DE2020272B2

DE2020272B2 - Einrichtung zur Drehzahlregelung der Spulenantriebsmotore eines Magnetbandaufzeichnungsgerätes

Info

Publication number: DE2020272B2
Application number: DE2020272A
Authority: DE
Inventors: Cecil Ray Gilbreath; Henry T. Ray
Original assignee: Geo Space Corp
Current assignee: Geospace Technologies LP
Priority date: 1969-06-19
Filing date: 1970-04-25
Publication date: 1974-03-28
Also published as: US3606198A; FR2046891A1; FR2046891B1; DE2020272A1

Description

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bekannte Einrichtung ist jedoch nicht zur Drehzahl- an den Ausgängen bestimmter Schaltglieder nach

regelung von Spulenantriebsmotoren für Magnet- F i g. 2 auftreten. ..,-,. -_u

bandaufzeichnungsgera'te gedacht, sie wäre für diesen Pie Bandtransporteinrichtung und die Einrichtung

Zweck auch nicht geeignet, da eine Möglichkeit zur zur Drehzahlregelung der Spulenantriebsmotore sind

Erfassung der tatsächlichen Bandgeschwindigkeit 5 in einem Gehäuse 9 untergebracht. Eine Bandvorrats-

nicht vorgesehen ist. spule 10 und eine Bandaufwickelspule 12 sind oben-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, falls im Gehäuse 9 untergebracht. Mehrere Führungseine Einrichtung für Magnetbandaufzeichnungsgeräte rollen 14 ermöglichen, daß das Magnetband 15 entzu schaffen, die bei geringem technischen Aufwand weder von der Spule 10 oder von der Spule 12 m eine exakte lineare Drehzahlregelung für die Spulen- io einer Richtung nach vorwärts oder rückwärts bewegt antriebsmotore liefert. Die Erfindung geht dabei aus wird, wie dies durch den Pfeil in der Fig. 2 angedeuvon einer Einrichtung zur Drehzahlregelung der Spu- tet ist. Das Band 15 läuft an einem magnetischen Ienantriebsmotore eines Magnetbandaufzeichnungs- Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf 16 vorbei. Die gerätes mit einem die Geschwindigkeit des Magnet- beiden Spulen 10 und 12 können von einem einzigen bandes ermittelnden Tachometer, dessen abgegebener 15 Elektromotor aus angetrieben werden, zweckmäßi-Wechselstrom in einer Vergleichseinrichtung mit gerweise werden jedoch zwei Elektromotore 17, 18 einem Bezugssignal verglichen wird, und mit einer verwendet. Der Motor 17 treibt dann die Vorrats-Motorerregerschaltung, die in Abhängigkeit von dem spule. 10 und der Motor 18 die Aufwickelspule 12 an. Vergleichssignal die Spulenantriebsmotore steuert. Zur Feststellung der liner en Geschwindigkeit des Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist eine derartige 20 Bandes 15 bei der Bewegung von der einen Spule auf Einrichtung erfindungsgemäß so ausgeführt, daß das die andere ist ein herkömmliches Tachometer 20 vor-Wechselstromsignal des Tachometers durch eine gesehen, das eine Scheibe 22 mit gleichmäßig Schaltung in ein schwankendes Gleichspannungs- über den Umfang verteilten Löchern besitzt. Die signal umgeformt und in der Vergleichseinrichtung Scheibe 22 erzeugt in Verbindung mit einer Lichtdem als Bezugssignal verwendeten sägezahnförmigen 25 quelle 24 und einer Fotozelle 26 ein Wechselstrom-Signal eines Sägezahngenerators überlagert wird und signal 28, dessen Augenblicksfrequenz direkt propordaß die Vergleichseinrichtung, wenn die Sägezahn- tional der augenblicklichen Unearen Geschwindigkeit spannung die schwankende Gleichspannung über- des Bandes 15 ist. Dieses Wechselstromsignal 28 soll schreitet, einen Impuls abgibt, dessen Impulsbreite mit der Amplitude eines Normsignals verglichen werder Dauer der Überschreitung entspricht. 30 den, dessen Frequenz in Abhängigkeit von der ge-

