DE1901809A1 - Numerische Einrichtung zur UEberwachung und/oder Steuerung von Einstell-Bewegungen - Google Patents

Description

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Böblingen den 13. Januar 1969 ka-sp

Anmelderin : I nternattoiial Busines Machiness

Corporation Amonk, N, Y, 10

Amtliches Aktenzeichen : Neuanmeldung

Aktenzeichen der An,melderin : Docket BO 9-67-008

Numerische Einrichtung zur Überwachung und / oder Steuerung von Einstell-Bewegungen.

Die Erfindung beti'ifft eine numerische Einrichtung zur Überwachung und / oder Steuerung von Einstellbewegungen, insbesondere zur Adresseneinstellung von Magnetbändern.

Bekannte Einrichtungen zur numerischen Steuerung von Einstellbewegungen ( US- Patent 2 907 937 ) sind so axisgebildet, daß eine gewünschte Einstfclladresse durch die Stellung eines Binärzählers dargestellt wird. Das Aufsuchen der im Zähler voreingestellten Adresse ergibt sich dadurch, daß während der Bewegung des Einstell-Elementes der Binärzähler aus seiner Voreinstellung in seine Nullstellung gesteuert wird.

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In dieser Endstellung des Binärzählers hat das Einstell-Element die gewünschte Adressenstellung erreicht. Die Steuerung der Einstell-Bewegung ergibt sich demnach durch den Bewegungsablauf zwischen zwei Punkten, die durch die beiden Stellungen des Binärzählers festgelegt ■werden. Eine Überwachung oder zusätzliche Steuerung des Bewegungsablaufs während der Ein stell-Bewegung ist bei der Anwendung eines derartigen Systems nicht möglich.

Die Nachteile bekannter Einrichtungen zur numerischen Steuerung von Einstell-Bewegungen werden gemäss der Erfindung vermieden durch die Kombination der folgenden Merkmale :

- einen richtungsempfindlichen Impulserzeuger, dessen Impulse die Einstell-Bewegungen anzeigen,

- einen Vorwärts-Rückwärtszähler zur Aufnahme der Impulse -

- demZähler vorgeschalteter¹ Mittel zur Sperrung der Impulse

-und Mittel zur Umwandlung des Zählerinhalts in ein der Einstell Verschiebung proportionales Signal.

Eine Einrichtung der genannten Art hat den Vorteil, daß bei Erreichen der Einstell-Adresse nach dem Überlatifen des Adressen-Punktes durch das Einstell-Element automatisch eine Korrektur der Einstel-

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lung durchgeführt werden keinn. Besondere Massnahmen für das Abbremsen des Einstell-Elementes bei Annäherung an den Adressen-Punkt sind daher nicht erforderlich. Außerdem ergibt sich aus der genannten Einrichtung der Vorteil, daß die Adresseneinstellung mit gleichbleibender Genauigkeit in verschiedenen Einstellbereichen durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert:

Es zeigen :

Fig. 1 ein Gesamt-Blockdiagramm, aus welchem die

Anwendung der vorliegenden Einrichtung an einem Rollenantrieb ersichtlich ist, wie er besonders für den Bandantrieb verwendet wird,

Fig. 2 ein genaueres Schaltbild der in Fig. 1 allgemein

gezeigten Steuerschaltung,

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Fig. 3 eine Kurve, in der die Motorgeschwindigkeit bezüglich

der Verschiebung eines Magnetbandes apfgezeichnet ist. Aus dieser Abbildung ist besonders klar zu ersehen, wie die vorliegende Anlage einen Abstand zwischen zwei Aufzeichnungen steuert,

Fig. 4 ein Spannungs-ZZeitdiagramm, aus welchem her

vorgeht, wie die Steuerspannung für die Rollen mit der erfundenen Anlage gesteuert werden kann,

Fig. 5 daß Schaltbild eines Richtungs-Abfühlgerätes, das

Zählimpulse in beiden Richtungen von einem zweiphasigen Photoübertrager/Tachometer liefern kann und

Fig. 6 ein Zeit-Impulsdiagramm, das die Arbeitsweise der

in Fig. 5 gezeigten in zwei Richtungen arbeitendun Impuls-Generatorschaltung zeigt.

Fig. 1 zeigt ein Gesamtblockschaltbild eines Anwendungsbeispieles

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der vorliegenden Anlage auf eine Bandantriebssteuerung. Die Steuerschaltung 10 gibt ein Ausgangssignal an die Leistungssteuerung 11, die ihrerseits wieder Kommandosignale auf einen Bandantriebsmotor 12 liefert, der in gedruckter Schaltung ausgeführt ist. In allen Antriebssystemen , wie sie besonders für den Magnetbandantrieb benutzt werden, bringt der Start-/Stopp-Betrieb Ungenauigkeiten mit sich. Die mechanischen Systeme unterliegen externen Störungen wie Lastveränderungen und Abnützung von Teilen. Bei Bandantriebsgeräten besteht ein Problem im allgemeinen darin, das

Band>so an einer Stelle zwischen zwei Aufzeichnungen anzuhalten, dass es in jeder Richtung wieder anlaufen und die Betriebsgeschwindigkeit erreichen kann, bevor ein Ende, der Lücke zwischen zwei Aufzeichnungen erreicht, ist. Da bisher die Lücke durch eine Zeitverzögerung erzeugt wurde, war es schwierig, eine möglichst kurze Zeit zu wählen und das System doch so zu halten, dass es ohne übermässige Vergeudung von Bandaufzeichnungsfläche zuverlässig arbeitete. Dieser Punkt war besonders kritisch, da die Zeitverzögerungen empirisch zu bestimmen waren und doch hinreichend grosse Toleranzen auf-

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weisen mussten, um den Veränderungen der Maschinenparameter und der Umgebung angepasst werden zu können. Durch die Zeitverzögerung der vorliegenden Anlage wird sichergestellt, dass der Motorantrieb an der gewünschten Stelle stoppt und die volle Geschwindigkeit in einem konstanten Abstand minimaler Länge zwischen zwei Aufzeichnungen wieder erreicht. Da die Anlage sehr genau verschiebungsorientiert ist, kann jeder Bandantrieb mit seiner eigenen optimalen Reaktionszeit auf von einem Rechner stammende Steuersignale betrieben werden. Bei der Arbeit mit mehreren Bandeinheiten war bei der bisherigen Technik eine Verzögerung von der Erzeugungszeit des Kommandos bis zur Zeit des tatsächlichen Betriebes der Bandeinheit erforderlich, die so gross war, dass sie auf die langsamste Bandeinheit passte.

