DE1901809B2 - Steuerschaltung fuer den vorwaerts/rueckwaerts-antrieb mit stillsetzung des antriebes eines magnetbandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für den Vorwärts/Rückwärts-Antrieb mit Stillsetzung des Antriebes eines Magnetbandes an einer Einstellposition im aufzeichnungsfreien Abstand zwischen zwei Aufzeichnungsabschnitten durch eine Bandantrieb^c.roUe. die nach Einleitung eines Bremsvorganges bei Betriebsgeschwindigkeit durch einen Sollwert/Istwert-Vergleich mit von der Einstellposition und der Bandtransportlänge ableitbaren Spannungs-Analogwerien entgegengesetzter Vorzeichen einstellbar ist, mit einem durch eine Sollwert-Spannung voreinstellbaren Operationsverstärker und einem abhängig vom Vorwärts/Rückwärts-Antrieb in Vorwärls/Rückwärts-Richtung einstellbaren,die Bandtransportlänge erfassenden Digitalzähler, der durch einen ü/4-Wandler über den Operationsverstärker mit dem Antriebsmotor der Bandantriebsrolle verbunden ist.

Es ist bekannt (lournal Brit. Ire, September 1963, Seiten 199 bis 202), den Elektromotor für die Positionierung eines Einstellgliedes in einem Servosystem anzuordnen, daß er durch einen Operationsverstärker gesteuert wird, dem Analogspannungen zügeführt werden, die der gewünschten Einstellposition und der zurückgelegten Weglänge des Einstellgliedes entsprechen. Durch das Servosystem wird das Einstellglied an einer gewählten Position dann stillgesetzt, wenn durch die Summierung der dem Operationsverstärker zugeführten Spannungs-Analogwerte ein vorgegebener Endbetrag erreicht wird.

Es ist ferner bekannt (US-PS 29 26 335), die Länge und die Richtung des Transportweges eines Magnetbandes durch Magnetbandmarkierungen zu erfassen, die am Magnetband abgefühlt und durch einen Richtungsdetektor einem in zwei Richtungen einstellbaren Digitalzähler zueeführt werden.

Durch die bekannten Einrichtungen ist es möglich, für die Positionierung eines Einstellgliedes erforderliche Meßdaten mit vorgegebenen Positionierungsdaten so zu vergleichen, daß eine möglichst genaue Positionierupg des Einstellgliedes durchgeführt werden kann. Die bekannten Einrichtungen sind jedoch nicht für den Betrieb mit einer Steuerschaltung geeignet, durch welche ein Magnetband in die für den Schreib/Lesebetrieb erforderlichen Positionen in aufzeichnungsfreien Abständen zwischen jeweils zwei Aufzeichnungsabschnitten eingestellt werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung für den Vorwärts/Rü.kwärts-Antrieb eines Magnetbandes mit Stillsetzung des Antriebes in einem aufzeichnungsfreien Abstand zwischen zwei Aufzeichnungsabschnitten so auszubilden, daß die Länge des aufzeichnungsfreien Abschnitts und die Magnetbandposition im aufzeichnungsfreien Abschnitt bei Stillsetzung des Antriebes wählbar sind.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der in zwei Richtungen einstellbare Digitalzähler mit einer Rückstellschaltung verbunden ist, die beim Erreichen einer dem Ende des aufzeichnungsfreien Abstandes entsprechenden Zählstellung den Digitalzähler bei Vorwarts-Antrieb in eine vorgegebene Anfangsstellung und bei Rückwärts Antrieb in eine vorgegebene Endstellung zurückführt.