Der entscheidende Vorteil der vorliegenden Erfin- wünschten linearen Geschwindigkeit des Bandes 15 dung gegenüber den bekannten Einrichtungen zur bestimmt ist. Der Vergleich mit dem Normsignal wird Drehzahlregelung der Spulenantriebsmotore bei Ma- in folgender Weise durchgeführt: Das Wechselstromgnetbandaufzeichnungsgeräten besteht vor allem in signal 28 wird zuerst in einer Begrenzerschaltung 30 der Einfachheit der verwendeten Vergleichseinrich- 35 verstärkt und begrenzt, damit ein eine Rechteckkurtung. Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung venform aufweisendes Signal 32 entsteht. Dieses Steines "ägezahnförmigen Signals als Bezugssignal gnal 32 wird dann in einem Differenzierglied 34 diffeüber einen weiten Regelbereich eine äußerst lineare renziert und in einer Anzeigevorrichtung 36 zur AnAbhängigkeit zwischen der dem Motor zugeführten zeige gebracht, die nur die positiven Spitzen 38 Leistung und der Änderung der Bandgeschwindig- 40 durchläßt. Diese Spitzen 38 werden in einem Integrakeit. tor 40 integriert, der eine Verstärkei ausgangsstufe be-

Ein Magnetbandaufzeichnungsgerät mit der Ein- sitzt, damit ein sich langsam änderndes Gleichspanrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch nungssignal 42 erzeugt wird. Der Augenblickspegel als seismisches Aufzeichnungsgerät voll geeignet, und des Gleichspannungssignals 42 wird mit dem Pegel zwar sowohl für Aufnahmen im Außenbetrieb als 45 eines sägezahnförmigen Signals 44 verglichen, das auch zum Abspielen in Studios. von einem Sägezahngenerator 46 eingespeist svird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich fer- Der Vergleich wird durch eine Vergleichseinrichtung

ner insbesondere für solche Magnetbandaufzeich- 50 bewirkt, die am einen Eingang 52 das integrierte

nungsgeräte, bei denen zwischen der Welle des An- Gleichspannungssignal 42 und am anderen Eingang

triebsmotors und der Antriebswelle für die Magnet- 5c 54 das sägezahüförmige Signal 44 aufnimmt. Der

bandspule eine Kupplung vorgesehen ist und außer- Ausgang der Vergleichseinrichtung 50 bildet dann ein

dem diese Antriebswelle für die Magnetbandspule Signal 56, cias an der Ausgangsleitung 58 auftritt. Die

eine Bremsvorrichtung aufweist. Änderungen der Breite eines jeden Impulses des Signals 56, z. B. des

Bandgeschwindigkeit, die durch Änderungen im Impulses 60, während jeder Periode des sägezahnför-

Schlupf der Kupplung bzw. durch Änderungen der 55 migen Signals 44 wird auf Grund des Verpleichs-

Bremswirkung der Bremsvorrichtung hervorgerufen ergebnisscs zwischen den Signalen 42 und 44 ange-

werden, werden durch die erfindungsgemäße Einrieh- zeigt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die

tung wieder ausgeregelt. Amplitude des integrierten Signals 42 mit der Am-

Die vorliegende Erfindung wird an Hand eines plitude des sägezahnförmigen Signals 24 verglichen

Ausführungsbeispiels in den Figuren näher erläutert. 60 wird, damit eine Impulskurvenform 56 entsteht, wo-

Es zeigt bei die Breite eines jeden Impulses 60 von der linea-

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gehäu- ren Geschwindigkeit des Bandes 15 abhängig ist.

ses für ein Magnetbandaufzeichnungsgerät, Der Ausgang aus der Vergleichseinrichtung 50 auf

F i g. 2 die Darstellung der elektromechanischen der Leitung 58 wird einem Transistor 70 aufgegeben.