So,, wie sie in Fig. 1 dargestellt wird; steuert die Steuerschaltung 10 genau die Stellung des Motors, kann aber auch genau so leicht lediglich zur Ueberwachung der Bandstellung verwendet werden. Diese Steuerschaltung 10 ist in Fig. 2 genauer dargestellt und wird später im einzelnen beschrieben. Das Eingangs-

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kommandosignal für diese Steuerschaltung 10 kann von einem Rechner oder auch automatisch durch eine andere Schaltung der Bandsteuereinheit oder von beiden erzeugt werden. Wenn ein Stoppsignal auf die Steuerschaltung 10 gegeben wurde, fängt ein in zwei Richtungen zählender Zähler in dieser Steuereinheit an, die Impulse von der zweiphasigen Fotodiode 14 aufzunehmen. Die von der Fotodiode 14 erzeugten Impulse werden von Licht hervorgerufen, das in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel von einer Tachometer scheibe reflektiert wird und die vom Motor 12 erzeugte Drehung der Rolle überwacht. Die in einem in zwei Richtungen zählenden Zähler enthaltenen Zahlen werden von der digitalen in die analoge Form umgewandelt und algebraisch in einem Arbeitsverstärker zur Erzeugung eines Steuersignales V(t) summiert, das das Eingangssignal für die Leistungssteuerschaltung 11 darstellt. Das bedeutet, dass bei Vorschaltung oder Rückschaltung des in zwei Richtungen zählenden Zählers auf einen gegebenen Bezugswert die Steuerspannung V(t) abnimmt als Funktion der Bewegung der Rolle und damit auch der Bewegung dee Magnetbandes, bis der Motor schliesslich die Nullstellung erreicht, in welcher die Steuerspannung gleich

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Null ist. Da die Steuerschaltung 10 sowohl mit Hilfe des Signales von der zweiphasigen Fotodiode. 14 in beiden Drehrichtungen bestimmt wird als auch die Fähigkeitdes Registers ausnutzt, in beiden Richtungen zu zählen, wird der im Ausführungsbeispiel beschriebene Bandantrieb immer in der Mitte zwischen zwei Aufzeichnungen verriegelt. Bei Störungen nimmt die Anlage ihren einzigen stabilen Zustand am Verriegelungsoder Nullpunkt ein.

Wenn ein Eingangskommando anzeigt, dass die Bandeinheit in irgend einer Richtung anlaufen soll, gibt die Steuerschaltung ein Signal für volle Geschwindigkeit auf die Leistungssteuerungsschaltung 11, um höchste Beschleunigung zu erzielen. Der in zwei Richtungen zählende Zähler oder das Register in der Steuereinheit 10 zählt weiter und zeigt bei Erreichen einer Voll- oder Leerstelle an, dass der Rand einer Lücke zwischen zwei Aufzeichnungen erreicht worden ist. Dieses Signal wird mit einem Signal aus dem Block 15 in einer Und-Verknüpfung verbunden, das bedeutet, dass die Geschwindigkeit der Anschlusseinheit erreicht worden ist und jetzt ein Lese-/Schreibsignal an

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die Bandsteuereinheit gegeben werden kann. Durch diese asynchrone Problemlösung wird die Länge einer Aufzeichnungslücke konstant und die Anlaufzeit für jede Operation so klein wie möglich gehalten. Dieser Lösungsweg des Problemes wird nicht beeinflusst durch die Zeit,

die ein gegebenes Antriebssystem zur Erreichung der Geschwindigkeit Null benötigt und er erfordert auch keine Richtungsbeschränkung für die Bewegung des Bandes. Die digitalen Ausgangsimpulse von den Fotodioden 14 werden im Block 15 analog umgesetzt und auf die Leistungssteuerung 11* gegeben, wo sie mit der geschwindigkeitsbezogenen Steuerspannung V(t) verglichen werden. Auf diese Weise steuert die Schaltung 11 den Motor 12, der mit dem Tachometer über die Fotodioden 14 und den Digital-Analog-Umsetzer 15 eine typische Rückkopplungsschleife für eine Servo-Rückkopplungsanlage bildet.

Zusammenfassend: wenn ein Startkommando signal auf die Steuerschaltung 10 gegeben wird, wird eine Spannung an die Leistungssteuerung 11 angelegt und dadurch eine Beschleunigung

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bis zur vollen Geschwindigkeit des Bandantriebsmotors 12 bewirkt. Mit Hilfe des Tachometers und der Fotodiode 14 ■

sowie des Digital-Analog-Umsetzers 15 hält die Schaltung die volle Endgeschwindigkeit des Motors 12 im normalen Servo-Schleifenbetrieb aufrecht. Wenn ein entsprechendes Kommandosignal auf die Steuerschaltung 10 gegeben wird, " werden die Impulse von der Fotodiode 14 auf ihre Richtung

hin abgefühlt und in einen Zweirichtungszähler gezählt. Der Zweirichtungszähler zeigt die Verschiebung des Magnetbandes von einem Bezugspunkt an» der ebenfalls in die Steuerschaltung in Form von Signalen eingegeben werden kann oder auch ein fester Bezugspunkt sein kann, d.h. , wenn die Steuerschaltung 10 so geschaltet ist, dass sie beginnt, die in zwei Richtungen laufenden Impulse von der Fotodiode 14 aufzunehmen, zeigt ) der Inhalt des Zweirichtungszählers die Strecke oder die

physikalische Verschiebung des Magnetbandes, gemessen von einem Bezugspunkt aus, an. Dieser Bezugspunkt wird normalerweise durch eine im Zähler enthaltene Zwischenzahl dargestellt. Das Ausgangssignal dieses Zählers kann zur reinen Anzeige der physikalischen Lage des Bandes oder auch zur

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direkten Steuerung des Anlaufs- oder Stoppen des Bandantriebtmotores verwendet werden. Diese Betriebsart ist in Fig. 1 gezeigt.