Eine Einrichtung der genannten Art hat den Vorteil, daß die Spannungswerte, die einerseits die zu erreichende Einstellposition innerhalb eines aufzeichnungsfreien Abschnitts des Magnetbandes und andererseits die von einem Bezugspunkt ausgehende Bandtransportlänge kennzeichnen, wahlweise eingestellt werden können. Durch die Rückstellung des Digital/ählers in eine vom Vorwärts/Rückwärts-Antrieb abhängige Ausgangsstellung (0; 40) erreicht der Digitalzähler bei einer vorgegebenen Zählstellung, sowohl b?i Vorwf rts- als auch Rückwärts-Antrieb des Magnetbandes die Sollposition, durch welche das Magnetband innerhalb des aufzeichnungsfreien Abschnitts stillgesetzt wird. Diese Position bestimmt die Bandlänge, die bei einem nachfolgenden Anlauf des Magnetbandes für das Erreichen der Sollgeschwindigkeit am Ende des aufzeichnungsfreien Abschnitts zur Verfugung steht. Für diese Bandlänge ergeben sich verschiedene Werte, abhängig von ^en Betriebskennddten einer Magnetbandeinheit. Es ist daher ohne großen Aufwand möglich, durch eine geeignete Auswahl der Betriebsparameter der Steuerschaltung diese an die Betriebskenndaten einer Magnetbandeinheit anzupassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

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,

Fig. 3 eine Kurve, in dir die Motorgeschwindigkeit bezüglich der Verschiebung eines Magnetbandes aufgezeichnet ist. Aus dieser Abbildung ist besonders klar au ersehen, wie die vorliegende Anlage einen Abstand zwischen zwei Aufzeichnungen steuert,

Fig.4 ein Spannungs-/Zeitdiagramm, aus welchem hervorgeht, wie die Steuerspannung für die Rollen mit der erfundenen Anlage gesteuert werden kann,

F i g. 5 das Schaltbild eines Richtungs-Abfühlgerätes, das Zählimpulse in beiden Richtungen von einem

19 Ol 809

zweiphasigen Photoübertrager/Tachometer liefern kann und

F i g. 6 ein Zeit-Impulsdiagramm, das die Arbeitsweise der in F i g. 5 gezeigten in zwei Richtungen arbeitenden Impuls-Generatorschaltung zeigt

Fig. 1 zeigt ein Gesamtblocksrhaltbild eines Anwendungsbeispieies der vorliegenden Anlage auf eine Bandantriebssteuerung. Die Steuerschaltung 10 gibt ein Ausgangssignal an die Leistungssteuerung 11, d:e 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 S tar^/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 aufweisen 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 verschiebungsoriemiert 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 F i g. 1 dargestellt wird, steuert die Steuerschaltung 10 genau die Stellung des Motors, kann aber auch genau so leicht lediglich zur Überwachung der Bandstellung verwendet werden. Diese Steuerschaltung 10 ist in F i g. 2 genauer dargestellt und wird später im einzelnen beschrieben. Das Eingangskommandosignal für diese Steuerschaltung 10 kann von einem Rechner oder auch automatisch durch eine andere Schaltung der Banikteuereinheit oder von beiden erzeugt werden. Wenn ein Stoppsignal auf die Steuerschaltung 10 gegeben wurde, fragt 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 Tachometerscheibe 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 Steuersignals 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 ßezugswert die Steuerspannung V(t) abnimmt als Funktion der Bewegung d^r Rolle und damit auch der Bewegung des Magnetbandes, bis der Motor schließlich die Nullstellung erreicht, in welcher die Sieuerspannung gleich Null ist. Da die Steuerschaltung 10 sowohl mit Hilfe des Signals von der zweiphasigen Fotodiode 14 in beiden Drehrichtungen

ίο bestimmt wird als auch die Fähigkeit des 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 Verriegelungs- oder Nullpunkt ein.

Wenn ein Eingangskommando anzeigt, daß die Bandeinheit in irgend einer Richtung anlaufen soll, gibt die Steuerschaltung 10 ein Signal tür volle Geschwindigkeit auf die Leitungssteuerungsschaltung 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 die Bandsteuereinheit gegeben werden kann. Durch diese asynchrone Problemlösung wird die Länge einer Aufzeichnungslükke 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 mit und den Digital-Analog-Umsetzer 15 eine typische Rückkopplungsstufe für eine Servo-Rückkopplungsanlage bildet.