Einrichtung zur Drehzahlsteuerung der Spulenan- 65 Wenn das Signal 56 im Vergleich zu einem Bezugs-

triebsmotore, teilweise in Verbindung mit einem pegel, z. B. Erde, positiv ist, stellt der Transistor 70

Blockschaltbild, und einen Pfad mit verhältnismäßig geringem Widerstand

F i g. 3 den zeitlichen Verlauf einiger Signale, die für den Strom /„, des Antriebsmotors dar. Der Vcr-

lauf des Stromes ist in F i g. 3 mit der Ziffer 57 ge- In Abhängigkeit von der Stellung des Schalters 74

zeigt. Der Strom I_n, fließt somit während der Dauer wird entweder der Motor 17 oder der Motor 18 wäheines jeden positiven Impulses 60 durch den jeweils rend der Dauer eines jeden Impulses I_n, in der Moeingeschalteten Motor 17 oder 18. Daraus folgt, daß torstromkurve 57 erregt. Jeder Motor treibt eine Spudann, wenn die Geschwindigkeit des Bandes 15 genau 5 lenwelle an, die eine Anordnung aus Kupplung 102, den gewünschten Wert einnimmt, der Strom I_n, wäh- 102' und Bremse 104, 104' aufnimmt. Jede Spulenrcnd der Dauer einer vorgegebenen Impulslänge welle kann einen Widerstand erfahren, der durch die; durch den eingeschalteten Motor fließt. Wenn nun Hysterese-Bremse hervorgerufen wird, wobei die In·' die Geschwindigkeit des Bandes 15 im Vergleich zu tensität des Widerstandes durch die Amplitude des der gewünschten Geschwindigkeit zu gering ist, so io Stromes bestimmt wird, der an die Spule der Bremse nimmt die Breite des Impulses 60 zu, und der Strom gelegt wird. Die Kupplung und Bremse werden über I_n, wird über ein entsprechend längeres Zeitintervall eine Steuerschaltung 154,154'gesteuert,
fließen, wodurch die Motorgeschwindigkeit erhöht Wenn es erwünscht ist, das Band 15 in Vonvärts-

wird. Wenn umgekehrt die Geschwindigkeit des Ban- richtung zu bewegen, wird der Schalter 74 mit dem des 15 im Vergleich zu der gewünschten Geschwin- 15 Kontakt 76 in Eingriff gebracht, wodurch der Motor digkeit zu hoch liegt, wird die Breite des Impulses 60 18 von der die Gleichstromquelle 72 aufweisenden abnehmen, und der Strom wird über einen kürzeren Erregerschaltung gespeist wird. Der Schalter 70 wird Zeitraum fließen, so daß die Motorgeschwindigkeit geschlossen, und der Motorstrom I_n, fließt durch den verringert wird. Kollektor-Emitter-Kreis 84, 86. Die Steuerschaltung

Die Motoren 17 und 18 werden aus einer Gleich- »o 154' bewirkt dann, daß die Kupplungsantriebsschalstromquelle 72 gespeist, deren positiver Anschluß tung 150' die Kupplung 102 erregt und eine Drehung über einen einpoligen Umschalter 74 mit Kontakten der Aufnahmespule 12 bewirkt. Die Steuerschaltung 76 und 78 geschaltet ist. Der Kontakt 76 erregt den 154 bewirkt über die Bremsantriebschaltung 152, daß Motor 18 in der Weise, daß das Band 15 nach vor- die Bremse 104 einen genügend hohen Widerstand wärts bewegt wird, während der Kontakt 78 bewirkt, as auf die Spulenwelle 108 ausübt, damit die notwendaß der Motor 17 so beaufschlagt wird, daß eine um- dige Spannung im Band 15 erhalten wird. Jeder Imgekehrte Bewegung des Bandes 15 stattfindet. Der puls 60 in der Kurvenform 56 schaltet den Transistornegative Anschluß der Quelle 72 ist an Erde 80 ge- schalter 70 ab und verhindert dabei, daß der M^torlegt. Der Rückführleiter 82 beider Motoren 17 und strom I_n, während der Dauer oder dem Arbeitsspiel 18 ist mit dem Kollektor 84 des Transistors 70 ver- 30 des Impulses 60 durch den Motor 18 fließt,
bunden, während der Emitter 86 an den negativen Um die Verschiebung des Bandes 15 anzuhalten,