In Fig. 3 ist die Beziehung der Motorgeschwindigkeit zur tatsächlichen Verschiebung eines Magnetbandes unter besonderer Berücksichtigung einer gegebenen Aufzeichnungslttcke gezeigt. Kurve 19 zeigt an, dass der Motor mit voller Geschwindigkeit läuft, bis bei der Linie 21 ein Stoppkommando signal gegeben wird. Dann fällt die Motorgeschwindigkeit ab, bis der Motor in der Mitte der Aufzeichnungslücke die z. B. eine Länge von 40 Impulsen von der Fotodiode 14 haben soll, bei der Zahl 20 angelangt ist. Wenn anschliessend ein Vorwärts-Startsignal gegeben wird, nachdem der Motor an diesem Punkt zum Stehen gekommen ist, beschleunigt er wieder, gemäss der Darstellung durch Kurve 22, bis er in der Höhe des Impulses 40 von der Fotodiode wieder die volle Geschwindigkeit erreicht hat. Diese durch die Linie 23 dargestellte Geschwindigkeit, mit der der Motor jetzt weiterläuft, ist genau so gross wie die durch die

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Linie 19 dargestellte Geschwindigkeit. Das Gegenteil gilt für die umgekehrte Bewegung, die durch Kurve 24 dargestellt ist, für die ein Stoppkommando zu dem durch die Linie 25 dargestellten Zeitpunkt empfangen wird. Bei der Darstellung in Fig. 3 ist zu beachten, dass die Aufzeichnungslücke für das vorwärts laufende Band bei der Bezugßlinie 25 * endet, wogegen sie für das rückwärts laufende Band bei der Bezugslinie 21 endet.

Am Anfang kann in dem Zweirichtungszähler 30 jede beliebig'e Zahl stehen, wenn das in Fig. 2 gezeigte Steuergerät 10 am Anfang eingeschaltet wird. Wenn dieses Gerät Strom erhält, wird automatisch ein Stoppkommandosignal auf den Anschluss 31 gegeben. Infolgedessen wird die im Zweirichtungszähler enthaltene Zahl über die Und-Glieder 33 und die entsprechenden verknüpfenden Schaltglieder 34, die aus Invertern und Oder-Schaltungen bestehen, geleitet, um als Eingangssignal für einen Betriebsverstärker 35 summiert zu werden. Das Ergebnis dieser Summierung wird mit einem auf den Anschluss gegebenen vorspannenden Eingangssignal, das eine Funktion

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der gewünschten Verschiebung des Bandes zum Bezugspunkt ist, verglichen. Die Differenzen zwischen dem Inhalt des Zweirichtungszählers 35 und dem Vorspannsignal an der Klemme 36 führen zur Erzeugung eines Ausgangssignales V(t) an der Klemme 38 durch den Betriebsverstärker 35, das dann auf den Bandantriebsmotor gegeben wird. Daraufhin bewegt sich der Motor in der durch das Ausgangssignal an der Klemme 38 angegebenen Richtung und die Tachometerimpulse werden auf die Richtungszählschaltung 40 geleitet.

Durch das erste Auftreten eines¹ Stoppsignales an der Klemme 31 wird über die Flip-Flop-Schaltung 41 die Torschaltung so eingeschaltet, dass sie Impulse von der Richtungszählschaltung 40 auf den Zweirichtungszähler 30 leitet. Wie genauer aus der nachfolgenden Beschreibung der Fig. 5 hervorgeht, besteht das Ausgangssignal der Richtungszählschaltung 40 aus einer Folge von Impulsen, die auf die Bewegungsrichtung des Motors bezogen ist und den Zähler 30 vor- oder zurückschaltet, abhängig von der Verschiebung des Bandes gegenüber dem Bezugspunkt. Somit beginnt der

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Zähler 30 voll- oder leerzulaufen, bis er ein Ausgangssignal erzeugt, das in den Betriebsverstärker 35 summiert wird, um so die Vorspannung an der Klemme 36 direkt zu verschieben und ein Null-Ausgangs signal an der Klemme 38 zu erzeugen. Zu.diesem Zeitpunkt nimmt dann auch die Be,-wegung des Motors ab. ·

Das Eingangskommando signal, welches anzeigt, dass das Band sich zu bewegen beginnt, führt zu einem Abiallen des Stoppsignales an der Klemme 31 und wird begleitet durch entweder ein Vorwärtssignal oder ein Rückwärtssignal, die beide relativ konstant sind und die erwartete Drehrichtung des Motors anzeigen. Wenn ein Vorwärts-Startsignal.empfangen wurde, werden die Und-Glieder 33 alle abgeschaltet und das Gesamtausgangssignal der Schaltungen 34 ist Null. Der Zweirichtungszähler 30 enthält zu diesem Zeitpunkt eine von Null verschiedene Zahl, da jedoch das Ausgangs signal der Schaltungen 34 gleich Null ist, erzeugt der Betriebsverstärker 35 ein Ausgangssignal an der Klemme 38, das den Bandantriebsmotor auf die volle Vorwärtsgeschwindigkeit beschleunigen

