CN1115680C - 录像机中自适应磁带驱动控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

录像机中自适应磁带驱动控制方法和装置。慢动和步进模式特点在于加速阶段、恒速阶段和中止阶段。本发明在加速(t₀-t₁，t₀-t₁′)和中止阶段(t₂-t₃，t₂-t₃′)测量主导轴马达运动的一个或多个点并与预定值作比较。主导轴运动在某位置不匹配时，相应电流极限在规定窗内作小阶上升或下降，使相应斜率自动适应于预定斜率。各适配电流极限值存贮在非易失存贮器中，从而仅在条件有变化时需作相应适配操作。高质量慢动和步进模式归因于与批量生产容差、磁带容差、温度等无关。

Description

录像机中自适应磁带驱动控制方法和装置

本发明涉及一种用于调节用诸如录像机来记录和(或)重放信息项的磁带的驱动速度的方法和装置，在某些操作模式中，磁带应停留在事先确定的位置上。

这种类型的操作模式有例如慢动再现和静帧再现或停帧再现，视频头扫描磁带，即使得在一段预定时间内分别读出录制在该磁带上的各视频和(或)音频信息项。对这种应用场合，在相应属于某一视频头的磁道能被该视频头扫描之前卷绕磁带。经一段特定时间后，在每种情况中，磁带都以这种方式缠绕，即使得后续磁道能被读到。

在慢动再现时，相应的慢动速度取决于静帧时间和常速之间的比值，通常在常速的五分之一、十分之一甚至二十五分之一之间变化。由于慢动再现是经起动和制动来实现的，故磁带驱动就必须具有一些特殊的要求。因此，在放带开始阶段，主导轴马达被启动脉冲加速到一定速度，并调节使其在一个相对短的时间内保持不变，而在静帧阶段开始时再制动。相对于设备技术而言，起动和停止阶段的控制具有非常复杂的配置，同时，设备和磁带的容许误差对这些特殊模式中的相应跟踪有一定的影响，并相应地反映到图像质量上。

美国专利第4,482,850号公开了一种通过控制电路实现慢动和停帧再现模式，该控制电路用在慢动或停止重放操作期间。为了避免磁带停止位置的误差，将脉宽调制信号提供给与主轴马达相关联的马达控制电路。耦合到该马达的频率信号发生器产生随主轴马达速度变化的频率信号，该频率信号提供给再触发单稳态多谐振荡器，该多谐振荡器产生占空比与主轴马达速度成正比地变化的脉宽调制信号。当需要开始和停止磁带的运动时，驱动脉冲发生器和制动脉冲发生器分别提供驱动起动信号和制动起动信号。包括再触发单稳态多谐振荡器的驱动电路接收驱动起动信号、制动起动信号和频率信号，以产生脉宽调制信号，并将其提供给马达控制电路。

因此，本发明的目的就是改善上述类型的操作模式的图像再现质量。

本发明基于这样的思想，在慢动和停帧再现的前后过程中，检测主导轴马达的转子运动，从而在起动阶段使磁带驱动速度尽快加速，并在加速磁带驱动中通过相应变化补偿与理想速度特性的偏差。

因此，根据本发明，在相应起动阶段也至少进行一次磁带驱动速度的测量，将相应实测值与理想速度特性的相应值作比较，从而在有偏差的情况下，能够借助于控制主导轴马达来进行校正。这样做的优点是起动阶段的偏差实际上无影响，或至少补偿到这样的程度，即在起动阶段后只需要微小校正就能最优跟踪。在停止阶段，如也能为这一区域提供这些措施，那么也能进行这些校正。

前述类型的操作模式中有关最优跟踪的理想速度特性被存贮在录像机中，且随着相应设备类型的改进已确定或计算出来。

起动阶段，因而主导轴马达加速到一特定速度，然后用相应的速度调节保持这一速度不变，直至对应的具有制动特性的停止阶段开始，这是由一个脉冲似的激励器电流馈送到它所引起的。该激励器电流在这种情况下决定起动阶段磁带速度的特性，它通常表示能提供的电流的最大值并是一个平均值。

这意味着，通过相应地改变激励器电流能确定将实现的速度特性；根据本发明，在起动阶段若与有关理想速度特性有偏差，则用某些手段来改变磁带驱动加速度；在磁带驱动速度过低时，激励器电流值相应地变大；在速度过高时，相应地变小；在预定时间窗期间，可用便利的方法来进行这些改变。在变化过程中，通过使用时间窗，相对大的加速度变化能做到不使马达过载，或者不超过已经提到过的速度值，此速度值在启动和停止阶段之间通过调节保持恒定不变。

脉冲似激励器电流的这些变化，例如如同相应的限幅情况，在用脉冲宽度调制信号驱动马达时，能通过相应的信号脉冲与空号脉冲之比率来实现。

然而，严格地讲，用这种方法测定相关激励器电流的变化值适用于所用磁带或存放在盒中的磁带形式的记录媒体。即使进一步使用记录介质，也就是说不因更换盒子而妨碍使用记录介质，最先测定的激励器电流极限值可被贮存以备重新启动前述类型的特殊模式，从而能有利于避免重新计算。重新计算相应激励器电流值也仅只在更换磁带盒和变更操作条件的情况下进行，例如，因老化或明显的温度变化。