Anschluß der Quelle 72 und Erde 80 gelegt ist. Der werden die Bremsantriebsschaltungen 152 und 152' Transistor 70 dient als Schalter zum selektiven Ver- erregt, wodurch die Wellen 108 und 108' vollständig binden und Trennen des Rückführpfades 82 zu der stillgesetzt werden. Damit das Band 15 in der umge-Energiequelle 72 und von ihr, und zwar in Abhängig- 35 kehrten Richtung vorgeschoben wird, muß der Schalkeit von der Dauer oder Länge des Arbeitsspieles d_s ter 74 in Eingriff mit dem Kontakt 78 gebracht werder Stromkurvenfonn 57 und damit in Abhängigkeit den, und der übrige Vorgang ist entsprechend dem von der Geschwindigkeit des Bandes. vorbeschriebenen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

einen hohen elektrischen Energieverbrauch und verPatentansprüche: wenden ein einziges oder ein doppeltes Treibrollensystem, welches mit dem Magnetband in Eingriff

1. Einrichtung zur Drehzahlregelung der Spu- kommt und die Bewegung dieses Bandes bewirkt. Die lenantriebsmotore eines Magnetbandaufzeich- 5 Wirksamkeit des Treibrollenantriebes hängt von der nungsgerätes mit einem die Geschwindigkeit des Reibung zwischen der Treibrolle und dem Magnet-Magnetbandes ermittelnden Tachometer, dessen band ab, wodurch sich unerwünschte Störgeräusche abgegebener Wechselstrom in einer Vergleichs- ergeben.

einrichtung mit einem Bezugssignal verglichen Bei Treibrollenantrieben ist es erwünscht, während wird, und mit einer Motorerregerschaltung, die in io des Aufzeichnungsvorganges die Spannung des Ban-Abhängigkeit von dem Vergleichssignal die Spu- des an der Treibrolle konstant zu halten. Da das Malenantriebsmotoresteuert, dadurch gekenn- gnetband elastisch ist, ergeben Spannungsänderungen zeichnet, daß das Wechselstromsignal (28) Änderungen in der Länge der aufgezeichneten Spudes Tachometers (20) durch eine Schaltung (34, ren. Darüber hinaus ist es schwierig, die Bedingungen 36, 40) in ein schwankendes Gleichspannungs- 15 in bezug auf Temperatur, Feuchtigkeit, Bandspansignal (42) umgeformt und in der Vergleichsein- nung und Reibungskoeffizienten zum Zeitpunkt der richtung (50) dem als Bezugssignal verwendeten Aufzeichnung und zum Zeitpunkt der Wiedergabe sägezahnförmigen Signal (44) eines Sägszahn- gleich zu halten. Diese Schwierigkeiten addieren sich, generator.¹ (46) überlagert wird und daß die Ver- wenn das Band auf einem anderen Gerät abgespielt gleichsetmichtung (50), wenn die Sägezahnspan- 20 wird, bei welchem dann unvermeidlich die Treibrolnung die schwankende Gleichspannung über- lenabmessungen und die übrigen, voranstehend geschreitet, einen Impuls (60) abgibt, deren Im- nannten Komponenten geringfügig von denen des pulsbreite der Dauer der Überschreitung ent- Aufzeichnungsgerätes abweichen. Auch andere, an spricht. sich belanglos erscheinende Einflüsse, wie beispiels-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 weise feuchte Fingerabdrücke auf dem Band oder auf kennzeichnet, daß zwei Elektromotore (17, 18) einer der Führuagsflächen, können eine plötzliche für entgegengesetzten Bandantrieb wahlweise Änderung der Bandspannung bewirken.