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und diese nach Erreichen einhalten läset. Obwohl das Ausgangssignal des Zweirichtungezählers 30 vom Betriebsveretärker 35 über die Und-Glieder 33 gesperrt wird, wurde die Flip-Flop-Schaltung 41 nicht zurückgeschaltet und infolgedessen lässt die Torschaltung 42 die Impulse von der Richtungsxählschaltung 40 durchlaufen und den Zähler 30 weiter Schalten. In dem vorliegenden Beispiel wird der Zähler 30 schliesslich auf Vierzig vorgeschaltet, seine volle Kapazität. Zu diesem Zeitpunkt erseugt der Nullanzeiger 45 ein Ausgangssignal, das die Flip-Flop-Schaltung 41 zurück- und die Torschaltung 42 abschaltet. Da das Vorwärts signal bereite anliegt, wird durch das Ausgangs signal vom Nullanseiger 45 die Einschaltbedingung des Und-Gliedes 46 erfüllt, das den Zweirichtungszähler 30 auf Null zurückschaltet. \

Ein vom Nullanzeiger 45 aufgenommenes Aus gangs signal der Richtungszählschaltung 40 stellt ein Eingangssignal für das Und-Glied 48 dar. Das andere Eingangssignal kommt von dem in Fig. 1. gezeigten Digital-Analog-Wandler 15 auf die Klemme 49 und zeigt an, dass der Motor noch innerhalb der Toleranzen

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mit voller Geschwindigkeit läuft. Das Au6gangssignal vom Nullanzeiger 45 besagt somit, dass das Ende einer Aufzeichnungslücke erreicht ist und, da der Motor zu diesem Zeitpunkt noch mit voller Geschwindigkeit läuft, gibt ein Lese-Schreibtor ein Ausgangssignal ab, welchee bedeutet, dass Daten auf das Band geschrieben oder von diesem gelesen werden können. Wenn die Aufzeichnungslücke genau gesteuert werden soll, kann eine Schaltung eingebaut werden, die sicherstellt, dass der Antriebsmotor das Signal für seine volle Geschwindigkeit an die Klemme 49 gibt, bevor das Ausgangs signal vom Nullanzeiger 45 auftritt oder zu diesem Zeitpunkt irgend eine andere Fehleranzeige erfolgen kann.

Wenn die volle Geschwindigkeit des Antriebsmotors beibehalten wird, geschieht in der in Fig. 2 gezeigten Schaltung nichts mehr. Wenn jedoch bestimmt werden soll, wie weit das Band von einer gegebenen Bezugszahl entfernt ist oder wenn der Motor gestoppt werden soll, wird an die Anschlussklemme 31 ein Stoppsignal gelegt. Infolgedessen werden die Und-Glieder eingeschaltet. Am Anfang kann der Betriebsverstärker 35

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keinen Unterschied zum vorherigen Betrieb mit voller Geschwindigkeit feststellen, da der Inhalt des Zweirichtungszählers 30 bereits auf Null steht. Nun wird jedoch die Flip-Flop-Schaltung 41 eingeschaltet und dadurch auch die Torschaltung 42 und die Impulse beginnen, den. Zweirichtungszähler 30 vorzuschalten. Daraufhin werden die Ausgangs signale der Schaltungen 34 gegen die ausgleichende Vorspannung an der Klemme 36 summiert, so dass der Betriebsverstärker 35 anfängt, das Kommandosignal an der Klemme 38 für die Motorsteuerung zu reduzieren, wie aus * Fig. 4 zu ersehen ist. Die Widerstände 51 bis 56 sind gewichtet, und zwar umgekehrt proportional den Binärwerten der zugehörigen Stufen im Zweirichtungszähler 30, d. h. , wenn der Widerstand 56 einen Wert von 1 Ohm hat, hat der Widerstand 51 einen Wert von 32 Ohm und die Widerstände 51 bis 56 weisen Widerstandswerte auf,' die in umgekehrter binärer Beziehung zur Zähl Der Stufen im Zweirichtungszähler 30 stehen.

Wenn der Motor nicht anhalten kann, wenn das Signal für die im

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Zähler 30 enthaltene Zahl gleich dem Vorspannungs signal an der Klemme 36 ist, zählt der Zweirichtungszähler 30 weiter und*· zeigt eine Verschiebung des Bandes über den Verriegelungepunkt oder die Nullstellung hinaus. Dadurch wird ein Antriebssignal in entgegengesetzter Richtung erzeugt, .da der Zweirichtungszähler 30 eine Spannung erzeugt, die grosser ist ' als die zum Ausgleich der Vorspannung an der Klemme 36 erforderliche* Aus dem in Fig. 3 gezeigten Kurvenbild geht hervor, dass die Zahl, bei welcher das Signal vom Zwei-. richtungszähler'30 die Vorspannung an der Klemme 36 ausgleicht, die Zahl zwanzig ist. Das heisst, dass eine "Sins" in den Stufen 4 und 16 des Zählers 30 und Nullen in den übrigen Stufen sind. Eine volle Zahl wird vom Nullanzeiger \ 45 angezeigt, wenn eine "Eins" in den Stufen 32 und 8 des Zählers 30 erscheint, während die Stufen 1, 2, 4 und 16 Nullen enthalten.