Zusammenfassend: Wenn ein Startkommandosignal auf die Steuerschaltung 10 gegeben wird, wird eine Spannung an die Leistungssteuerung 11 angelegt und dadurch eine Beschleunigung bis zur vollen Geschwindigkeit des Bandantnebsmotors 12 bewirkt. Mit Hilfe des Tachometers und der Fotodiode 14 sowie des Digital-Analog-Umsetzers 15 hält die Schaltung 11 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 10 in Form von Signalen eingegeben werden kann oder auch ein fester Bezugspunkt sein kann, d. h., wenn die Steuerschaltung 10 so geschähet 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 nor-

19 Ol

malerweise durch eine im Zähler enthaltene Zwischenzahl dargestellt. Das Ausgangssignal dieses Zählers kann zur reinen Anzeige der physikalischen Lage des Bandes oder auch zur direkten Steuerung des Anlaufs oder Stoppen des Bandantriebsmotors verwendet werden. Diese Betriebsart ist in F i g. 1 gezeigt.

In F i g. 3 ist die Beziehung der Motorgeschwindigkeit zur tatsächlichen Verschiebung eines Magnetbandes unter besonderer Berücksichtigung einer gegebenen Aufzeichnungslücke gezeigt. Kurve 19 zeigt an, daß der Motor mit voller Geschwindigkeit läuft, bis bei der Linie 21 ein Stoppkommandosignal 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 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 F i g. 3 ist zu beachten, daß die Aufzeichnungslücke für das vorwärts laufende Band bei der Bezugslinie 25 endet, wogegen sie für das rückwärts laufende Band bei der Bezugslinie 21 endet.

Am Anfang kann in dem Zweirichtungszähler 30 jede beliebige 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 30 enthaltene Zahl über die Und-Glieder 33 und die entsprechenden verknüpfenden Schaltglieder 34. die aus Inverlern und Oder-Schaltungen bestehen, geleitet, um als Eingangssignal für einen Betriebsverstärker 35 summiert zu werden. Das Ergebnis dieser Summierung wird mn einem auf den Anschluß 36 gegebenen vorspannenden Eingangssignal, das eine Funktion 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 Ausgangssignals 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 eines Stoppsignals an der Klemme 31 wird über die Flip-Flop-Schaltung 41 die Torschaltung 42 so eingeschaltet daß sie Impulse von der Richtungszählschaltung 40 auf den Zweinchtungszähler 30 leitet. Wie genauer aus der nachfolgenden Beschreibung der F i g. 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 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-Ausgangssignal an der Klemme 38 zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt nimmt dann auch die Bewegung des Motors ab.

Das Eingangskomrnandosignal, welches anzeigt, daß das Band sich zu bewegen beginnt, führt zu einem Abfallen des Stoppsignals 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 Ausgangssignal der Schaltungen 34 gleich Null ist, erzeugt der Betriebsverstärker 35 ein Ausgangssignal an der Klemme 38, das den Bandantriebsmotor auf die volle Vorwärtsgeschwindigkeit beschleunigen und diese nach Erreichen einhalten läßt. Obwohl das Ausgangssignal des Zweirichtungs/ählers 30 vom Betriebsverstärker 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 Richtungszählschaltung 40 durchlaufen und den Zähler 30 weiterschalten. In dem vorliegenden Beispiel wird der Zähler 30 schließlich auf Vierzig vorgeschaltet, seine volle Kapazität. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Nullanzeiger 45 ein Ausgangssignal, das die Flip-Flop Schaltung 41 zurück- und die Torschaltung 42 abschaltet. Da das Vorwärtssignal bereits anliegt, wird durch das Ausgangssignal vom Nullanzeiger 45 die Einschaltbedingung des Und-Gliedes 46 erfüllt, das den Zweirichtungszähler 30 auf Null zurückschaltet.

