CN1153204C - 运动控制系统及记录介质马达驱动旋转器加载器驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在短时间内将一个马达驱动的系统精确地驱动到一个预定位置的马达控制系统。特别涉及一种能够对下一个信息介质进行精确和短时间访问的CD旋转器加载器。本发明的目的是提供一种用于CD旋转器唱片的运动控制系统，该系统仅需少量的支出并能满足高位置精度、短运动持续时间和自锁的要求。根据本发明，该目的是借助一个驱动系统实现的，该驱动系统包括一个马达驱动电路和一个具有响应在所述马达驱动的设备预定位置之前的一个减速周期内的脉冲信号的公共输入端的制动电路。本发明的应用领域与利用所述设备对信息进行记录或重现的装置相关，所述设备利用CD旋转器的唱片提供具有所述信息介质的扫描或记录系统。

Description

运动控制系统及记录介质马达驱动旋转器加载器驱动方法

                        技术领域

本发明一般涉及一种用于在短时间内将一个马达驱动的装置精确地驱动到一个预定位置的运动控制系统，具体地说，本发明涉及一种能够对下一个信息介质进行精确和短时间访问的CD旋转器加载器。将所述唱片驱动系统提供给用于记录信息的装置或用于重现信息的装置，所述用于重现信息的装置使用扫描设备读出在诸如CD、CD-ROM或DVD、可擦除CD或DVD等记录介质的一个或多个磁迹中的信息或数据，或将所述信息或数据存储到所述记录介质的一个或多个磁迹中。

                        背景技术

用于记录或用于重现记录介质多个磁迹中的信息或数据的CD旋转器加载器设备通常是已知的。为了能够高精度和高速度以及短运动时间地对所希望的CD旋转器记录介质进行访问，所述旋转器必须被控制在一个位置中，以便能够对所述记录介质进行扫描或写入。所述旋转器是由一个电马达经过一个齿轮机构驱动的，并经过所谓的唱片马达驱动器IC使所述马达通电或断电。根据用于旋转器加载器的驱动系统关于位置精度、速度和自锁的要求，使用了由小齿轮驱动并具有高传输的齿轮机构。由于机械和电结构以及元件的复杂组合，所述唱片经常因其惯性不能精确地停止在它的位置上。本领域普通技术人员已经知道减少设备的速度就可以比较精确地将它控制到所希望的位置。但是，这种方法具有下述缺点，即它需要更多的时间到达目标位置，另外，为了控制所述设备进入希望的位置，需要由机械或电制动装置形成的额外花费。GB-A-2 302 983已经公开了由用于控制施加有脉冲信号的马达的一种马达驱动电路来控制记录介质的装载。

                        发明内容

本发明的目的是提供一种用于在一个预定位置中驱动唱片的运动控制系统，该系统只需要少量的费用并能够满足高位置精度、短运动时间和自锁的要求。

这个目的是借助于在独立权利要求中规定的本发明的特性实现的。在从属权利要求当中规定了本发明的有益开发。

本发明的一个方面是以下述途径构成用于CD-旋转器加载器的驱动系统，即利用少量资金保证所述驱动系统在对所述记录介质进行访问期间的高位置精度和高速度以及自锁。

这个要求是借助于包括仅仅由一个开关装置形成的制动电路的运动控制系统满足的，所述开关装置是由用于使所述马达通电和断电的同一端控制的。自锁是通过使用在驱动马达和所述旋转器唱片之间的传输实现的。

用于CD旋转器加载器的运动控制系统以下述方式构成，即一个制动电路被添加到所述唱片马达驱动器IC上和提供马达的电路以及制动电路在所述唱片目标位置之前的一个短时间周期内由一个脉冲信号控制。具有制动电路并在目标位置之前的一个短时间周期内利用一个脉冲信号控制所述马达的运动控制系统的一个优点是通过将恒定的接通信号改变为脉冲信号，所述马达的旋转次数以及在这种方式下所述唱片的速度都将以快速的方式减小，当接收到一个停止信号时能够非常精确和快速地达到目标位置。最后，利用制动能够使用较短的减速距离，和尽管如此也不会走过头。这意味着精确达到所希望位置的总持续时间将被减少。不使用任何机械制动就可以在短时间内精确停止所述机械运动系统。

在一个最佳实施例中，一个光中断器被用于检测所述减速开始的位置并停止所述唱片。利用一个记录或重现设备的中央处理单元持续产生在减速周期内控制所述马达的脉冲，直到读出所述停止点为止。