Wenn der Motor mit negativer Drehrichtung anlaufen soll, wird das Stoppsignal an der Anschlussklemme 31 abgeschaltet und ein Rückwärts signal auf die Und-Glieder 57 und 58 gegeben. Da die Steuerschaltung das Eingangssignal an der Klemme 31

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abgeschaltet bat, wird das Und-Glied 57 über den Inverter 59 eingeschaltet und zwingt daher eine volle Zahl Vierzig durch die Oder-Glieder 60 und 61, wodurch der Betriebs- verst&rker 35 ein volles Umkehr signal auf den Motor gibt. Die Und-Glieder 33 werden noch einmal abgeschaltet, so dass die im Zweirichtung·zfihler 30 enthaltene Zahl nicht durch den

• Betriebsverst&rker 35 abgefUhlt sondern die Torechaltung . eingeschaltet wird und die von der Richtungs zähl schaltung . empfangenen Impulse den Zweirichtungezähler 30 auf Null surückschalten. Wenn der Zähler 30 ganz leer ist, erzeugt der Nullanseiger 45 noch einmal ein Ausgange signal, welches die Flip-Flop-Schaltung 41 zurückschaltet und die Einschaltbe - dingungen für die Und-Glieder 48 und 58 vervollständigt. Wenn der Motor die volle Geschwindigkeit erreicht hat, was durch ein an der Klemme 49 erscheinendes Signal angezeigt wird, wird die Le se -/Schreibschaltung 50 freigegeben und dadurch angezeigt, dass das Ende einer Aufzeichnungelücke erreicht ist. Ausserdem dient das Ausgange signal der Und-Schaltung 58 dazu, -eine Zahl Vierzig durch eine nicht dargestellte Verknüpfungsschaltung in den Zähler 30 zu setzen. Wenn daher

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ein Stoppsignal in umgekehrter Richtung gegeben wird, übernimmt der Zweirichtungszähler 30 die Steuerung des Betriebsverstärkers 35 und zählt wieder rückwärts von der Zahl Vierzig zur Zahl 20, die die Vorspannung an der Klemme 36 ausgleicht, wodurch der Motor zum Stehen kommt. Dieser Vorgang ist im unteren Teil der Fig. 4 dargestellt.

Auf die Klemme 36 kann eine feste Vorspannung oder eine gewählte Spannung gegeben werden, die. in direktem Verhältnis zu einer gegebenen Zahl im Zähler 30 steht. Im betrachteten Beispiel wird auf die Klemme 36 eine Spannung gegeben, die der Zahl 20 im Zweirichtungszähler 30 entspricht, wobei diese Spannung entweder fest oder aus einem Programm erzeugt sein kann, da angenommen wird, dass die gewünschte Aufzeichnungslücke 40 Tachometerimpülse breit ist. Wenn die benutzte Lückenbreite verändert werden soll, kann die Spannung an der Klemme 36 entsprechend geändert werden. Ausserdem können die Verknüpfungsglieder 34 alle aus Oder-Gliedern bestehen und so programmiert sein, dass sie bei Bedarf.für

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jede gewünschte Zahl die volle Rückwärtsgeschwindigkeit erzwingen. Eine Erhöhung der Ausgangszahl und der mittleren Nullzahl bringen jedoch eine entsprechende Erhöhung der vollen Vorwärts- und/oder Rückwärtsgeschwindig- * keit des Motors mit sich, wenn nicht eine Begrenzungsschaltung eingebaut ist. Umgekehrt senkt eine niedrigere Ausgangszahl und eine niedrigere Nullpunkt-Vor spannung die volle Motordrehzahl. Wenn sich die Verarbeitung von ganzen vollen Zahlen in der in Fig. 2 gezeigten Schaltung ändert, ändert sich normalerweise auch die Höhe der Vorspannung an der Klemme 36 entsprechend, um dieselbe Geschwindigkeit für einen .vollen Vorlauf oder Rücklauf aufrechtzuerhalten. Wenn jedoch · schnelles Rückspulen erwünscht ist, kann z. B. die in Fig. 2 gezeigte Schaltung so verändert werden, dass bei Bedarf nur eine höhere volle Zahl eingegeben wird.

Die oben beschriebene Erfindung kann bei einem Motor angewendet werden der nicht schnell genug am Nullpunkt stoppt, da die beschriebene Schaltung den Motor zum Nullpunkt

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zurückführt, wenn er darüber hinausläuft. Ausserdem ist das dargestellte und beschriebene System durich die Nullpunkt-Suchtechnik für das Arbeiten mit bei Bedarf unterschiedlich grossen Aufzeichnungslücken geeignet oder kann auch in einer Anlage betrieben werden, in welcher die · Aufzeichnungslücken sich einer Breite von Null nähern. Das W auf die Klemme 31 für eine Schreiboperation gegebene Stoppsignal wird durch die Bandsteuereinheit oder einen Rechner oder beide erzeugt. Bei einer Leseoperation führt die Information, die anzeigt, dass das Ende eines Blocks oder einer Aufzeichnung erreicht ist, dazu, dass die Bandsteuereinheit das Stoppsignal erzeugt. Dieses Ende eines Blocks wird typischerweise auf dem Band durch ein spezielles Bandzeichen gekennzeichnet.

Der verwendete Zweirichtungszähler 30 ist in vielen Versionen bekannt. Ein leicht an die Ausgangs signale der Richtungszählschaltung 40, die genauer nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird, anzupassender Zweirichtungszähler ist beschrieben in der Zeitschrift "Electronic Design" vom 16. August 1967, Seite 66.

