer Grundfrequenz und ei- 45 - Steuermitteln für die Speichervorrichtung, die dazu ein-ner Anzahl deren Harmonischer, besteht. Bei dem zuerst ge- gerichtet sind, eine Auslesung einer Anzahl von Signalwerten nannten Beispiel einer Auslesevorrichtung stellt sich z.B. her- aus der Speichervorrichtung gemäss einem sich wiederholen-aus, dass für die dabei genannten Regelungen das Fehlersi- den Zyklus und jeweils nach dem Auslesen eines Signalwertes gnal starke Komponenten bei einer Grundfrequenz, die der die Speicherung des von den Korrekturmitteln gelieferten Umdrehungsfrequenz des Aufzeichnungsträgers entspricht, 50 korrigierten Signalwertes in dem Speicher zum Ersatz des aus-und deren Harmonischen aufweist. Auf gleiche Weise stellt gelesenen Signalwertes zu gestatten, wobei der Zyklus eine Pe-sich heraus, dass bei dem an zweiter Stelle genannten Beispiel riodendauer gleich der zu der Grundfrequenz gehörigen Peridas Fehlersignal starke Komponenten bei einer der Umdre- odendauer besitzt.

hungsfrequenz der Kopfscheibe entsprechenden Grundfre- Durch den angegebenen Aufbau der Regeleinheit wird er-

quenz und deren Harmonischen aufweist. 55 reicht, dass die mit dieser Regeleinheit verwirklichte Übertra-

In der genannten NI. Pat. Anm. wird diese Tatsache aus- gungsfunktion sehr steile Spitzen aufweisen kann, ohne dass genutzt und wird vorgeschlagen, eine Übertragungskennlinie dies mit extrem hohen Genauigkeitsanforderungen in bezug mit einer Anzahl von Spitzen bei der genannten Grundfre- auf die verwendeten Elemente einhergeht. Der Verlauf der quenz und deren Harmonischen zu verwirklichen. Dadurch Übertragungsfunktion wird in hohem Masse durch die Para-

wird ja erreicht, dass für die bedeutenden Frequenzen des <>0 meter bestimmt, die auf die digitalen Signalwerte einwirken,

Fehlersignals eine grosse Schleifenverstärkung gilt, während wie die für die Signalwerte verwendete Anzahl Bits und das die Schleifenverstärkung für die weniger bedeutenden Fre- Ausmass der mit der Korrekturvorrichtung durchgeführten quenzen niedriger ist. Dadurch wird einerseits erreicht, dass Korrektur. Toleranzen in bezug auf in der Regeleinheit ver-

der Einfluss von Rauschsignalen erheblich geringer ist, wo- wendete Schaltungen spielen jedoch, was ihren Einfluss auf durch ein erheblich ruhigeres Regelverhalten erhalten wird, 65 die Übertragungskennlinie anbelangt, eine unbedeutende während andererseits die Stabilität der Regelschleife erheblich Rolle.

einfacher sichergestellt werden kann. Es sei bemerkt, dass in der niederländischen Patentanmel-

Die gewünschte Übertragungskennlinie wird bei der in dung 7 703 539 eine Regelschleife beschrieben ist, bei der

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ebenfalls eine Übertragungskennlinie mit einer Anzahl von Fig. 3 schematisch den Aufbau der Regeleinheit unter

Spitzen bei einer Grundfrequenz und deren Harmonischen Verwendung einer programmierbaren Steuereinheit, verwirklicht wird. Dabei wird bemerkt, dass eine derartige Fig. 4 ein Stromdiagramm des für diese Steuereinheit be

Kennlinie u.a. mittels eines sogenannten Kammfilters mit ei- stimmten Programms.,

ner Verzögerungsvorrichtung verwirklicht wird. 5 Fig. 5 eine Ausführungsform der Regelschleife nach der

Eine bevorzugte Ausführungsform der Regelschleife nach Erfindung zur Anwendung in einer Vorrichtung zum Ausleder Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Korrek- sen eines bandförmigen magnetischen Aufzeichnungsträgers, turmittel dazu eingerichtet sind, die aus der Speichervorrich- Fig. 6 die Ausführung der Regeleinheit mit programmier-

tung ausgelesenen digitalen Signalwerte um einen vorherbe- barer Steuereinheit, und stimmten Wert zu vergrössern oder zu verkleinern, abhängig 10 Fig. 7 ein Stromdiagramm des dabei verwendeten Pro-von der Polarität des Signals am Ausgang des Komparators. gramms.

Die Regelschleife nach der Erfindung, insbesondere die Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Auslesen

Regeleinheit, eignet sich besonders gut zur Anwendung einer eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers, die mit einer programmierbaren Steuereinheit, wie eines Mikroprozessors. Regelschleife nach der Erfindung versehen ist. Der scheiben-Mittels dieser Steuereinheit können sowohl das Auslesen als 15 förmige Aufzeichnungsträger 1 wird mit Hilfe eines Motors 2 auch das Einschreiben der Signalwerte in den richtigen Spei- im Drehsinn V angetrieben. Der Aufzeichnungsträger 1 wird cherplätzen sowie die in bezug auf diese Signalwerte vorzu- mit Hilfe eines Strahlungsbündels A ausgelesen, das von einer nehmenden Korrekturen durchgeführt werden. Die Anwen- Strahlungsquelle 3 ausgesandt und über einen halbdurchlässi-dung einer derartigen Steuereinheit weist dabei selbstver- gen Spiegel 4, einen Spiegel 5 und ein Linsensystem 6 auf die ständlich den Vorteil einer grossen Flexibilität auf, d.h., dass 20 Informationsfläche des Aufzeichnungsträgers 1 gerichtet durch Anpassung des Programms die Regeleinheit einfach wird. Diese Informationsfläche ist als Reflexionsfläche ausge-den von der zu regelnden Regelgrösse gestellten besonderen führt, so dass das Strahlungsbündel A reflektiert wird und Anforderungen angepasst werden kann. über das Linsensystem 6, den Spiegel 5 und den halbdurchläs-

In bezug auf die Ausführung der Regeleinheit, insbeson- sigen Spiegel 4 eine Detektionsvorrichtung 7 trifft. Diese De-dere was die darin verwendeten Elemente anbelangt, gibt es 2s tektionsvorrichtung 7 setzt zunächst die im Strahlungsbündel eine Vielzahl von Möglichkeiten. Eine bevorzugte Ausfüh- A vorhandene Information, z.B. Videoinformation, in ein rungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komparator- elektrisches Signal um, das dann zur weiteren Verarbeitung mittel mit einem Differenzverstärker mit einem ersten mit der an einer Ausgangsklemme 8 zur Verfügung steht. Eingangsklemme der Regeleinheit gekoppelten Eingang und Um den von dem Strahlungsbündel A erzeugten Abtast-

einem zweiten mit dem Ausgang des Digital/Analog-Umset- 30 fleck S nach wie vor genau auf die Informationsfläche zu fo-zers gekoppelten Eingang versehen sind. Diese bevorzugte kussieren, ungeachtet vertikaler Bewegungen dieser Informa-Ausführungsform zeichnet sich durch die Einfachheit der tionsfläche, ist eine Fokussierungsregelschleife vorhanden. Komparatormittel aus. Diese Fokussierungsregelschleife enthält zunächst eine An-