Ein vom Nullanzeiger 45 aufgenommenes Ausgangs signal der Richtungszählschaltung 40 stellt ein Eingangssignal für das Und-Glied 48 dar. Das andere Eingangssignal kommt von dem in F i g. 1 gezeigten Digital-Analog-Wandler 15 auf die Klemme 49 und zeigt an, daß der Motor noch innerhalb der Toleranzen mit voller Geschwindigkeit läuft. Das Ausgangwgnal 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 50 ein Ausgangssignal ab. welches 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 Ausgangssignal 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 sollm 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 33 eingeschaltet. Am Anfang kann der Betriebsverstärker 35 keinen Unterschied zum vorherigen Betrieb mit volle.· 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 Ausgangssignale der Schaltungen

19 Ol

30

34 gegen die ausgleichende Vorspannung an der Klemme 36 summiert, so daß der Betriebsverstärker 35 anfängt, das Kömmandosignal an der Klemme 38 fur 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 Zahl der Stufen im Zweirichtungszähler 30 stehen.

Wenn der Motor nicht anhalten kann, wenn das Signal für die im Zähler 30 enthaltene Zahl gleich dem Vorspannungssignal an der Klemme 36 ist. zählt der is Zweinchtungszähler 30 weiter und zeigt eine Verschiebung des Bandes über den Vemegelungspunkt oder die Nullstellung hinaus. Dadurch wird ein Antriebssignal in entgegengesetzter Richtung erzeugt, da der Zweirichtungszähler 30 eine Spannung erzeugt, die größer ist als μ die zum Ausgleich der Vorspannung an der Klemme 3b erforderliche. Aus dem in F i g 3 gezeigten Kurvenbild geht hervor, daß die Zahl, bei welcher das Signal vom Zweirichtungszähler 30 die Vorspannung an der Klemme 36 ausgleicht, die Zahl zwanzig ist. Das heißt, * daß eine »Eins« in den Stufen 4 bis 16 des Zählers 30 und Nullen in den übrigen Stufen sind. Eine volle Zahl wird vom Nullanzeigcr 4S 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 de Motor mit negativer Drehrichtung anlaufen soll, wird das Stoppsignal an der Anschlußklemme 31 abgeschaltet und ein Rückwärtssignal aiii die IJnd-Gl.eder 57 und 58 gegeben. Da die Steuerschaltung das Eingangsglied an der Klemme 31 abgeschaltet hat. wird das Und-Glied 57 über den Inverter 54 eingeschaltet und zwingt daher eine volle Zahl Vierzig durch die Oder-Glieder 60 und 61. wodurch der Betnehsverstärker 35 ein volles '.Jmkehrsignal auf den Motor gibt. Die Und-Glieder 33 werden noch einmal 4< > abgeschaltet, so daß die im Zweinchtungszähler M) enthaltene Zahl nicht durch den Betriebsverstarker Λ abgefühlt, sondern die Torschaltung 42 eingeschaltet wird und die von der Richtungszählschaltung 4U empfangenen Impulse den Zweirichtungszähler 30 aut Null zurückschalten. Wenn der Zähler 30 ganz leer ist. erzeugt der Nullanzeiger 45 noch einmal ein Ausgangssignal, welches die Flip-Flop-Schaltung 41 zurückschaltet und die Einschaltbedingungen für die Und-Glieaer 48 und 58 vervollständigt. Wenn der Motor die volle Geschwindigkeit erreicht hat. was durch ein an aer Klemme 49 erscheinendes Signal angezeigt wird.^wird die Lese-/Schreibschaltung 50 freigegeben und dadurch angeze_lgt, daß das Ende einer Aufze.chnungslücke erreicht ist. Außerdem dient das Ausgangssigna! der Und-Schaltung 58 dazu, eine Zahl Vierzig durch eine nicht dargestellte Verknüpfungsschaltung in den Zahler 30 zu setzen. Wenn daher em Stoppsignal in umgekehrter Richtung gegeben wird. ^Qbe™™£j£ Zweirichtungszähler 30 die Steuerung des B^et™^eDSTV stärkers 35 und zählt wieder rückwärts von der /.am 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 Hg'