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In Fig, 4 ist die Kurve der von der in Fig. 2 gezeigten Schaltung erzeugten Steuer spannung V(t) gegen die Bandverschiebung aufgezeichnet, d.h. , die Kanten der Aufzeichnungslücke sind allgemein bei 64 und 65 gezeigt und die Rollenimpulse sind horizontal entlang der Bezugslinie 66 aufgezeichnet. Wenn bei voller Motor geschwindigkeit in Vor- · wärtsrichtung (+) das Stoppsighal am Punkt 64 gegeben wird, schaltet jeder Rollenimpuls an der Bezugslinie 66 den Zähler 30 um eine Stelle weiter und erzeugt daher einen reduzierenden Schritt, wie es in der Geschwindigkeitskurve dargestellt ist, bis der Mittelpunkt 67 erreicht ist. Wenn der Motor umgekehrt mit voller Geschwindigkeit rückwärts läuft (-) und das Stoppsignal bei 65 gegeben wird, wird der Zähler von der vollen Zahl 40 heruntergeschaltet, bis er den in der Mitte liegenden Stillhaltepunkt 67 erreicht hat. . . . ■

Wie bereits gesagt, erzeugen die zweiphasigen Fotodioden, die in Fig. 1 dargestellt sind, Ausgangsimpulse, welche in richtungsorientierte Impulse umgewandelt werden, und zwar in der \n Fig. 2 gezeigten Richtungszählschaltung 40. Bisher

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wurden die von dieser Richtungszählschaltung 40 ausgeführten Operationen von einer einfachen Anordnung von Kippschaltungen übernommen, die auf den ersten auftretenden Impuls ansprach. Derartige Anlagen wiesen jedoch den grundlegenden Mangel auf, dass das Potential aufgrund einer ersten Information, die nach der Richtungsänderung des Motors oder während des Pendeins des Motors um einen Punkt empfangen wurde, nicht eindeutig war. Wenn eine genaue Steuerung in der Aufzeichnungslücke erreicht werden soll, muss das Zahleriausgangssignal von der Richtungszählschaltung 40 eine echte Anzeige für die Verschiebungsrichtung' sein, da sonst, gemäss nachfolgender Erklärung, die im Zweirichtungszähler enthaltene Zahl den Motor aus der Stellung kriechen oder schalten lässt, wenn die Schaltung zur Steuerung eines Motors verwendet wird. Der Zähler kann aber auch eine Zahl enthalten, die nicht die . genaue Lage des Bandes wiedergibt.

Nachfolgend werden die herkömmlichen Techniken zur Anzeige von Richtungszahlimpulsen von einem zweiphasigen Uebertrager-

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ausgang beschrieben. Wenn angenommen wird, dass die beiden Ausgangsimpulse des zweiphasigen Tachometers "A" und "B" sind, so würde bei der bisherigen Technik ein Ansteigen des Impulses A vor dem Ansteigen des Impulses B eine "Vorwärts-Schaltung" einschalten und dieser Zustand zeigt zusammen mit dem nachfolgenden gleichzeitigen Auftreten der Impulse A und B an, dass eine Vorwärtsbewegung stattgefunden hat. Die umgekehrte Reihenfolge zeigt natürlich eine Rückwär.tsbewegung an.

Fig.»6a zeigt die entsprechende Arbeitsweise einer herkömmlichen Detektor-Kippschaltung, d.h. für die erste

Hälfte der Kurve in Fig. 6a bewegt sich der Motor vorwärts und der Impuls A tritt 90 vor dem Impuls B auf. Das Auftreten des Impulses A, gefolgt vom Impuls B₁ führt zur Aufzeichnung eines Einerzahlimpulses zur Zeit Tl und · zur Speicherung einer zweiten positiven Zahl, wodurch angezeigt wird, dass der Motor das Band um zwei Schritte

verschoben hat. Zur Zeit Tl kehrt der Motor seine Drehrichtung um und beginnt eine Bewegung derart, dass die

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B-Impulse 90 vor den Α-Impulsen auftreten. Infolgedessen treten nacheinander zwei negative Zahlen auf, wodurch der Zähler zurückgeschaltet wird und anzeigt, dass das Band zur Zeit T2 richtig auf die Nullpoeition zurückgekehrt ist.

Die Fig. 6b und 6c zeigen jedoch Kurven für Umstände, in denen eine falsche Zahl aufgezeichnet und gespeichert wird. Fig. 6b zeigt genauer die Bewegung des Motors in Vorwärtsrichtung und die Aufzeichnung einer erscheinenden Zahl von plus eins zur Zeit T3, was durchaus richtig ist. Wenn jedoch nach dem Zeitpunkt T3 der Motor seine Drehrichtung umkehrt und sich so weit bewegt, dass die Impulse A und B wieder auftreten, sich aber weit genug, bewegt, um die Zahl zurückzuschalten, dann kehrt er zur Zeit T4 die Drehrichtung wieder um, läuft also wieder vorwärts und der Anstieg des Impulses A erfolgt wieder vor dem Anstieg des Impulses B, so dass eine zur Zeit T5 erscheinende

zweite Zahl aufgezeichnet wird. Wenn man jedoch die tatsächliche Verschiebung des Bandes betrachtet, wird klar,

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dass das Band zur Zeit T5 noch an der ersten Zahlposition und nicht an der zweiten steht, wie es durch die bisher üblichen Kippschaltungen angezeigt wird. Dieser Zyklus kann wiederholt werden, so dass noch ein weiterer Zahlimpule zur Zeit T6 auftritt usw. Auch zur Zeit T6 hat der Motor offensichtlich das Band immer noch erst zur ersten Position verschoben, obwohl die inzwischen angesammelte Gesamtzahl eine Verschiebung des Bandes um drei Positionen anzeigt. Wenn die Abfühlschaltung zur Steuerung der Stellung eines Motors benutzt wird, hätte der Motor zurückgeschaltet und rückwärts laufen gelassen werden müssen, um die erscheinende Gesamtzahl auf Eins zurückzubringen, wobei angenommen wird, dass Eins die gewünschte Position ist, obwohl die tatsächliche Verschiebung des Bandes unter diesen Um.ständen zwei, negative Zahlen aus dieser Position beträgt.