Um die Anforderungen, die an die Gesamtübertragungs- triebsvorrichtung 9, mit der das Linsensystem 6 in der Rich-kennlinie der Regelschleife gestellt werden, erfüllen zu kön- 35 tung X verschoben werden kann, wodurch die Fokussierung nen, ist es meistens erwünscht, in Reihe mit der Regeleinheit des Strahlungsbündels A auf den Aufzeichnungsträger gerezusätzliche Tiefpässe anzuordnen, die im allgemeinen eine zu- gelt wird. Weiter muss diese Regelschleife ein Detektionssy-sätzliche Verzögerung einführen. Nach einer bevorzugten stem zur Lieferung eines Fehlersignals enthalten, das ein Ausführungsform der erfindungsgemässen Regelschleife wird Mass für die Abweichung in der Fokussierung ist. Bei der diese Verzögerung dadurch ausgeglichen, dass Mittel vorhan- 40 dargestellten Vorrichtung ist angenommen, dass dieses De-den sind, mit deren Hilfe der Ausgangsklemme der Regelein- tektionssystem einen Teil der Detektionsvorrichtung 7 bildet heit aus der Speichervorrichtung ausgelesene und in analoge und ein Fehlersignal an eine Klemme 10 liefert. Systeme zum Form umgesetzte Signalwerte zugeführt werden, die gegen- Detektieren von Fokussierfehlern sind in vielen Ausführun-über den den Komparatormitteln zugeführten Signalwerten gen bekannt. Da die Weise, in der das Fehlersignal erhalten voreilen. 45 wird, für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich ist, wird darauf nicht näher eingegangen, aber zur Illustrierung derar-Um bestimmte besondere Anforderungen in bezug auf die tiger Fokussiersysteme sei nur auf die DE-PS 23 22 725 und Übertragungskennlinie erfüllen zu können, ist eine weitere be- DE-OS 26 30 308 verwiesen. In die Regelschleife ist weiter vorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die eine Regeleinheit 11 aufgenommen, deren Eingangsklemme Eingangsklemme der Regeleinheit mit dem Eingang eines Fil- 50 12 mit der Klemme 10 des Detektionssystems 7 verbunden ist ternetzwerkes gekoppelt ist dessen Ausgang mit einer Addier- und demzufolge das Fehlersignal empfängt. Das Ausgangssistufe gekoppelt ist, die zugleich mit der Ausgangsklemme der gnal dieser Regeleinheit 11 an der Ausgangsklemme 13 wird Regeleinheit gekoppelt ist, um die Ausgangssignale der als Steuersignal der Steuervorrichtung 9 zugeführt.

Regeleinheit und des Filternetzwerks zueinander zu addieren und das Summensignal als Steuersignal an die Steuervorrich- 55 Die Regeleinheit 11 ist dazu eingerichtet, eine Übertratung zu liefern. gungskennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei der Fre-

Dabei kann noch eine besondere Sicherung gegen be- quenz 0 (einer Grundfrequenz) und einer Anzahl Harmoni-

stimmte Störsignale dadurch erhalten werden, dass das Filter- scher derselben zu verwirklichen, wobei die Grundfrequenz netzwerk eine Begrenzerschaltung zur Begrenzung des Aus- gleich der Umdrehungsfrequenz des Aufzeichnungsträgers gangssignals dieses Filternetzwerks auf einen vorher be- 60 ist. Die Wahl einer derartigen Übertragungskennlinie gründet stimmten Wert enthält. sich auf die Erkenntnis, dass das Frequenzspektrum des Feh-

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der lersignals verhältnismässig starke Komponenten bei dieser

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be- Grundfrequenz und deren auffolgenden Harmonischen ent-schrieben. Es zeigen: hält. Um eine zweckmässige Regelung zu erhalten, ist es da-

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Regelschleife nach 65 her erwünscht, eine Übertragungskennlinie anzuwenden, die der Erfindung zur Anwendung in einer Vorrichtung zum für diese Frequenz eine grosse Verstärkung ergibt. Anderer-

Auslesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers, seits ist es weniger erwünscht, für den ganzen Frequenzbe-

Fig. 2 die Übertragungskennlinie der Regeleinheit, reich einen derartigen hohen Verstärkungsfaktor zuzulassen,

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weil dann etwaige dem Fehlersignal zugesetzte Rauschsignale dann von den Korrekturmitteln 16 eine Korrektur des ange-

einen erheblichen Einfluss auf die Regelung ausüben, wäh- botenen digitalen Signalwertes durchgeführt. Der korrigierte rend ausserdem eine Regelschleife mit einer derartigen Über- digitale Signalwert wird dann als Ersatz des ursprünglichen tragungskennlinie schwer stabil gemacht werden kann. digitalen Signalwertes wieder in die Speichervorrichtung 14

Um eine zweckmässige Regelung zu erhalten, die für 5 eingeschrieben.

Rauschsignale besonders unempfindlich ist, ist es demzufolge Durch diesen Entwurf wird eine Übertragungskennlinie sehr wünschenswert, dass der für die obengenannten Fre- mit Spitzen bei der Frequenz 0 Hz, d.h. der Grundfrequenz fs, quenzen zutreffende Verstärkungsfaktor erheblich grösser als und deren Harmonischen verwirklicht, wie mit I in Fig. 2 ander für die übrigen Frequenzen zutreffende Verstärkungsfak- gegeben ist (beide Skalen besitzen eine logarithmische Skalentor ist, während ausserdem die Breite der Frequenzbänder bei 10 teilung). Dabei werden also Komponenten des Fehlersignals den genannten Frequenzen, für die dieser grosse Verstär- mit einer Frequenz fs oder einem Vielfachen derselben in er-kungsfaktor zutrifft, klein sein soll, was auf die Anforderung heblich grösserem Masse als zwischenliegende Frequenzkom-eines hohen Gütefaktors für die Bandpasskennlinien bei den ponenten verstärkt.

genannten Frequenzen hinauskommt. Der exakte Verlauf der Übertragungskennlinie ist von der Um dies zu erreichen, weist nach der Erfindung die Regel- 15 Ausführung der Korrekturmittel 16 und insbesondere von der einheit 11 einen schematisch in der Figur gezeigten Aufbau Weise, in der diese Korrekturmittel die Korrektur durchfüh-auf, der einen hohen Gütefaktor gewährleistet, wobei Tole- ren, abhängig. Da die geschlossene Schleife mit der Speicherranzen in bezug auf die verwendeten Elemente nur einen ge- Vorrichtung und den Korrekturmitteln völlig mit digitalen Siringen Einfluss ausüben. Die Regeleinheit 11 enthält eine gnalwerten arbeitet, ist die Stabilität des Ganzen sicherge-Speichervorrichtung 14, die sich zur Speicherung einer An- 2o stellt, ungeachtet etwaiger Toleranzen in den verwendeten zahl von Signalwerten in digital kodierter Form eignet. Der Elementen. Insbesondere wirkt ein etwa in dieser geschlosse-Ausgang der Speichervorrichtung 14 ist mit einem Digital/ nen Schleife auftretender Fehler nicht kumulativ, dies im Ge-Analog-Umsetzer 15 verbunden, der die angebotenen digita- gensatz zum Auftreten eines Fehlers in einer geschlossenen len Signalwerte in analoge Signalwerte umsetzt. Weiter ist der Schleife, die mit analogen Signalen arbeitet, wie einer Schleife Ausgang der Speichervorrichtung 14 mit einer Korrekturvor- 25 mit einem analogen Schieberegister als Speichervorrichtung, richtung 16 verbunden, deren Ausgang wieder mit dem Ein- Der Gütefaktor der Übertragungsfunktion, d.h. die Steilgang der Speichervorrichtung 14 verbunden ist. Diese Kor- heit der Spitzen bei der Grundfrequenz fs und deren Vielfa-rekturvorrichtung empfängt ein Korrektursignal von einem chen, wird durch die Grösse der Korrektur bestimmt, die von Komparator 17, der zwei Eingänge besitzt, deren einer mit den Korrekturmitteln 16 eingeführt wird. Die einfachste Korder Eingangsklemme 12 der Regeleinheit und deren anderer 30 rekturmöglichkeit besteht darin, dass die aus der Speichervor-mit dem Ausgang des D/A-Umsetzers 15 verbunden ist. Der richtung 14 ausgelesenen digitalen Signalwerte um einen Wert Ausgang dieses D/A-Umsetzers ist über ein Anpassungsnetz- gleich dem des am wenigsten signifikanten Bits vergrössert werk 18 mit der Ausgangsklemme 13 der Regeleinheit gekop- oder verkleinert werden, abhängig von der Polarität des Aus-pelt und liefert dieser Ausgangsklemme ein Steuersignal für gangssignals des Komparators 17. Ausgehend von digitalen die Steuervorrichtung. 35 Signalwerten, die aus n Bits bestehen, beträgt der über die Die Speichervorrichtung 14 kann z.B. als digitales Schie- Korrekturmittel 16 auf diese Weise erhaltene Rückkopp-beregister ausgebildet sein, wobei während jeder Taktperiode lungsfaktor zwischen dem Ausgang und dem Eingang der der in einem Register gespeicherte digitale Signalwert auf das Speichervorrichtung 14:

nächstfolgende Register übertragen wird. Die in der Speicher- k = 1-1 /2n. Der Gütefaktor Q eines derartigen rückgekoppel-vorrichtung 14 gespeicherten Signalwerte umfassen dabei eine 40 ten Systems entspricht der Gleichung Q = 1/(1—k), also Q=2n. Zeitperiode T0=N/f0, wobei N die Anzahl von Registern der Ausgehend von aus 8 Bits bestehenden digitalen Signalwer-Speichervorrichtung und fD die Taktfrequenz darstellen. Das ten, wird demzufolge für den Gütefaktor Q ein Wert von 256 Taktsignal für die Speichervorrichtung wird von der Umdre- erreicht. Infolge dieses hohen Gütefaktors sind die Spitzen in hungsfrequenz fs (Umdr/sec) des Aufzeichnungsträgers 1 ab- der Übertragungsfunktion nach Fig. 2 sehr steil und schmalgeleitet. Dazu kann auf der Motorwelle eine Tachometer- 45 bandig. Ausserdem beeinflussen Toleranzen in den verwende-scheibe 20 mit einer Anzahl (M) von Markierungen ange- ten Elementen den Wert dieses Gütefaktors und die Wirkung bracht sein, die mit einem Aufnehmer 21 zusammenarbeitet. der Vorrichtung nahezu nicht. In dem wesentlichen Rück-Dieser Aufnehmer liefert demzufolge als Taktsignal eine Im- koppplungsweg findet ja nur digitale Signalübertragung statt, pulsreihe mit einer Wiederholungsfrequenz M.fs. Mittels eines die, wie als bekannt vorausgesetzt werden kann, für Toleran-Frequenzteilers oder Frequenzvervielfachers kann daraus ein so zen wenig empfindlich ist. Toleranzen in den analogen Signal-Taktsignal fD für die Speichervorrichtung abgeleitet werden, verarbeitungsteilen, wie dem D/A-Umsetzer 15 und dem das der Gleichung f0=P.M.fs entspricht, wobei P der Verviel- Komparator 17, üben jedoch auf den Rückkopplungsfaktor fachungs- bzw. Teilfaktor des Frequenzvervielfachers bzw. keinen Einfluss aus, können aber höchstens zeitweilig eine des -teilers ist. Für den Inhalt der Speichervorrichtung 14 gilt fehlerhafte Korrektur eines digitalen Signalwertes herbei-also:T0=N/f0=N/P.M.fs. Die Anzahl von Speicherplätzen 55 führen.

N wird nun gleich P.M gewählt, wodurch der Speicherinhalt,

d.h. die Zeitdauer, über die sich die gespeicherten Signalwerte ^ Wie erwähnt, wird mit der dargestellten Vorrichtung die erstrecken, gerade einer Umdrehungsperiode des Aufzeich- Übertragungskennlinie nach Fig. 2 verwirklicht, wobei nungsträgers entspricht; mit anderen Worten: der Inhalt der grundsätzlich keine Beschränkung in der Bandbreite auftritt,

Speichervorrichtung 14 stellt den Verlauf des Fehlersignals 60 d.h., dass sich das mit I bezeichnete Muster bis zu hohen Fre-

für eine Umdrehungsperiode des Aufzeichnungsträgers 1 dar. quenzen wiederholt. Da bei einer Regelung einer Regelgrösse

Jeder am Ausgang der Speichervorrichtung 14 erschei- im allgemeinen nur eine beschränkte Bandbreite benutzt wer-

nende digitale Signalwert wird der Korrekturvorrichtung 16 den soll, kann ein Tiefpass 18 zwischen dem D/A-Umsetzer .

zugeführt. Weiter wird zu gleicher Zeit dieser digitale Signal- 15 und der Ausgangsklemme 13 der Regeleinheit angeordnet wert vom D/A-Umsetzer 15 in einen analogen Signalwert um- 65 werden. Durch diesen Tiefpass wird die mit der Regeleinheit gewandelt und wird dieser analoge Signalwert vom Kompa- verwirklichte Kammfilterkennlinie über einer gewissen rator 17 mit dem Istwert des Fehlersignals verglichen. Abhän- Grenzfrequenz fg (z.B. 1 kHz) abfallen, wie in Fig. 2 angege-

gig von dem Ausgangssignal dieses Komparators 17 wird ben ist. Um dafür zu sorgen,dass bei den verhältnismässig

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niedrigen Frequenzen, die zwischen den Spitzenfrequenzen liegen, die Regelschleife doch gewissermassen anspricht, kann parallel zu der Regeleinheit 11 ein zusätzliches Netzwerk 19 angeordnet werden, wobei das Ausgangssignal dieses Netzwerks 19 und das Ausgangssignal der Regeleinheit 11 in einer Addierstufe 22 zueinander addiert werden. Das Netzwerk 19 kann z.B. eine Übertragungskennlinie der in Fig. 2 mit II angegebenen Art aufweisen. Diese Übertragungskennlinie übt neben der Verstärkung der niedrigeren Frequenzen ausserdem durch den differenzierenden Charakter um die Grenzfrequenz fg herum einen stabilisierenden Einfluss auf die Regelschleife aus. Als zusätzliche Anordnung kann in das Netzwerk 19 noch ein Begrenzer aufgenommen werden, der das über dieses Netzwerk 19 an die Addierstufe gelieferte Signal auf einen gewissen eingestellten Grenzwert begrenzt. Wenn dieser Grenzwert dabei eine derartige Grösse aufweist, dass für reelle Istfehlersignale, die über das Netzwerk 19 die Fokussierung beeinflussen müssen, die Begrenzung noch nicht aktiv ist, während für Störsignale, die eine grössere Amplitude aufweisen, diese Begrenzung wohl aktiv ist, wird eine grosse Unempfindlichkeit für Störsignale, wie sie u.a. durch Signalaussetzer auf dem Aufzeichnungsträger infolge von Unregelmässigkeiten in der Informationsfläche herbeigeführt werden können, erzielt, ohne dass das Regelverhalten dadurch beeinträchtigt wird.

In bezug auf die Ausführung der Regeleinheit 11 nach Fig. 1 sind eine Anzahl auf der Hand hegender Abwandlungen möglich. Das der Eingangsklemme 12 angebotene Fehlersignal kann selbstverständlich mit Hilfe eines Analog/Digital-Umsetzers zunächst in einen digitalen Signalwert umgesetzt werden, wonach dieser digitale Signalwert unmittelbar mit dem dem Ausgang der Speichervorrichtung 14 entnommenen digitalen Signalwert verglichen werden kann, wobei, abhängig von diesem Vergleich, die gewünschte Korrektur dieses digitalen Signalwertes vorgenommen werden kann. Die in Figur 1 dargestellte Ausführung hat jedoch den Vorteil, dass dabei kein Analog/Digital-Umsetzer benötigt wird.