: Klemme 36 kann eine feste Vorspannung oder eine gewählte Spannung gegeben werden, die in direktem Verhältnis zu einer gegebenen Zahl im Zahler 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 Tachorneterimpulse 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 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 Rückwärtsgeschwindigkeit des Motors mit sich, wenn nicht eine Begrenzungsschaltung eingebaut ist. Umgekehrt senkt eine niedrigere Ausgangszahl und eine niedrigere Nullpunkt-Vorspannung die volle Motordrehzahl. Wenn sich die Verarbeitung von ganzen vollen Zahlen in der in F i g. 2 gezeigten Schaltung ändert, ändert sich normalerweise auch die Höhe der Vorspannung an der Klemme 36 entsprechend, um dieselbe Geschwindigkeit für einen vollen Vortauf oder Rücklauf aufrechtzuerhalten. Wenn jedoch schnelles Rückspulen erwünscht ist, kann z. B. die in F i g. 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 zurückführt, wenn er darüber hinaus läuft. Außerdem ist das dargestellte und beschriebene System durch 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 auf die Klemme 31 für eine Schreiboperation gegebene Sluppsignal 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 derr Band durch ein spezielles Bandzeichen gekennzeichnet. Der verwendete Zweirichtungszähler 30 ist in vieler Versionen bekannt. Ein leicht an die Ausgangssignale der Richtungszählschaltung 40, die genauer nachfolgenc im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird anzupassender Zweirichtungszähler ist beschrieben ii der Zeitschrift »Electronic Design« vom 16. Augus 1967. Seite 66.

In F i g. 4 ist die Kurve der von der in F i g. 2 gezeigte! Schaltung erzeugten Steuerspannung V(t) gegen dii Band verschiebung aufgezeichnet, d. h., die Kanten de Aufzeichnungslücke sind allgemein bei 64 und 6: gezeigt und die Rollenimpulse sind horizontal entlan: der Bezugslinie 66 aufgezeichnet. Wenn bei volle Motorgeschwindigkeit in Vorwärtsrichtung { + ) da Stoppsignal am Punkt 64 gegeben wird, schaltet jede Rollenimpuls an der Bezugslinie 66 den Zähler 30 ur eine Stelle weiter und erzeugt daher einen reduzierer den Schritt, wie es in der Geschvindigkeitskurv dargestellt ist. bis der Mittelpunkt 67 erreicht ist. Wen der Motor umgekehrt mit voller Geschwindigke rückwärts lauft (-) und das Stoppsignal bei 65 gegebe wird, wird der Zähler von der vollen Zahl 4

609 583 1

6o

- h

19 Ol 809

10

heruntergeschaltet, bis er den in der Mitte liegenden Stillhaltepunkt 67 erreicht hat.

Wie bereits gesagt, erzeugen die zweiphasigen Fotodioden, die in F i g. 1 dargestellt sind, Ausgangsimpulse, welche in richtungsorientierte Impulse umgewandelt werden, und zwar in der in F i g. 2 gezeigten Richtungszählschaltung 40. Bisher wurden die von dieser Richtungszählschaltung 40 ausgeführten Operationen von einer einfachen Anordnung von Kippschalbetrachtet, wird klar, daß das Band zur Zeit 75 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 Zahlimpuls zur Zeit 76 auftritt usw. Auch zur Zeit Γ6 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

tungen übernommen, die auf den ersten auftretenden io Wenn die Abfühlschaltung zur Steuerung der Stellung

Impuls ansprach. Derartige Anlagen wiesen jedoch den '— ^w ' * -■=--' ■--■—'— <·*-'—-.-""Uj.

grundlegenden Mangel auf, daß das Potential aufgrund einer ersten Information, die nach der Richtungsänderung des Motors oder während des Pendeins des Motors eines Motors benutzt wird, hätte der Motor zurückgeschaltet und rückwärts laufen gelassen werden müssen, um die erscheinende Gesamtzahl auf Eins zurückzubi in gen. wobei angenommen wird, daß Eins die gewünschte

hib d

um einen Punkt empfangen wurde, nicht eindeutig war. 15 Position ist. obwohl die tatsächliche Verschiebung des