所述制动电路是非常简单的。它只包括一个晶体管、一个电阻器和一个二极管。因此，它可以利用成本优势实现制动结果。

                        附图说明

下面结合附图使用范例性实施例详细解释本发明。其中：

图1示出了现有技术已知的唱片马达驱动器IC的电路；

图2示出了根据本发明的运动控制系统一个实施例的电路；

图3示出了图1和图2所示电路与所述马达转子电压对应的定时；

图4示出了没有运动控制系统的唱片速度和唱片位置；

图5示出了具有运动控制系统的唱片速度和唱片位置；

图6示出了加到所述运动控制系统上的一个输入信号。

                      具体实施方式

以在整个附图中标号相对应的方式使用所述标号。

图1所示唱片马达驱动器IC的电路是现有技术中已知的，它示出了例如具有4个端1到4的AN 6651的驱动电路IC1，第一电阻器R1和第二电阻器R2用于调节所述驱动电路IC1的增益和输出电压Vout，以及作为电子开关的一个npn晶体管Q1用于控制马达N的运转和停止。所述npn晶体管Q1的发射极接地GND，该npn晶体管Q1的基极经过第三电阻器R3连接到输入端In上，npn晶体管的集电极被连接到驱动电路IC1的端3上。驱动电路IC1的端1形成驱动电路IC1的一个输入端并被施加电源电压U，所述电源电压也加到第一电阻器R1的第一端和马达M的第一端。所述第一电阻器R1的第二端和所述第二电阻器R2的第一端与驱动电路IC1的第二端2连接，最后，所述第二电阻器R2的第二端和所述马达M的第二端被连接到所述驱动电路IC1的输出端4。典型的电源电压U是9V，施加到用于运转或停止马达M的输入端In的电压具有5.3V的高信号电平和0V的低信号电平。这种唱片马达驱动电路的缺点在于由于机械和电子结构和元件的复杂组合，导致所述唱片经常由于其惯性而不能精确停止在它的位置处。本领域普通技术人员已经知道减小一个设备的速度可以更精确地控制它达到所希望的位置。但是，这种方法具有如下的缺点，即它需要更多的时间去到达目标位置，和为了控制所述设备进入希望的位置，需要由机械和电制动形成的额外花费。因此，本发明的一个目的就是要提供一种能够克服现有技术缺点的方法和配置。

通过图2和图6的最佳实施例所示的运动控制系统可以解决所述问题。

所述运动控制系统是由具有一个制动电路并在所述目标位置之前的一个短时间周期内受脉冲信号控制的马达驱动电路形成的。在所述目标位置之前的一个短时间周期内用于马达M的驱动电路IC1和用于所述马达M的制动电路BC的瞬时脉冲控制具有如下优点，即，所述马达的转子电压和在这种方式下所述旋转器唱片的速度非常快的减小并在短时间内在达到所述目标位置。如在下面将要示出的，这意味着不但在较短的时间在达到所述目标位置之前减小了速度，同时还具有较高的精度。这种令人惊异的效果是由于所述的运动控制系统引起的，它可以缩短减速距离和精确地到达所述目标位置而决不会超过所述目标位置。如图4所示，作为一个例子，由图1所示电路控制并通过将输入端In处的信号从高电平改变到低电平停止在一个减速位置A处的所选择旋转器的唱片运动超过了目标位置B，并停止在所述目标位置上方0.002拉德(rad)距离OD的位置C处。在所述停止信号被施加给图1所述输入端到所述唱片真正停止的持续时间经测量为500ms。对于0.0217拉德的减速距离B-A这个结果已经达到了。

通过使用根据本发明图2的运动控制系统，图4所示目标位置B可以如图5所示精确达到。但是，由于唱片速度V减小，在从相同减速点A开始减速的条件下，在这个例子中增加的周期1200ms之后将到达所述目标位置。这意味着它涉及其中图4所示所述减速开始位置A等于图5所示减速位置AR的情况。

在这种情况下，对在短或较短时间内到达所述目标位置的要求将不能实现。

但是，通过使用图2和图6所示的运动控制系统，如果与图4相比较稍后在图2所示输入端In处施加图6所示的脉冲形减速信号，那么，可以以和图4所述相同的精度到达所述目标位置B。这意味着如果减速距离B-A被减小到减速距离DD，也可以实现相同的精度。对于所述测试例，所述减速距离DD能够是从0.0217拉德到0.006拉德。由此，从一个新的减速位置AR到所述唱片停止的持续时间缩短且被测量为80ms。这意味着由于减速周期从500ms减少到80ms，所以可以在短时间内高精度地到达所述目标位置。对下一个信息介质的访问速度增加了。

如图2所示，制动电路BC被添加到根据图1的已知电路中并包括用做开关装置的一个pnp晶体管Q2、第四电阻器R4和二极管D。所述二极管D和pnp晶体管Q2的集—射通路被并联配置到马达M的所述端子上，pnp晶体管Q2的基极经过电阻器R4连接到输入端In上。在这种方式下，利用相同的输入端In控制所述马达驱动电路和制动电路BC。二极管D被用于避免由于马达转子的电感所引起的高压。根据图2的制动电路BC仅需要低花费。因此，它可以在低成本的基础上实现制动结果。