Die Regeleinheit 11 ist oben an Hand der Regelschleife für die Fokussierung des Abtastflecks auf dem Aufzeichnungsträger beschrieben. Eine gleiche Regeleinheit kann aber ebenfalls in die Regelschleifen für andere Regelgrossen aufgenommen werden. So enthält die Vorrichtung zum Auslesen des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 1 auch eine Regelschleife, die die radiale Lage des Abtastflecks S regelt, d.h. dafür sorgt, dass der Abtastfleck, ungeachtet einer etwaigen Exzentrizität des Aufzeichnungsträgers 1, doch stets mit der Informationsspur zusammenfällt. Dabei wird wieder ein Detektionssystem zum Messen der radialen Lage des Abtastflecks und zum Erzeugen eines Fehlersignals benutzt. Die obengenannten Systeme sind in vielen Abwandlungen bekannt, so dass in Fig. 1 angenommen ist, dass dieses Detektionssystem in der Detektionsvorrichtung 7 angeordnet ist und das radiale Fehlersignal an einer Ausgangsklemme 23 zur Verfügung steht. Dieses Fehlersignal wird einer Regeleinheit 24 zugeführt, die einen gleichen Aufbau wie die Regeleinheit 11 aufweist und somit ebenfalls eine Übertragungsfunktion mit Spitzen bei der Umdrehungsfrequenz des Aufzeichnungsträgers 1 und deren Harmonischen verwirklicht. Dabei kann in der Regeleinheit 24 mit Hilfe von Reihenfiltern, die dem Filter 18 entsprechen, und Parallelfiltern, die dem Filter 19 entsprechen, die Übertragungsfunktion auf einen gewünschten Verlauf gebracht werden.

Der Ausgang der Regeleinheit 24 ist schliesslich mit einer Antriebsvorrichtung 25 verbunden, die die Winkellage a des Spiegels 5 in Abhängigkeit von dem Regelsignal ändern kann.

Schliesslich sei im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 1 noch auf eine dritte mögliche Regelung verwiesen. Durch eine Exzentrizität des Aufzeichnungsträgers 1 werden auch Zeitfehler in das ausgelesene Videosignal eingeführt. Diese Zeitfehler können dadurch ausgeglichen werden, dass die Lage des Abtastflecks S in der Spurrichtung geändert wird, zu welchem Zweck ein zusätzliches geregeltes Ablenk-5 element, z.B. ein kippbarer Spiegel, erforderlich ist. Das für dieses Ablenkelement bestimmte Steuersignal kann mit Hilfe einer Regeleinheit, die wieder einen dem der Regeleinheit 11 entsprechenden Aufbau aufweist, von einem auf bekannte Weise erzeugten Fehlersignal abgeleitet werden. Statt ein Ab-10 lenkelement anzuwenden, kann das ausgelesene Videosignal auch einer veränderlichen Verzögerungsleitung zugeführt werden. Das Regelsignal für diese Verzögerungsleitung kann dann gleichfalls mittels einer derartigen Regeleinheit erzeugt werden.

i5 Die Regeleinheit 11 nach Fig. 1 eignet sich besonders gut zur Anwendung einer programmierbaren Steuereinheit, wie eines Mikroprozessors. Zur Illustrierung zeigt Fig. 3 schematisch den Aufbau der Regeleinheit 11, wobei eine derartige Steuereinheit benutzt wird, während Fig. 4 ziemlich schema-20 tisch ein Stromdiagramm eines für diese Anwendung geeigneten Programms für die Steuereinheit zeigt.

In Fig. 3 sind entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet, wie die Speichervorrichtung 14, der D/A-Umsetzer 15 und der Komparator 17. 25 Die Speichervorrichtung 14 besteht in diesem Falle aus einem Schreib/Lesespeicher (RAM), wobei der gewünschte Speicherplatz von der Steuereinheit adressiert wird. Durch den Block 30 ist die programmierbare Steuereinheit dargestellt, während durch den Block 31 schematisch eine Einheit zum 30 Erzeugen eines Synchronsignals T dargestellt ist. In Fig. 1 wurde diese Einheit durch das Tachosystem 20,21 gebildet, aber jedes andere System, das ein Taktsignal T liefern kann, das in bezug auf den sich drehenden Aufzeichnungsträger synchronisiert ist, ist naturgemäss brauchbar. Mit 12 ist ein 35 Eingangsgatter für das Fehlersignal F bezeichnet, das in bezug auf seine Funktion also der Eingangsklemme 12 nach Fig. 1 entspricht. Weiter enthält die Regeleinheit nach Fig. 3 zwei Abtast- und Halteschaltungen 32 und 33, deren Signaleingänge mit dem Ausgang des D/A-Umsetzers und deren 40 Ausgänge mit dem Komparator 17 bzw. der Ausgangsklemme 13 verbunden sind. Die unterschiedlichen Einheiten sind für den Austausch von Signalwerten miteinander durch einen Datenbus 34 gekoppelt, während die Steuereinheit 30 über einen Adressenbus 35 diesen Austausch von Signalwer-45 ten zwischen den unterschiedlichen Einheiten steuert.

Fig. 4 zeigt sehr schematisch ein Stromdiagramm des Programms für die Steuereinheit 30. Nach dem Block 40 wird das Programm gestartet. Nach dem Block 41 wird dann bis zu so dem Zeitpunkt gewartet, zu dem ein Synchronisationsimpuls T (in Fig. 1 ein Tachoimpuls T) erscheint. Nach dem Block 42 wird der in einem Speicherplatz n gespeicherte Signalwert M(n) mit dem Istwert des Fehlersignals F verglichen, was auf eine Detektion der Polarität des Ausgangssignals des Kompa-55 rators 17 hinauskommt. Abhängig von dem Ergebnis dieser Detektion wird der Inhalt des betreffenden Speicherplatzes um ein Bit erhöht (Block 43) oder um ein Bit herabgesetzt (Block 44). Nach dem Block 45 wird dann dieser Signalwert an den D/A Umsetzer 15 geliefert und wird der analoge Si-60 gnalwert durch Aktivierung der SH-Halteschaltung 33 an die Ausgangsklemme 13 geliefert. Anschliessend wird nach dem Block 46 die Adressierung der Speicherplätze um 1 erhöht, so dass nach dem Block 47 der Inhalt des nächstfolgenden Speicherplatzes (n+1) an den D/A-Umsetzer 15 geliefert und 65 durch Aktivierung der SH-Abtastschaltung 32 dem Komparator 17 zugeführt wird. Dann wird wieder auf den nächstfolgenden Synchronisationsimpuls gewartet, wonach wieder der Vergleich mit dem Istfehlersignal F stattfindet.