In Fig. 6c ist eine weitere fehlerhafte Zahlenstellung wieder gegeben. Der Motor hat sich vorwärtsbewegt und die erste Zahl aufgezeichnet, was richtig ist. Unmittelbar nach der

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Erholungszeit von A und B kehrt der Motor jedoch zur Zeit T7 seine Drehrichtung um. Obwohl der Zähler die erscheinende Gesamtzahl auf Null zurückschaltet, wenn die Impulse A und B nach der Zeit T7 erscheinen, so ist die sich ergebende tatsächliche Verschiebung des Motors nur so gross, dass er auf die Position "+1" zurückgekehrt P ist. Die erscheinende Gesamtzahl wird daher um einen

Schritt verschoben und ist demgemäss falsch. Noch einmal sei gesagt, dass bei Benutzung einer Impuls abfühl schaltung zur Motorsteuerung diese Schaltung bei Bedarf auf die Einerposition zurückgeschaltet würde. Aus den beiden Fig. 6b und 6c geht hervor, dass bei Benutzung der erfindungsgemässen Schaltung zu reinen Ueberwachungszwecken die durch die Zahlen ausgedrückte Bandposition falsch ist, d.h. im Zusammenhang mit Fig. 6b, die Ueberwachungszahl anzeigen würde, dass das Band um drei Schritte zur Zeit T6 bewegt wurde, während es in Wirklichkeit um nur einen Schritt bewegt wurde und im Zusammenhang mit Fig. 6c, dass die Ueberwachungszahl anzeigt, dass das Band zur Nullposition bewegt wurde, während es in Wirklichkeit auf der Position "+1" steht.

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Diese Zweideutigkeiten werden durch die in Fig. 5 gezeigte Schaltung korrigiert, die so ausgelegt ist, dass sie die erste nach einer Richtungsumkehrung auftretende falsche Verschiebungszahl ignoriert und sicherstellt, dass eine tatsächliche Verschiebung des Bandes stattgefunden hat, bevor eine Zahl vor- oder zurückgeschaltet wird. Somit stellt die in Fig. 5 gezeigte Schaltung eine ausfallsichere Richtungs-Verschiebungsanzeige dar. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus vier Kippschaltungen Ll - L4, die so geschaltet sind, dass bei Auftreten einer Bedingung, die bei herkömmlichen Schaltungen einen Positionsfehler hervorruft, diese Schaltung keine falschen Zahlen anzeigt. Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung ist so angeordnet, dass eine in Vorwärtsrichtung gezählte Zahl nur aufgezeichnet wird, wenn nach einem B-Impuls ein Α-Impuls folgt, ohne dass die Bedingung für einen B-Impuls vorliegt, und dann .wieder A- und B-Impulse folgen. Das heisst, wenn der B-Impulse vor dem A-Impuls anfängt, und, unter Vernachlässigung der Zustände "kein " Α-Impuls" und "kein B-Impuls", von einem Α-Impuls gefolgt wird, zur selben Zeit, in der kein B-Impuls anliegt, und wenn

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nach dieser Bedingung dann wieder Α-Impulse und B-Impulse folgen, wird vorwärts gezählt. Umgekehrt wird rückwärts gezählt, wenn ein Α-Impuls ohne einen B-Impuls auftritt, gefolgt durch einen B-Impuls ohne Α-Impuls und wenn dann wieder A-Impulse und B-Impulse auftreten.

Beim gleichzeitigen Auftreten von A- Impulsen und B-Impulsen unternimmt die in Fig. 5 gezeigte Schaltung, wie bei den bisherigen Schaltungsanordnungen immer, den Versuch, eine Zahl aufzuzeichnen. Wenn die Α-Impulse und B-Impulse jedoch auftreten, ohne dass eine der beiden Schaltungen L2 oder L4 eingeschaltet ist, so wird keine Zählbedingung erfüllt und die Schaltung zurückgestellt, d.h. , die in Fig. 5 gezeigte Schaltung zählt nur vorwärts, wenn die Schaltung L2 eingeschaltet ist, wogegen nur rückwärts gezählt wird, wenn die Schaltung L4 eingeschaltet ist. Auch wenn eine dieser beiden Schaltungen eingeschaltet ist, wird nur wirklich gezählt, wenn nach dem Einschalten einer der beiden Schaltungen L2 oder L4 die beiden Impulse A und B gleichzeitig auftreten. Erst dadurch wird das Und-Glied 70 eingeschaltet. Es muss also einmal ein

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Zahl signal auf dem Und-Giied 70 und zum anderen ein Vorwärts- oder Rückwärts- Zählimpuls vorliegen, damit die entsprechende Zahl im Zweirichtungszähler gespeichert wird. Wenn jedoch keine der beiden Schaltungen L2 oder L4 eingeschaltet ist und ein Α-Impuls und ein B-Jmpuls gleichzeitig auftreten, wird das Und-Glied 72 eingeschaltet und liefert ein Rückstellsignal über das Oder-Glied 73 auf alle Schaltungen. Die tatsächliche Aufzeichnung einer Zahl bewirkt ein Zählaufzeichnungssignal am Anschluss 75 und schaltet auch die Schaltung zurück.

Die eingeschalteten Kippschaltungen L2 und LA werden durch das gleichzeitige Fehlen der A-Irnpulse und der B-Impulse zurückgeschaltet. Eine falsche Zahl kann aufgezeichnet werden, wenn die Kippschaltungen L2 oder L4 eingeschaltet sind und eine Umkehr mit anschliessendem gleichzeitigen Auftreten von Α-Impulsen und B-Impulsen erfolgt. Die oben erwähnte Rückstellung der Kippschaltungen L2 und L4 verhindert eine Aufzeichnung dieser falschen Zahl.