Wenn eine genaue Steuerung in der Aufzeichnungsluk ke erreicht werden soll, muß das Zahlenausgangssignal von der Richtungszählschaltung 40 eine echte Anzeige für die Verschiebungseinrichtung sein, da sonst, gemäß nachfolgender Erklärung, die im Zweirichtungszähler enthaltene Zahl den Motor aus der Stellung kriechen oder schalten läßt, wenn die Schaltung /ur 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 Übertragerausgang beschrieben. Wenn angenommen wird, daß die beiden Ausgangsinipulse des Bandes unter diesen Uniständen zwei negative Zahlen aus dieser Position beträgt.

in Fig.bc ist eine weitere fehlerhafte Zahlenstellung wiedergegeben. Der Motor hai sich vorwärtsbewegt

und die erste Zahl aufgezeichnet, was richtig ist. Unmittelbar nach der Erholungszeit von A und B kehrt der Motor jedoch zur Zeit 77 seine Drehrichtung um. Obwohl der Zähler die erscheinende Gesamtzahl auf Null zurückschaltet, wenn die Impulse A und ßnach der

Zeit 77 erscheinen, so ist die sich ergebende tatsächliche Verschiebung des Motors nur so groß, daß er auf die Position »+I« zurückgekehrt ist. Die erscheinende Gesamtzahl wird daher um einen Schritt verschoben und ist demgemäß falsch. Noch einmal sei

zweiphasigen Tachometers »A« und »ß« sind, so würde 30 gesagt, daß bei Benutzung einer Impulsabfühlschaltung

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 Rückwärtsbewegung

Fig. ba zeigt die entsprechende Arbeitsweise einer kKhl dh fü di

zur Motorsteuerung diese Schaltung bei Bedarf auf die Einerposition zurückgeschaltet würde. Aus den beiden F ι g. 6b und 6c geht hervor, daß bei Benutzung der erfindungsgemäßen Schaltung zu reinen Überwachungszwecken die durch die Zahlen ausgedrückte Bandposition falsch ist. d. h. im Zusammenhang mit Fig. 6b. die Überwachungszahl anzeigen würde, daß das Band um drei Schritte zur Zeit 76 bewegt wurde, während es in Wirklichkeit nur um einen Schritt bewegt

herkömmlichen Detektor-Kippschaltung, d.h. für die 40 wurde und im Zusammenhang mit F1 g. 6c. daß die erste Hälfte der Kurve in F i g. 6a bewegt sich der Motor Überwachungszahl ansteigt, daß das Band zur Nullposivorwärts. und der impuls A tritt 90" vor dem impuls B tion bewegt wurde, während es in Wirklichkeit auf der

Position »+1« steht.

Diese Zweideutigkeiten werden durch die in F1 g-

vorärts, u p p

auf. Das Auftreten des Impulses A, gefolgt vom Impuls B, führt zur Aufzeichnung eines Einerzahlimpulses zur

Zeit 71 und zur Speicherung einer zweiten positiven 45 gezeigte Schaltung korrigiert, die so ausgelegt ist Zahl, wodurch angezeigt wird, daß der Motor das Band ' . . _. .

um zwei Schritte verschoben hat. Zur Zeit 71 kehrt der Motor seine Drehrichtung um und beginnt eine Bewegung derart, daß die B-Impulse 90° vor den /4-lmpulsen auftreten. Infolgedessen treten nacheinander zwei negative Zahlen auf, wodurch der Zähler zurückgeschaltet wird und anzeigi, daß das Band zur Zeit 72 richtig auf die Nullposition zurückgekehrt ist.