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Es ist einleuchtend, dass das Stromdiagramm nach Fig. 4 fen von dem Aufzeichnungsträger ausgelesene Signal wird nur sehr summarisch aufgetragen ist. So sollen Massnahmen mittels eines sich drehenden Transformators 53 dem sich dre-

getroffen werden, die sicherstellen, dass die obenbeschriebe- henden Kopfrad 50 zur weiteren Bearbeitung entnommen,

nen Bearbeitungen auf zyklische Weise stattfinden, mit ande- Dieses ausgelesene Signal besteht einerseits aus der gewünsch ren Worten, dass die Adressierung der Speicherplätze zyklisch 5 ten Videoinformation, die einer (nicht dargestellten) Verar-

stattfindet. Ausgehend von den gewünschten Signalbearbei- beitungseinheit zugeführt wird, und andererseits aus den tungen, kann naturgemäss weiter eine Anzahl von Pro- Übersprechsignalen der benachbarten Spuren, die einem De-

grammvarianten entworfen werden, die alle die gleichen Si- tektionssystem 54 zugeführt werden, das daraus das Sollfeh-

gnalbearbeitungen erzeugen. lersignal F ableitet. Der Aufbau dieses Detektionssystems ist

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Regelschleife nach 10 naturgemäss von dem System von Spurfolgesignalen abhän-

der Erfindung, die in einer Aufzeichnungs- und Wiedergabe- gig. Ausführungsformen sind in den vorgenannten deutschen

Vorrichtung für Videoinformation verwendet wird, wobei ein Patentanmeldungen beschrieben.

bandförmiger magnetischer Aufzeichnungsträger benutzt Die Regelschleife enthält weiter wieder die Regeleinheit wird. Insbesondere wird von einer Vorrichtung von einem 11, deren Eingangsklemme 12 das Fehlersignal F zugeführt

Typ mit zwei auf einem Kopfrad angeordneten Magnetköp- 15 wird. Das von dieser Regeleinheit 11 bearbeitete Steuersignal fen ausgegangen, wobei der Aufzeichnungsträger über einen wird über einen Tiefpass 56 dem Eingang 58 einer Schaltein-

Umlenkwinkel von 180° schraubenlinienförmig um dieses heit 57 zugeführt. Diese Schalteinheit 57 dient u.a. dazu, si-

Kopfrad herumgeschlungen ist, so dass auf dem Aufzeich- cherzustellen, dass das erzeugte Steuersignal dem Stellglied nungsträger parallele Informationsspuren gebildet werden, des Magnetkopfes zugeführt wird, der augenblicklich mit der die einen kleinen Winkel mit der Längsachse dieses Aufzeich- 20 Abtastung einer Informationsspur beschäftigt ist. Die Schalt-

nungsträgers einschliessen. Aufeinanderfolgende Informa- einheit 57 besitzt zwei Ausgangsklemmen 59 und 60, wobei tionsspuren werden dann abwechselnd von den beiden Ma- die Ausgangsklemme 59 über einen Schleifring 69 mit dem gnetköpfen abgetastet. Stellglied 51 und die Ausgangsklemme 60 über einen Schleif-

Da sowohl die Breite der Informationsspuren als auch der ring 70 mit dem Stellglied 52 verbunden ist.

Abstand zwischen diesen Spuren immer kleiner gewählt wer- 25 Die Regeleinheit 11 weist einen Aufbau auf, der dem der den, ist es meistens erwünscht durch eine aktive Regelung da- Regeleinheit nach Fig. 1 stark ähnelt. Entsprechende Ele-für zu sorgen, dass beim Auslesen eines derartigen Aufzeich- mente sind denn auch mit den gleichen Bezugsziffern bezeich-nungsträgers die Magnetköpfe genau mit der gewünschten In- net. Der Aufbau und der gegenseitige Zusammenhang der formationsspur zusammenarbeiten; mit anderen Worten, es Speichervorrichtung 14, des Digital/Analog-Umsetzers 15, ist erwünscht, die Lage der Magnetköpfe in einer Richtung 30 der Korrekturvorrichtung 16 und des Komparators 17 sind quer zu der Spurrichtung zur regeln. Um dies zu ermöglichen, mit denen nach Fig. 1 völlig identisch, so dass in bezug auf ist dann jeder der Magnetköpfe auf einem Stellglied, z.B. ei- diese Wirkung dieser Elemente eine weitere Erläuterung nicht nem piezoelektrischen Biegeelement, befestigt, dem ein Regel- mehr notwendig ist. Die Speichervorrichtung 14 empfängt ein signal zur Positionierung des betreffenden Magnetkopfes in Synchronsignal T von einem Tachosystem 72. Dieses Tachobezug auf eine Informationsspur zugeführt wird. 35 system 72 ist starr mit dem Kopfrad 50 gekoppelt und liefert Zum Erhalten eines geeigneten Regelsignals muss natur- eine feste Anzahl von Tachoimpulsen pro Umdrehung dieses gemäss zunächst ein Detektionssystem vorhanden sein, das Kopfrades. Die dargestellte Regeleinheit 11 verwirklicht dann die Lage des Magnetkopfes in bezug auf die gewünschte Spur wieder eine Übertragungskennlinie entsprechend der Kennlimessen und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugen kann. nie I nach Fig. 2, wobei die Spitzen bei der Umdrehungsfre-Dafür bestimmte Systeme sind in einer Anzahl von Abwand- 40 quenz des Kopfrades und Vielfachen derselben liegen.

lungen bekannt. In der Regel werden zugleich mit der Videoinformation in den Informationsspuren aufgezeichnete lang- Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform der Regeleinheit wellige Spurfolgesignale benutzt. Diese Spurfolgesignale wei- 11 weist in bezug auf die nach Fig. 1 eine Abweichung in dem sen von Spur zu Spur eine sich gemäss einem festen Muster Sinne auf, dass die Ausgangsklemme 13 nicht mit dem D/A-ändernde Frequenz und/oder Phase auf. Beim Abtasten einer 45 Umsetzer 15, sondern mit einem zusätzlichen D/A-Umsetzer bestimmten Informationsspur durch einen Magnetkopf wird 55 verbunden ist. Der Eingang dieses D/A-Umsetzers ist mit dann durch Vergleich der von den Spurfolgesignalen der bei- einer Abzweigung der Speichervorrichtung 14 verbunden, den benachbarten Spuren in diesem Magnetkopf induzierten Dieser Aufbau ist im Zusammenhang mit dem Vorhanden-Signale, der sogenannten Übersprechsignale, Information sein des Tiefpasses 56 und der Kennlinie dieses Filters eingeüber die Lage des Magnetkopfes in bezug auf die gewünschte so führt. Es ist bei der gezeigten Vorrichtung meistens er-Informationsspur erhalten und ein entsprechendes Fehlersi- wünscht, für die Regelschleife eine Übertragungskennlinie zu gnal erzeugt. Da die Weise, in der die Lage der Magnetköpfe benutzen, die über einer Grenzfrequenz, z.B. 200 Hz, steil abgemessen und das Fehlersignal erzeugt wird, für die vorlie- fällt. Um eine derartige Kennlinie zu erhalten, muss für den gende Erfindung nicht wesentlich ist, wird dies in der Figur Tiefpass 56 ein mehrpoliger Tiefpass gewählt werden, wo-nur schematisch angedeutet. Zur Illustrierung sei auf die in 55 durch aber die Stabilität der Regelschleife gefährdet wird, den DE-OS 25 30 482, DE-OS 27 01 318 und DE-OS Dies kann dadurch vermieden werden,dass für diesen Tief-28 22 212 beschriebenen Systeme verwiesen. Da die Erfin- pass eine derartige Kennlinie gewählt wird, dass die Gesamtdung insbesondere für die Regelung beim Auslesen von Vi- übertragungskennlinie dieses Filters zusammen mit der An-deoinformation von dem Aufzeichnungsträger von Bedeu- triebsvorrichtung 51 bzw. 52 so gut wie möglich eine lineare tung ist, sind in Fig. 5 nur die beim Auslesen wirksamen Ein- 60 Phasenkennlinie (Besseisches Filter) besitzt. Ein derartiges zelteile dargestellt. Gebilde weist jedoch den Nachteil auf, dass dadurch eine Ver-

In Fig. 5 ist das Kopfrad nur schematisch durch den zögerung eingeführt wird. Diese zusätzliche Verzögerung

Block 50 dargestellt. Auf diesem Kopfrad 50 sind einander lässt sich nun auf einfache Weise dadurch ausgleichen, dass diametral gegenüber zwei Magnetköpfe K] und K2 angeord- das Ausgangssignal der Regeleinheit 11 von einer Abzwei-

net, wobei diese Magnetköpfe gesondert quer zu der Spur- «s gung der Speichervorrichtung 14 abgeleitet wird. Das von die-

richtung mit Hilfe von Stellgliedern, z.B. piezoelektrischen ser Abzweigung der Speichervorrichtung 14 erhaltene Signal

Biegeelementen, verschiebbar sind, die schematisch durch die eilt ja gegenüber dem von dem Ausgang der Speichervorrich-

Blöcke 51 und 52 dargestellt sind. Das von den Magnetköp- tung (Eingang des D/A-Umsetzers 15) erhaltenen Signal vor.