参照附图，本发明解释如下：

图1所示的简图为典型慢动和停帧再现的一种磁带驱动速度特性；

图2给出了主导轴伺服电路的一种简单框图；

图3所示为一种控制电路，该电路以本发明的方法来控制磁带驱动机构。

利用简图a)和b)，图1概略地给出了示范速度特性A、B和C，该特性是在磁带式记录介质(未示出)，以下称之为磁带，以慢动再现和停帧再现的特殊操作模式馈送期间由主导轴马达M(图2)产生的。图中的纵坐标为磁带速度v的大小，而横坐标为时间t的量度。A表示理想速度特性，C表示根据本发明的速度特性，B表示实际速度特性。

在相应起动阶段t₀-t₁和t₀-t′₁期间，以及在具有制动特性的停止阶段t₂-t₃和t₂-t′₃期间，马达M提供有一个或多个电压或电流脉冲，该脉冲在幅度和持续时间上事先确定，并使马达M加速到被调节速度V_desird；或者，相对于扫描视频头(未示出)，当达到磁带的理想位置时，马达M达到速度V_o或停止。为了测量相应的磁带速度，在马达运动期间，转速传感器发出的脉冲列FG被固定耦合到马达M，并用一种公知的方法将该脉冲列用到磁带速度的测量中。有关的控制脉冲CTL，在磁带的纵向磁道中记录为同步信号，该脉冲被用作停止操作的启动参考脉冲。

在起动阶段和停止阶段，速度特性A和B均分别具有近似线性速度上升和下降的特征。如特性B所示，例如，因变更磁带盒引起负载变化，起动阶段可能延长时间差(t′₁-t₂)。结果是相应送带机构也拖后结束，即直到时刻t′₃，特性B未考虑前述负载变化。由于磁头扫描磁带并以恒速旋转，结果发生跟踪误差。

因此，根据本发明，即使在相应起动阶段也至少进行一次磁带驱动速度的测量，将相应实测值与理想速度特性A的相应值作比较，其结果是-如特性C所示，为简单起见，特性C仅只在起动阶段与理想特性A不同-若与理想速度特性有偏差，则通过控制主导轴马达M来实现校正，从而改变相应的加速度。

利用简单的框图，图2给出了磁带驱动的一种伺服电路，除了电子换向主导轴马达M图中还示出了电子马达控制电路2；转速传感器3，它被固定耦合到马达传动轴；二个信号调节器4、5及调节和控制主导轴马达M的电路1。例如，电路1可为微处理器的一部分，在当今录像机中，该微处理器通常用作伺服和序列控制器。

至于马达控制电路2，也可同样地设计成集成马达电路，为简单起见，仅只图示出主要描述本发明的方框21和22，方框22用于表示输出级，为主导轴马达M提供激励器电流和对所述马达作电子换向，同时方框21涉及用于设定相应激励器电流的放大器电路。例如，放大器21的输出信号控制输出级，该输出级可设计成桥式输出级221。

放大器电路21具有第一和第二正向控制输入端，另有一个反向控制输入端，其详细的示范性实施例如图3所示。

第一正向控制输入端经第一信号调节器4连接到电路1的第一信号输出端。此信号连接用于提供调节电压U_R，此电压在电路1中产生，在主导轴马达M的速度调节期间如果有调节偏差，则相应地变化，并在起动阶段至速度调节开始之前，相对于最大激励器电流表现为恒定值。

放大器电路21的第二正向控制输入端经第二信号调节器5连接到电路1的第二信号输出端。此电路连接用于提供控制电压U_L，该电压在电路1中产生，并通过限制最大激励器电流决定在起动阶段或在速度调节开始之前的速度特性，控制电压U_L保持为恒定值，并在校正(见图1中特性C)与理想速度特性A的偏差时作相应的变化，最好在预定的时间窗期间，实现控制电压U_L的相应变化。然而，在速度调节期间，控制电压U_L一直保持为恒定值。

控制电压U_L和调节电压U_R都是电路1以脉宽调制信号形式的输出，电路1的信号在达到放大器电路21的第一或第二正向控制输入端之前，经信号调节器4或5成为具有连续特性的信号形式，信号调节器4或5是由RC低通滤波器以最简单的形式构成的。

另一方面，放大器21的反向控制输入端经参考电压源U_ref连接到参考地电位。为了调节和控制马达M，由转速传感器3产生的脉冲FG和被磁带纵向磁道用作同步信号的CTL脉冲被馈送到电路1。