Die F i g. 6b und 6c zeigen jedoch Kurven für Umstände, in denen eine falsche Zahl aufgezeichnet und gespeichert wird. F i g. 6b zeigt genauer die Bewegung des Motors in Vorwärtsrichtung und die Aufzeichnung einer erscheinenden Zahl von plus eins zur Zeit 73, was durchaus richtig ist. Wenn jedoch nach dem Zeitpunkt 73 der Motor seine Drehrichtung umgekehrt 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 74 die Drehrichtung wieder um, läuft also wieder vorwärts, und

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 F i g. 5 gezeigte Schaltung eine ausfallsichere Richtungs-Verschiebungsanzeige dar. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus vier Kippschaltungen Ll-£.4. die so geschaltet sind, daß bei Auftreten einer Bedingung, die bei herkömmli-

chen Schaltungen einen Positionsfehler hervorruft diese Schaltung keine falschen Zahlen anzeigt Die in F i g. 5 gezeigte Schaltung ist so angeordnet daß eine in Vorwärtsnchtung gezählte Zahl nur aufgezeichnet wird, wenn nach einem ß-Impuls ein Α-Impuls folgt ohne daß

die Bedingung für einen ß-Impuls vorliegt und dann wieder Λ- und B-Impulse folgen. Das heißt, wenn der B-Impuls vor dem A-Impuls anfängt, und, unter Vernachlässigung der Zustände »kein Λ-Impuls« und »kein ß-Impuls«, von einem Α-Impuls gefolgt wird, zur

der Anstieg des Impulses A erfolgt wieder vor dem 65 selben Zeit, in der kein Ö-Impuls anliegt, und wenn nach

Anstieg des Impulses B, so daß eine zur Zeit 75 dieser Bedingung dann wieder Α-Impulse und ß-lmpul-

erscheinende zweite Zahl aufgezeichnet wird. Wenn se folgen, wird vorwärts gezählt Umgekehrt wird

man jedoch die tatsächliche Verschiebung des Bandes rückwärts gezählt wenn ein Α-Impuls ohne einen

19 Ol

ß-lmpuls auftritt, gefolgt durch einen ß-lmpuls ohne Α-Impuls und wenn dann wieder /4-Impulse und ß-Impulse auftreten.

Beim gleichzeitigen Auftreten von A-lmpulsen und ß-lmpulsen unternimmt die in Fig.5 gezeigte Schaltung, wie bei den bisherigen Schaltungsanordnungen immer, den Versuch, eine Zahl aufzuzeichnen. Wenn die Α-Impulse und S-Impulse jedoch auftreten, ohne daß eine der beiden Schaltungen L 2 oder L 4 eingeschaltet ist, so wird keine Zählbedingung erfüllt und die Schaltung zurückgestellt, d. h., die in F i g. 5 gezeigte Schaltung zählt nur vorwärts, wenn die Schaltung L 2 eingeschaltet ist, wogegen nur rückwärts gezählt wird, wenn die Schaltung L 4 eingeschaltet ist. Auch wenn eine dieser beiden Schaltungen eingeschaltet ist, wird nur wirklich gezählt, wenn nach dem Einschalten einer der beiden Schaltungen L 2 oder /. 4 die beiden Impulse A und B gleichzeitig auftreten. Erst dadurch wird das Und-Glied 70 eingeschaltet. Es muß also einmal ein Zahlsignal auf dem Und-Glied 70 und zum anderen ein Vorwärts- oder Rückwärts-Zählimpuls vorliegen, damit die entsprechende Zahl im Zweirichtungszähler gespeichert wird. Wenn jedoch keine der beiden Schaltungen L 2 und L4 eingeschaltet ist und ein Α-Impuls und ein ß-lmpuls 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 Zahlaufzeichnungssignal am Anschluß 75 und schaltet auch die Schaltung zurück.

Die eingeschalteten Kippschaltungen L 2 und L 4 werden durch das gleichzeitige Fehlen der A-Impulse und der ß-Impulse zurückgeschaltet. Eine falsche Zahl kann aufgezeichnet werden, wenn die Kippschaltungen L2 oder LA eingeschaltet sind und eine Umkehr mit anschließendem gleichzeitigen Auftreten von A-Impulsen und ß-lmpulsen erfolgt. Die obenerwähnte Rückstellung der Kippschaltungen L 2 und L 4 verhindert eine Aufzeichnung dieser falschen Zahl.