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Dabei ist in erster Linie von einer Speichervorrichtung 14 aus- mit der Abtastung einer Informationsspur anfängt, schon gegangen, die aus einem digitalen Schieberegister besteht, wo- etwa in die richtige Lage geregelt ist.

bei sich in der Tat eine Abzweigung unterscheiden lässt. Bei Die Schalteinheit 57 enthält dazu zwei Schalter 61 und 62,

Anwendung eines Schreib/Leseverstärkers (RAM) kann diese die einerseits über einen Trennwiderstand 73 mit der EinAbzweigung nicht physisch unterschieden werden, sondern 5 gangsklemme 58 und andererseits mit zwei Kapazitäten 63 erfolgt dies über die Adressierung der Speicherplätze. bzw. 64 verbunden sind. Die Schalter werden von zwei Schalt-

Statt des analogen Filters 56 kann naturgemäss auch dem Signalen Bj und B2 gesteuert, die von der Steuereinheit 71 ge-D/A-Umsetzer 55 ein digitales Filter vorgeschaltet werden, liefert werden. Diese Schalter 61 bzw. 62 werden derart von das dann in Zusammenarbeit mit dem D/A-Umsetzer die glei- diesen Steuersignalen betätigt, dass sie am Anfang der Abta-che Funktion wie das Filter 56 erfüllt. 10 stung einer Informationsspur durch jeden der einzelnen Ma-

Das von der Regeleinheit 11 gelieferte Steuersignal wird gnetköpfe K] bzw. K2 kurzzeitig geschlossen werden. Da-über den Tiefpass 56 der Eingangsklemme 58 der Schaltein- durch wird der Anfangswert des Fehlersignals am Anfang der heit 57 zugeführt. Wie bereits angegeben wurde, besteht die Abtastung durch den Magnetkopf Kj bzw. K2 in den Kapazi-primäre Funktion dieser Schalteinheit darin, sicherzustellen, täten 63 bzw. 64 gespeichert. Über Folgeschaltungen 65 bzw. dass dieses Regelsignal dem richtigen Stellglied, und zwar i5 66 werden die gespeicherten Anfangswerte einem zweiten Ein-dem Stellglied des Magnetknopfes, der augenblicklich aus- gangskontakt der Schalter 67 bzw. 68 zugeführt. Aus der Fi-liest, zugeführt wird. Um dies zu erreichen, enthält die Schalt- gur lässt sich dann einfach erkennen, dass jeweils eines der einheit 57 zwei Schalter 67 und 68, deren Hauptkontakte mit Stellglieder, in diesem Falle das Stellglied 51, über die Schalt-den Ausgangsklemmen 59 bzw. 60 verbunden sind. Ein Ein- einheit das Regelsignal empfängt, während gleichzeitig dem gangskontakt jedes der beiden Schalter 67 und 68 ist mit der 20 anderen Stellglied, in diesem Falle dem Stellglied 52, der in Eingangsklemme 58 verbunden. Die beiden Schalter werden der Schalteinheit gespeicherte Anfangswert zugeführt wird, von einem gemeinsamen Schaltsignal Hj derart gesteuert, wodurch das letztere Stellglied den zugehörigen Magnetkopf dass entweder die Ausgangsklemme 59 oder die Ausgangs- bereits in die für den Anfang der Abtastung geeignete Lage klemme 60 mit der Eingangsklemme 58 verbunden ist, so dass versetzt.

das Regelsignal entweder dem Stellglied 51 oder dem Stell- 25 Wie die Vorrichtung nach Fig. 1 ist auch die Vorrichtung glied 52 zugeführt wird. Das Schaltsignal H] wird von einer nach Fig. 5 sehr geeignet für die Anwendung einer program-Steuereinheit 71 geliefert. Diese Steuereinheit 71 empfängt ein mierbaren Steuereinheit. Diese Steuereinheit kann dann so-Synchronsignal H von dem Tachosystem 72, wobei dieses wohl die Funktion der Regeleinheit 11 als auch die Funktion Synchronsignal dazu bestimmt ist, eine Anzeige über die der Schalteinheit 57 erfüllen. In Fig. 6 ist zur Veranschauli-

Frage zu geben, welcher der zwei Magnetköpfe mit der Abta- 30 chung ein Blockschaltbild der Vorrichtung unter Verwen-stung beschäftigt ist und während welcher Periode dies der dung einer programmierbaren Steuereinheit dargestellt, wäh-Fall ist. Dazu kann das Tachometersystem eine einzige Mar- rend Fig. 7 ein bei dieser Steuereinheit brauchbares Stromdia-kierung auf einer Tachoscheibe enthalten, die mit der Winkel- gramm zeigt.

läge eines der Magnetköpfe zusammenfällt. Über einen geeignet angeordneten Aufnehmer kann dann ein Synchronsignal 35 Fig- 6 ist durch den Block 80 die programmierbare H erhalten werden, das pro Umdrehung des Kopfrades einen Steuereinheit dargestellt, die in einer Versuchsanordnung Impuls liefert, der zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem einer der vom Typ Intel 8748 vorhanden war. Die Ausgänge P0 bis P7 Magnetköpfe mit der Abtastung einer Informationsspur an- sind mit dem D/A-Umsetzer 15 verbunden, der die angebote-fängt. Die Steuereinheit 71 setzt dieses Synchronsignal H nen aus 8 Bits bestehenden digitalen Signalwerte in analoge dann in ein symmetrisches rechteckiges Signal mit einer Fre- 40 Signalwerte umsetzt. Es wird angenommen, dass dieser D/A-quenz gleich der Umdrehungsfrequenz des Kopfrades um, Umsetzer von einem Typ ist, bei dem der analoge Signalwert wobei die Übergänge zwischen den zwei diskreten Werten ge- an seinem Ausgang erhalten bleibt, bis ein neuer digitaler Sirade mit den Zeitpunkten zusammenfallen, zu denen bei der gnalwert an seinem Eingang angeboten wird. Dieser analoge Abtastung der Informationsspuren der Magnetkopf gewech- Signalwert wird dem Komparator 17 zum Vergleich mit dem seit wird. 45 Istwert des Fehlersignals zugeführt. Der Ausgang des Kom parators 17 ist mit dem Eingang P10 der Steuereinheit 80 ver-Neben dieser Funktion der Zuführung des Regelsignals zu bunden. Der Eingang P12 der Steuereinheit empfängt ein logi-dem richtigen Stellglied erfüllt die Schalteinheit 57 noch eine sches Signal R/P, das angibt, ob Aufnahme oder Wiedergabe zusätzliche Funktion. Während des Zeitintervalls, in dem ei- stattfindet. Der Einfachheit halber wird nachstehend ange-ner der Magnetköpfe (z.B. Kj) eine Informationsspur abta- 50 nommen, dass stets Wiedergabe stattfindet, zu welchem stet, braucht der zweite Magnetkopf (K2) grundsätzlich nicht Zweck die Regelung ja in erster Linie bestimmt ist. Dem Ein-in der Lage geregelt zu werden. Es wird jedoch einleuchten, gang Pl3 wird das Steuersignal angeboten, wie es von der dass es vorteilhaft ist, wenn zu dem Zeitpunkt, zu dem dieser Steuereinheit 71 nach Fig. 5 erzeugt wird. Dieses Steuersignal zweite Magnetkopf mit der Abtastung der nächstfolgenden H, weist demzufolge einen logischen Wert 1 auf, wenn ein er-Informationsspur anfangen muss, seine Lage in bezug auf 55 ster der beiden Magnetköpfe eine Informationsspur ausliest, diese Informationsspur möglichst richtig ist. Da bei Normal- während es einen logischen Wert 0 aufweist, wenn der andere betrieb die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträ- Magnetkopf eine Informationsspur ausliest. Ein Eingang T] gers und die Drehzahl des Kopfrades angemessen konstant der Steuereinheit 80 empfängt das Tachosignal T von dem sind, besteht eine grosse Korrelation zwischen den Lagen, die Tachosystem 71 nach Fig. 5. Es wird angenommen, dass die-ein bestimmter Magnetkopf am Anfang der Abtastungen auf- 60 ses Tachosignal T aus 72 Impulsen pro Umdrehung des einanderfolgender für ihn bestimmter Informationsspuren Kopfrades besteht. Der Ausgang des D/A-Umsetzers 15 ist einnehmen soll. Dies bedeutet, dass der Wert des Regelsignals schliesslich mit zwei Abtast- und Halteschaltungen 81 und 82 (der sogenannte Anfangswert), der am Anfang der Abtastung verbunden, deren Ausgänge mit den Stellgliedern 51 bzw. 52 einer Informationsspur durch einen Magnetkopf auftrat, ein verbunden sind. Diese Schaltungen 81 und 82 werden von den gutes Mass für den Wert des Regelsignals ist, wie es am An- 65 Ausgängen P20 bzw. P21 der Steuereinheit 80 gesteuert.