图3所示为依据本发明的方法控制磁带驱动的放大器电路21。它基本上由一个具有恒流源的差分放大器级构成。差分放大器级主要包括2个npn晶体管T1和T2，晶体管T1的基极构成第一正向控制输入端，经信号调节器4连接到电路1，同时，晶体管T2的基极构成反向控制输入端，与参考电压U_ref连接。在这种情况下，偏压U_bias与马达电流I_motor流经电阻R3产生的压降一起最佳地形成参考电压U_ref，从而使在各种情况下参考电压均对应于当前的马达电流。因此，马达电流，必然还有马达M的加速力，与当前相应控制输入端的控制电压成正比。差分放大器的信号输出端与用于控制马达M的输出级22的对应控制输入端相连，它是由第二晶体管T2的集电极构成的，为此，T2的集电极经一个负载电阻R1与工作电压+U_B相连。

恒流源处在差分放大器级和参考地电位之间，它由一个npn晶体管T3构成。晶体管T3的发射极经电阻R2与参考地电位相连；其基极构成放大器电路21的第二正向控制输入端；其输入端经信号调节器5与电路1相连。

至此已描述的电路工作如下：

马达M由控制电压U_L启动，如已提到的该控制电压在起动阶段决定激励器电流，馈送到放大器电路21的其他或第一正向控制输入端的电压U_R在速度调节开始之前一直控制为恒定值，对于最大激励器电流该恒定值是预定的。马达M的加速度及其速度借助于转速传感器3来监控。启动之后，确定第一个测速脉冲FG出现之前的时间和其后续脉冲FG出现之前的时间，或它们之间的时间。如果与可能存贮在诸如电路1的控制电路和调节器中的理想值存在偏差，则通过改变脉宽调制信号，也即改变控制电压U_L，来进行一次或多次相应的加速变化。所以速度与理想速度特性A相一致。在这种情况下，控制电压U_L的有关变化最好在预定的时间窗期间进行。计数器可以一种简便的方法用于有关时间测量，现今录像机的伺服处理器在任何情况下都有计数器，并以时钟频率计时。

在维持控制电压U_L的同时，当马达速度一变为被调节状态，或进入调节捕获范围，最大激励器电流的电压U_R就变成为在调电压U_R，由于与调节的马达速度的偏差，使在调电压U_R相应地变为一恒定值(如在VHS制式为23.9mm)，与起动阶段相比较，其幅值明显较小。停止阶段随着有关控制脉冲CTL的出现被启动。

例如，在用录像机慢动再现时，录像机安装有三个旋转式视频头，相应的送带机构可持续60至70毫秒。

原理上讲，上述起动阶段的监测和控制也能应用于停止阶段。

Claims (6)

1.用录像机以再现模式再现磁带式记录介质上的信号的方法，该录像机具有加速磁带驱动马达(M)的速度的起动阶段，调节磁带驱动马达(M)为恒速(V₀)的中间阶段，以及经制动使磁带驱动马达(M)处于静止的停止阶段，其特征在于该方法包括下列步骤：

早在起动阶段就测量磁带驱动马达(M)的速度和加速度之一，并确定馈送到磁带驱动马达(M)的对应的最大激励器电流，以在与可事先确定的理想值有偏差时实现校正磁带驱动马达(M)速度的加速度变化；

存储最大激励器电流并根据最大激励器电流控制磁带驱动马达(M)的加速度；以及

再次确定对应最大激励器电流，并在具有变化的条件时存储最大激励器电流的新值，在所述变化的条件中在磁带驱动马达(M)速度与可事先确定的理想特性(A)有偏差时，在最大激励器电流下使加速度变化发生一次或多次，以使实际速度特性(C)接近于理想特性(A)。

2.根据权利要求1的方法，其中所述测量是在可预先确定的时间窗期间实现的。

3.根据权利要求2的方法，其中在磁带驱动马达(M)的速度与可事先确定的理想特性(A)有偏差时，在最大激励器电流下使加速度变化发生一次或多次，从而在时间窗期间使实际速度特性(C)接近于理想特性(A)。

4.根据权利要求1的方法，其中变化的条件包括盒式磁带类型的改变。

5.根据权利要求1的方法，其中变化的条件包括预定的温度变化。

6.在磁带式记录介质上记录和/或从磁带式记录介质中再现的录像机，该录像机具有慢动再现和/或停帧再现的至少一种特殊操作模式，其特征在于包括：

耦合到伺服电路(1-5)的磁带驱动马达(M)，伺服电路(1-5)用于通过加速磁带驱动机构的起动阶段、调节磁带驱动机构为恒速(V₀)中间阶段以及经制动使磁带驱动机构处于静止的停止阶段控制磁带驱动机构的加速度，其中：

伺服电路(1-5)早在起动阶段就测量磁带驱动机构的速度和加速度之一，并在与可事先确定的理想值有偏差时改变至磁带驱动马达(M)的电流电平以实现加速度调整，相应地校正磁带驱动机构，以及

伺服电路(1-5)存储为获得可预先确定的理想值所需的电流电平，并在具有变化的条件时再次确定和存储新值。

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