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:

45

Aß— Aß— AB = Vorwärtszählen und Rückstellen Aß—Aß— Aß = Rückwärtszählen und Rückstellen

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

Aß ·_2 · 4 = Zurückstellen (keine Zahl)

A . β (4+ 2) = Zurückstellen (keine Zahl)

In diesen logischen Gleichstellungen stellen die Pfeile die Reihenfolge der Impulse dar. In Fig.5 sind die logischen Bedingungen zusammen mit den einschaltenden Eingangssignalen gezeigt, die die Kippschaltungen L 1 bis L 4 einschalten. Die Kippschaltung L1 wird z. B. durch das Auftreten eines ß-Impulses ohne einen Α-Impuls und die Tatsache eingeschaltet, daß die Kippschaltung L 3 zurückgestellt ist. Um die Verbindungen der dargestellten Schaltung zu vereinfachen, sind die eingeschalteten und nicht eingeschalteten Ausgänge der Kippschaltungen L\ und L 3 nicht verbunden dargestellt, sondern ihre Operationsanweisungen als logische Funktionen gezeigt, d.h. das eingeschaltete oder Einerausgangssignal der Kippschaltung L1 dient als eine Einschaltbedingung für eine Und-Verknüpfung mit einem vorliegenden Α-Impuls und einem fehlenden ß-lmpuls zum Einschalten der Kippschaltung L 2, wogegen das Fehlen eines L 1-Ausgangssignals oder eines Rückstell-Ausgangssignals (1) in Verbindung mit derselben Impulsfolge dazu benutzt wird, die Kippschaltung L 3 einzuschalten. Das einschaltende Ausgangssignal der Kippschaltung L 3 (3) dient bei gleichzeitigem Auftreten mit einem ß-lmpuls und ohne einen A-lmpuls dazu, die Kippschaltung L 4 einzuschalten, wogegen das rückstellende Ausgangssignal der Kippschaltung Ll beim Zusammentreffen mit derselben A-ß-Folge dazu dient, die Kippschaltung L 1 einzuschalten. Die Tatsache, daß entweder die Kippschaltung L 2 oder die Kippschaltung IA eingeschaltet 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 Zweirichtungszähler tatsächlich die an den Klemmen 76 bis 78 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 F i g. 6b und 6c gezeigt sind, können mit der Arbeitsweise der in F i g. 5 gezeigten Schaltung vergliche·; werden, und dabei wird festgestellt, daß durch die in F i g. 5 gezeigte Schaltung nur die genauen die Position tatsächlich wiedergebenden Zahlen erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das in der Schaltung in F i g. 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 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

19 Ol

Patentanspruch:

Steuerschaltung für den Vorwärts/Rückwärts-Anv trieb mit Stillsetzung des Antriebes eines Magnetbandes an einer Einstellposition mit aufzeichnungsfreien Abstand zwischen zwei Aufzeichnungsabschnitten durch eine Bandantriebsrolle, die nach Einleiten eines Bremsvorgan^es bei Betriebsgeschwindigkeit durch einen Sollwert/Istwert-Vergleich mit von der Einstellposition und der Bandtransportlänge ableitbarer, Spannungs-Analogwerten entgegengesetzter Vorz eichen einstellbar ist, mit einem durch eine Sollwertspannung voreinstellbaren Operationsverstärker urd einem unabhängig vom Vorwärts/Rückwärts-Antrieb in Vorwärts/ Rü^kwärts-Richtung einstellbi ren, die Bar.dtrans-.: portlänge erfassenden Digitalzähler, der durch einen D//4-WandIer über den Operationsverstärker mit dem Antriebsmotor der Bandantriebsrolle verbunden ist, dadurch gekenn;'.eichnet, daß der in zwei Richtungen einstellbare Digitalzähler (30) mit einer Rückstellschaltung (40, 41, 42, 45, 46, 58) verbunden ist, die beim Erreichen einer dem Ende des aufzeichnungsfreien Abstandes entsprechenden Zählstellung den Digitalzähler bei Vorwärts-Antrieb in eine vorgegebene Anfangs stellung (0) und bei Rückwäm-Antrieb in eine vorgegebene Entstellung (40) zurückführt.