fang der nächstfolgenden Abtastung durch denselben Ma- Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung nach Fig. 6 wird gnetkopf auftreten wird. Diese Tatsache kann dazu benutzt an Hand des in Fig. 7 gezeigten Stromdiagramms des in der werden, sicherzustellen, dass jeder der Magnetköpfe, bevor er Steuereinheit 80 gebrauchten Programms auseinandergesetzt.

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Das Programm wird vom Block 90 gestartet. Dann wird nach Instruktionen erforderlich, die nicht als solche im Stromdiadem Block 91 in alle zur Aufnahme der Fehlersignale be- gramm angegeben sind. Wenn die Adressierungsnummer n stimmten Speicherplätze (M) des Schreib/Lesespeichers ein den Wert 70 erreicht hat, wird nach dem Block 107 zu dem Wert gleich der Hälfte des höchstmöglichen Wertes einge- Block 95 zurückgekehrt. Die in der darauffolgenden Schleife schrieben. 5 im Block 101 und im Block 102 aufgeführte Adressierungs-Nach dem Entscheidungsblock 92 wird der Zeitpunkt ab- nummer (n+2) wäre dann aber gleich 72. Naturgemäss soll gewartet, zu dem sich das Signal am Eingang P13, also das Si- aber zu diesem Zeitpunkt wieder der Speicherplatz n=0 aus-gnal H], von einer logischen «0» in eine logische « 1 » ändert. gelesen werden. Eine gleiche Komplikation ergibt sich beim Dies ist der Zeitpunkt, zu dem einer der Magnetköpfe (z.B. Erreichen von n=71, wobei nach den Blöcken 101 und 102 Ki) mit der Abtastung einer Informationsspur anfängt. Nach 10 natürlich nicht der Speicherplatz n=73, sondern der Spei-dem Block 93 wird zu diesem Zeitpunkt der Inhalt des Spei- cherplatz n = 1 adressiert werden soll. Diese beiden Schwierig-cherplatzes 36 dem D/A-Umsetzer 15 angeboten und wird zu- keiten können einfach dadurch gelöst werden, dass in der Progleich der Ausgang P2i aktiviert, wodurch der vom D/A-Um- grammschleife, die die Blöcke 95 bis 107 enthält, diese beiden setzer 15 gelieferte Signalwert von der SH-Schaltung 82 als Zustände n=70 bzw. n=71 detektiert werden und bei einer Anfangswert dem Stellglied 52 geliefert wird. Nach dem 15 positiven Detektion in den Instruktionen nach den Blöcken Block 94 wird dann die Adressierung n für die Speicherplätze 101 und 102 die Adressierungsnummer n + 2 durch n=0 bzw. auf 0 gesetzt. Nach dem Block 95 wird der Inhalt des Spei- n = 1 ersetzt wird.

cherplatzes n dem D/A-Umsetzer 15 angeboten und in einen Bei dem Stromdiagramm nach Fig. 7 ist die in bezug auf analogen Signalwert umgesetzt. Nach dem Entscheidungs- den Inhalt eines Speicherplatzes durchgeführte Korrektur block 96 wird nun gewartet, bis der Eingang T! eine logische 2o stets ein fester Wert, und zwar ± 1 nach den Blöcken 98 und «1» wird, mit anderen Worten, bis ein Tachoimpuls T er- 99. Dies bedeutet, dass es nach dem Starten des Programms scheint. Zu diesem Zeitpunkt wird nach dem Block 97 ge- ziemlich lange dauern kann, bevor der Inhalt der Speicherprüft, ob der Eingang Pi0 eine logische «1» ist, mit anderen plätze in angemessener Weise dem Verlauf des Fehlersignals Worten, ob das Istfehlersignal an der Eingangsklemme 12 über eine Umdrehung des Kopfrades entspricht, weil ja der grösser als der von dem D/A-Umsetzer 15 gelieferte Signal- 25 Inhalt jedes Speicherplatzes pro Umdrehung des Kopfrades wert ist. Wenn dies in der Tat der Fall ist, wird der Inhalt des nur eine Korrektur von 1 Bit erfährt. Um in dieser Hinsicht Speicherplatzes (n) um ein Bit erhöht; sonst wird der Inhalt eine Verbesserung zu erzielen, kann die Ausführung der Kor-dieses Speicherplatzes nach dem Block 99 um ein Bit herab- rektur adaptiv gemacht werden, d.h., dass die Grösse der gesetzt. Korrektur von der Vorgeschichte abhängig gemacht wird.