durch die Motorerregerschaltung (70, 72, 74) in Es sind nun bereits auch Bandaufzeichnungsgeräte

Abhängigkeit von den Impulsen der Vergleichs- bekannt, die auf derartige Treib- oder Tonrollen ver-

einrichtung (50) gesteuert werden. 30 ziehten und bei denen der Bandtransport ausschließ-

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- lieh durch die Magnetbandspulen erfolgt. Um zu verdurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Er- meiden, daß sich die Bandgeschwindigkeit wegen des zeugung des schwankend^.! Gleichspannungs- sich bei der Aufnahme bzw. Wiedergabe ständig versignals (42) eine Begrenzerschaltung (30), die größernden effektiven Durchmessers der Aufwickeldas Wechselstromsignal (28) des Tachometers 35 spule stetig erhöht, weisen diese bekannten Bandauf-(20) in ein Rechtecksignal umformt, ein Differen- Zeichnungsgeräte für den Antriebsmotor einen Rezierglied (34), welches dieses Rechtecksignal dif- gelkreis auf, mit welchem die Motordrehzahl so geferenziert und eine Impulsfolge einer bestimmten steuert wird, daß sich eine konstante Bandgeschwin-Polarität erzeugt, sowie einen Integrator (40) auf- digkeit ergibt. Der Regelkreis umfaßt dabei einen die weist, der die Impulse integriert und das schwan- 4° Bandgeschwindigkeit feststellenden Tachometer, der kende Gleichspannungssignal (42) liefert. eine der Bandgeschwindigkeit in der Frequenz pro-

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 portionale Wechselspannung liefert, die dann in einem und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor- Frequenzdiskriminator mit einem von einem Oszilerregerschaltung einen Halbleiterschalter, insbe- lator gelieferten Bezugssignal verglichen wird. Die sondere Transistor (70), aufweist, der von den Im- 45 Erregerschaltung des Antriebsmotors wird dann in pulsen der Vergleichseinrichtung (50) angesteuert Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Frequenzist, diskriminators gesteuert. Diese bekannte Regelein-

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 richtung ist jedoch sehr aufwendig, insbesondere bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro- dann, wenn der Frequenzdiskriminator auch bei relamotoren (17, 18) Gleichstrommotore sind. 50 tiv großen Abweichungen der Frequenz des Tacho-

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 metersignals von der Sollfrequenz des Oszillators bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Tacho- noch eine dieser Abweichung proportionale Regelmeter (20) eine Scheibe mit gleichmäßig über den spannung liefern soll.

Umfang verteilten Löchern (22) zusammen mit Zur Ansteuerung von Elektromotoren ist weiterhin

einer Lichtquelle (24) und einer Photozelle (26) 55 eine Schaltung bekannt, welche eine Drehzahlsteuevorgesehen sind. rung oder Drehzahlregelung durch Änderung der

Breite der dem Motor zugeführten Stromimpulse ermöglicht. Ein Taktoszillator liefert dabei in festgeleg-

. ten Zeitabständen Impulse, die den Stromfluß durch

60 den Motor einschalten, während weitere Impulse, die von der Motorwelle erzeugt werden, den Stromfluß durch den Motor wieder unterbrechen. Mit zu-

Magnetbandtransporteinrichtungen mit Spulen fm- nehmender Belastung des Motors vergrößert sich die den zunehmend Verwendung bei der Erfassung und Phasendifferenz zwischen den Impulsen des Takt-Auswertung von seismischen Signalen. Die heute üb- 65 generators und den Impulsen, die durch die Motorlichen Bandtransporteinrichtungen, die bei seis- welle erzeugt werden, so daß sich damit auch die mischen Bandaufzeichnungsgeräten verwendet wer- Breite der Stromimpulse durch den Motor und damit den, sind verhältnismäßig sperrig, aufwendig, haben die an den Motor gelieferte Leistung erhöht. Diese