所述npn晶体管Q1是一个用于控制所述马达旋转和停止的开关。当输入端In处的逻辑电平为高时，npn晶体管Q1的集—射通路被导通，马达M旋转，当输入端In处的逻辑电平为低时，npn晶体管Q1的集—射通路被截止，马达M被停止。在npn晶体管Q1的状态从导通变为截止后，由于机械惯性，所述马达M通常仍然要旋转一段时间。为了在短时间内停止马达M，添加一个制动电路。在npn晶体管Q1的状态从导通变为截止后，pnp晶体管Q2的状态从截止变为导通，由于pnp晶体管Q2被导通，所述转子被短接。如果所述马达仍然在旋转，就要产生一个制动电流Ia，并在所述转子中产生一个转矩从而阻止马达M旋转。

一个没有示出的光中断器被用于检测所述位置以开始减速和停止所述唱片，并通过同样没有示出的所述记录或重现设备的中央处理单元连续产生在所述减速周期内控制马达M的脉冲。

虽然使用了驱动电路IC1控制所述马达M，但是，如图3所示，如果0V的制动信号被加到输入端In上，所述马达的转子电压Vo1并不立即降低。电压Vo1是在将一个制动信号加到所述输入端In上后由所述马达的惯性产生的并导致至少一个电流Ia流经第一电阻器R1和第二电阻器R2，结果是如果加到所述输入端In上的制动信号是0V，那么，所述马达的转子电压Vo1并不立即下降。如图3所示，使用根据图2的制动电路，在所述马达转子电压Vo2下降到0V之前的持续时间减少到约420ms。但是，将访问时间减少到约20ms和瞬时改善精度的效果已经由在所述减速周期内将制动系统BC和脉冲控制结合使用的所述运动控制系统实现。在上述的实施例中，在32ms的脉冲间距T1中，已经伴随着8ms的脉冲宽度PW使用了一比四的脉冲间歇比。

通过在所述目标位置之前减小唱片速度可以保证高定位精度并避免运转超过所述目标位置。

范例性的实施例规定了本发明一个有益的结构。但是，本发明并不局限于这个范例性的实施例，而是包括本领域普通技术人员熟悉的各种修改。

Claims (5)

1.一种运动控制系统，用于驱动记录介质的马达驱动的旋转器加载器以便通过控制被提供有一个脉冲信号的马达(M)的马达驱动电路高精度和高速度地对所述旋转器加载器上所希望的记录介质上的目标位置进行访问，其特征是所述运动控制系统包括：

一个马达驱动电路，包括一个电子开关(Q1)以及一个驱动电路(IC1)。和

一个连接到所述马达(M)的制动电路(BC)，

所述电子开关(Q1)和所述制动电路(BC)具有一个在所述旋转器加载器的减速周期(DD)内被提供有一个脉冲信号的公共端(In)和其中所述减速周期(DD)是由通过一个光中断器检测的减速位置(AR)和所述旋转器加载器的目标位置(B)确定的。

2.根据权利要求1所述的系统，其中将电源电压(U)施加到所述驱动电路(IC1)的一个输入端和所述驱动电路(IC1)的第二端(2)，该电源电压(U)也施加到所述马达(M)第一端；

所述马达(M)的第二端连接到具有与所述电子开关(Q1)连接的第三端的所述驱动电路(IC1)的一个输出端上，所述电子开关(Q1)将所述驱动电路(IC1)接地(GND)，用于控制所述马达(M)经过连接有所述制动电路(BC)的所述公共输入端(In)运转，从而阻止所述马达(M)在所述电子开关(Q1)的状态从导通变为截止之后旋转。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述制动电路(BC)包括用于在所述脉冲信号暂停期间短接所述马达(M)所述端的一个开关装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中用于短接所述马达(M)所述端的所述开关装置是由其基极端经过一个电阻器(R4)连接到所述驱动电路(IC1)一个输入端(In)上的晶体管(Q2)的集一射通路形成的。

5.一种用于驱动记录介质的马达驱动旋转器加载器的方法，以便通过控制被提供有一个脉冲信号的马达(M)的马达驱动电路高精度和高速度地对所述旋转器加载器上所希望的记录介质进行访问，其特征是提供一个运动控制系统，其中，加到形成所述运动控制系统的马达驱动电路和制动电路(BC)的一个公共输入端(In)上的恒定接通信号在所述旋转器加载器目标位置(B)之前的一个减速周期(DD)内改变为脉冲信号以便精确和快速地到达所述目标位置(B)。

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