Danach wird nach dem Block 100 geprüft, ob der Ma- 30 Dafür sind selbstverständlich viele Möglichkeiten denkbar, gnetkopf K] mit der Abtastung einer Informationsspur be- Eine sehr einfache Möglichkeit, die nur eine geringe Anpas-schäftigt ist. Wenn dies der Fall ist, wird nach dem Block 101 sung des Stromdiagramms erfordert, ist in Fig. 7 mit den der Inhalt des Speicherplatzes (n+2) dem D/A-Umsetzer 15 Blöcken 108 bis 112 angegeben. Der Block 108 ist zwischen angeboten und wird zugleich der Ausgang P20 aktiviert, so den Block 97 und den Block 99 eingefügt und zählt die An-dass der vom D/A-Umsetzer 15 gelieferte Signalwert über die 35 zahl Male, die der Block 99 pro Umdrehung des Kopfrades SH-Schaltung 81 dem Stellglied 51 geliefert wird. Wenn nicht wirksam wird. Die Blöcke 109 bis 112 werden in die Verbin-die Bedingung PI3 = 1 nach dem Block 100 erfüllt wird, wird dung zwischen dem Block 107 und dem Block 92 eingefügt, der von dem Speicherplatz (n+2) ausgelesene Signalwert Der Block 109 prüft, ob die Zählung B des Blocks 108 gleich über den D/A-Umsetzer 15 und die SH-Schaltung 82 dem 72 oder 0 ist. Wenn dies der Fall ist, bedeutet dies, dass alle in Stellglied 52 zugeführt. 40 dem Speicher gespeicherten Signalwerte zu gross oder alle im Nach dem Block 103 wird dann die Adressierung für den Speicher gespeicherten Signalwerte zu klein in bezug auf die Speicherplatz um «1» erhöht (n=n +1), während anschlies- zugehörigen Istwerte des Fehlersignals während der vollstän-send nach dem Block 104 geprüft wird, ob die Adressierungs- digen Umdrehung des Kopfrades waren. Die von den Blöknummer n kleiner als oder gleich 36 ist. Solange dies der Fall ken 98 und 99 durchgeführte Korrektur weist nun keinen feist, läuft der Programmzyklus stets zu dem Block 95 zurück. 45 sten Wert ( ± 1) mehr auf, sondern ist veränderlich ( ± À). Da Die dabei erhaltene Schleife wird also während der Periode B = 0 oder B = 72 eine Anzeige dafür ist, dass noch ein erhebdurchlaufen, in der der Magnetkopf Kj mit der Abtastung be- licher Unterschied zwischen dem Speicherinhalt und dem Ist-schäftigt ist. verlauf des Fehlersignals besteht, wird in diesem Falle nach Wenn die Adressierungsnummer n grösser als 36 ist, wird dem Block 110 der Korrekturfaktor A auf einen verhältnis-nach dem Block 105 zunächst geprüft, ob diese Adressie- so mässig hohen Wert, z.B. 4, eingestellt, während, wenn die Be-rungsnummer n gleich 37 ist. Wenn dies der Fall ist, was be- dingung B = 0 oder B = 72 nicht erfüllt wird, dieser Korrek-deutet, dass der Magnetkopf K2 mit der Abtastung einer In- turfaktor A nach dem Block 111 auf den Wert «1» eingestellt formationsspur anfängt, wird nach dem Block 106 der Inhalt wird. Die Blöcke 98 und 99 führen demzufolge eine Korrek-des Speicherplatzes n=0 über den D/A-Umsetzer 15 und die tur um einen von der Vorgeschichte abhängigen Korrektur-SH-Schaltung (Aktivierung von P20) als Anfangswert dem 55 faktor A durch. Nach dem Block 112 wird naturgemäss je-Stellglied 51 des Magnetkopfes Kj zugeführt. Nach der Aus- weils nach einer Umdrehung des Kopfrades der Zähler B auf führung dieser Instruktion oder wenn die Bedingung nach 0 gesetzt.

dem Block 105 nicht erfüllt wird, wird nach dem Block 107 Es dürfte einleuchten, dass sich die Erfindung keineswegs geprüft, ob die Adressierungsnummer n gleich 72 ist. Wenn auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen be-dies nicht der Fall ist, läuft der Programmzyklus weiter zu 60 schränkt. Insbesondere dürfte es einleuchten, dass bei Anwendern Block 95. Die dadurch erhaltene Schleife wird während dung einer programmierbaren Steuereinheit sehr viele Ab-des Zeitintervalls durchlaufen, in dem der Magnetkopf K2 mit Wandlungen möglich sind, die über die Programmierung die-der Abtastung beschäftigt ist. Wenn dagegen die Adressie- ser Steuereinheit erhalten werden. Abhängig von den beson-rungsnummer n=71 ist, hat der Magnetkopf K2 das Ende der deren Anforderungen, die an eine bestimmte Regelschleife geAbtastung erreicht und wird zu dem Block 92 zurückgekehrt. 65 stellt werden, kann über diese Programmierung die ge-Für den richtigen Verlauf des Programms sind noch einige wünschte Verfeinerung des Regelverhaltens erzielt werden.

C

4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. 650 086

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Regelschleife zur Regelung einer Regelgrösse, wobei diese Regelschleife versehen ist mit _

   - einer Steuervorrichtung zur Änderung der Regelgrösse als Reaktion auf ein Steuersignal,

   - einem Detektionssystem zur Lieferung eines Fehlersignals, das den Unterschied zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Regelgrösse anzeigt, und

   - einer Regeleinheit mit einer Eingangsklemme, die mit dem Detektionssystem gekoppelt ist, um das Fehlersignal zu empfangen, und einer Ausgangsklemme, die mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, um das Steuersignal zu hefern, wobei diese Regeleinheit eine Übertragungskennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei einer Grundfrequenz und deren Harmonischen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit versehen ist mit

   - einer Speichervorrichtung (14) mit einer Anzahl von Speicherplätzen, die sich zur Speicherung digital kodierter Signalwerte eignet,

   - einem Digital/Analog-Umsetzer (15), der mit der Speichervorrichtung (14) gekoppelt ist und zur Umsetzung der von der Speichervorrichtung (14) gelieferten digital kodierten Signalwerte in analoge Signalwerte dient,

   - Komparatormitteln (17) zum Vergleichen des Wertes des durch einen aus der Speichervorrichtung (14) ausgelesenen Signalwert dargestellten Fehlersignals mit dem Istwert dieses Fehlersignals,

   - Korrekturmitteln (16), die einerseits mit der Speichervorrichtung (14) und andererseits mit dem Ausgang des Kom-parators (17) gekoppelt sind und dazu dienen, die von der Speichervorrichtung (14) erhaltenen Signalwerte in Abhängigkeit von dem vom Komparator (17) gelieferten Signal zu korrigieren, wobei die durchgeführte Korrektur einen Höchstwert besitzt, der klein in bezug auf den höchstmöglichen Signalwert ist, und

   - Steuermitteln (T) für die Speichervorrichtung (14), die dazu eingerichtet sind, eine Auslesung einer Anzahl von Signalwerten aus der Speichervorrichtung (14) gemäss einem sich wiederholenden Zyklus und jeweils nach dem Auslesen eines Signalwertes die Speicherung des von den Korrekturmitteln (16) gelieferten korrigierten Signalwertes in dem Speicher (14) zum Ersatz des ausgelesenen Signalwertes zu gestatten, wobei der Zyklus eine Periodendauer gleich der zu der Grundfrequenz gehörigen Periodendauer besitzt. (Fig. 1)
2. 2. Regelschleife nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturxnittel (16) dazu eingerichtet sind, die aus der Speichervorrichtung ausgelesenen digitalen Signalwerte um einen vorher bestimmten Wert zu vergrössern oder zu verkleinern, abhängig von der Polarität des Signals am Ausgang des Komparators (17).
3. 3. Regelschleife nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorher bestimmte Wert ein konstanter Wert ist.
4. 4. Regelschleife nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komparatormittel (17) mit einem Differenzverstärker (17) mit einem ersten mit der Eingangsklemme (12) der Regeleinheit (11) gekoppelten Eingang (+) und einem zweiten mit dem Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers (15) gekoppelten Eingang (—) versehen sind (Figur 1).
5. 5. Regelschleife nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe der Ausgangsklemme (13) der Regeleinheit (11) aus der Speichervorrichtung (14) ausgelesene und in analoge Form umgesetzte Signalwerte zugeführt werden, die gegenüber den den Komparatormitteln (17) zugeführten Signalwerten voreilen.
6. 6. Regelschleife nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsklemme (12) der

   Regeleinheit (11) mit dem Eingang eines Filternetzwerks (19) gekoppelt ist, dessen Ausgang mit einer Addierstufe (22) gekoppelt ist, die zugleich mit der Ausgangsklemme (13) der Regeleinheit (11) gekoppelt ist, um die Ausgangssignale der 5 Regeleinheit (11) und des Filternetzwerks (19) zueinander zu addieren und das Summensignal als Steuersignal an die Steuervorrichtung (9) zu liefern.
7. 7. Regelschleife nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filternetzwerk (19) eine Begrenzerschaltung zur

   I0 Begrenzung des Ausgangssignals dieses Filternetzwerks auf einen vorher bestimmten Wert enthält.
8. 8. Regelschleife nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (11) mit einer programmierbaren Steuereinheit versehen ist.

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