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Die Folge der logischen Anweisungen, die das Auftreten eines Vorwärts- oder eines Rückwärts-Zählimpulses an einem der Anschlüsse 76 oder 77 zusammen mit einem Zählimpuls am Anschluss 78 bewirken, sind folgende:

AB fc>-AB wÄB = Vorwärts zählen und Rückstellen

AB £»AB $"AB = Rückwärtszählen und Rückstellen

Die logischen Anweisungen, die die Aufzeichnung einer Zahl verhindern und alle Kippschaltungen zurückstellen sind:

AB .2.4 = Zurückstellen (keine Zahl)
A . B.(4+2) = Zurückstellen (keine Zahl)

In diesen logischen Gleichungen stellen die Pfeile die Reihenfolge der Impulse dar. In Fig. 5 sind die logischen Bedingungen zusammen mit den einschaltenden Eingangssignalen gezeigt, die die Kippschaltungen Ll bis L4 einschalten. Die Kippschaltung Ll- wird z. B. durch das Auftreten eines B-Impulses ohne einen Α-Impuls und die Tatsache eingeschaltet, dass die

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Kippschaltung L3 zurückgestellt ist. Um die Verbindungen der dargestellten Schaltung zu vereinfachen, sind die eingeschalteten und nicht eingeschalteten Ausgänge der Kippschaltungen Ll und L3 nicht verbunden dargestellt, sondern ihre Operationsanweisungen als logische Funktionen gezeigt, d.h. das eingeschaltete oder Einerausgangssignal der Kippschaltung Ll dient als eine Einschaltbedingung für eine Und-Verknüpfung mit einem vorliegenden A-Impuls und einem fehlenden B-Impuls zum Einschalten der Kippschaltung L2, wogegen das Fehlen eines Ll-Ausgangssignales oder eines Rückstell-Ausgarigssignale.s (1) in Ver- " bindung mit derselben Impulsfolge dazu benutzt wird, die Kippschaltung L3 einzuschalten. Das einschaltende Ausgangssignal der Kippschaltung L3 (3) dient bei gleichzeitigem Auftreten mit einem B-Impuls und ohne einen Α-Impuls dazu, die Kippschaltung L4 einzuschalten, wogegen das rückstellende Aus gangs signal der Kippschaltung L3 beim Zusammentreffen mit derselben A-B-Folge dazu dient, die Kippschaltung Ll einzuschalten. Die Tatsache, dass entweder die Kippschaltung L2 oder die Kippschaltung L4 ein-

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geschaltet ist, schaltet das Und-Glied 72 ab, so dass das einzige Rückstellsignal für die Schaltung als Eingangssignal auf den Anschluss 75 geliefert wird, wenn der Zweirichtungs zähler tatsächlich die an den Klemmen 76 bis

angezeigte Zahl annimmt. Durch die mit der Schaltung verbundenen Verzögerungen ist das an den Klemmen 76 und 77 erscheinende Richtungssignal der Zahl immer vor einer tatsächlichen Zahl an der Klemme 78 gegeben. Die Bedingungen, die zum Aufzeichnen von falschen Zahlen führen würden, wie sie in den Fig. 6b. und 6c gezeigt sind, können mit'der Arbeitsweise der in Fig. 5 gezeigten Schaltung verglichen werden und dabei wird festgestellt, dass durch die in Fig. 5 gezeigte Schaltung nur die genauen die Position tatsächlich wiedergebenden Zahlen erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf.das in der Schaltung in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, das nur eine genaue Arbeitsweise innerhalb enger Toleranzen zeigen' soll. Obwohl in obiger Beschreibung eines Ausführungsbeispieles eine Lichtquelle und zweiphasige Fotodioden zur

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IS

Erzeugung der durch den Zweirichtungszähler zu verwendenden Impulse beschrieben wurde, können diese Impulse natürlich auch auf zahlreiche andere Arten erzeugt werden. Ein zweiphasiger magnetischer Rotor -Tachometer kann z. B. ebenfalls benutzt werden. Ausserdem kann eine besondere. Impuls-Erzeugungsspur auf einem Magnetband verwendet werden, wenn die Erfindung für Magnetbandoperationen oder dergleichen verwendet werden soll. -

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1) Numerische Einrichtung zur Überwachung und / oder

   Steuerung von Einstellbewegungen, insbesondere zur Adresseneinstellung von Magnetbändern gekennzeichnet durch :

   - einen richtungsempfindlichen Impulserzeuger (14), dessen Impulse die Einstellbewegungen anzeigen,

   - einen Vorwärts-Rückwärtszähler (30) zur Aufnahme der Impulse,

   - dem Zähler vorgeschaltete Mittel (41; 42) zur Sperrung der Impulse,

   - und Mittel (51 - 56; 35) zur Umwandlung des Zählerinhalts

   in ein der Einstell-Verschiebung proportionales Signal. I

   1) Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (36)

   zum Anlegen eines Vergleichssignales, das mit dem der Verschiebung des Mediums proportionale Signal verglichen wird, derart, dass als Resultat des Vergleichs ein Null-Signal entsteht, wenn der Inhalt des Vorwärts-Rückwärtszählers dem Vergleichs signal aequivalei t ist.

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   3) Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel, um einem Motor ein Steuersignal für Beschleunigung und Lauf zuzuführen, sowie Mitte], um den Motor von diesem Signal abzutrennen und ihm das durch Umwandlung des Zählerinhaltes entstandene, der Einstell -Verschiebung entsprechenden Signal zuzuführen.

   4) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichs signal so auf einen Wandler einwirkt, dass dieser dem Motor ein Signal zuführt das ihn in der einen Antrl ebs-Richtung steuert, und dass der Motors in entgegengesetzten Richtung angetrieben wird, wenn dem Wandler kein Eingangssignal zugeführt wird.

   5) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet durch einen Verstärker (35), logische Verknüpfungsmittel (33; 34; 51-56) die dem Verstärker ein Signal zuführen, das der Zählstellung · des Vorwärts-Rückwärtszählers (30) entspricht, Mittel um den Verstärker ein entgegengesetztes Signal vorbestimmter Grosse zuzuführen so, dass das Signal am Ausgang (38) des Verstärkers die Eins tell-V er Schiebung gegenüber derjenigen Position anzeigt, die dem Vergleichs signal entspricht.

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