DE2026975C3 - Servo-Steuereinrichtung für den Kopfträgerantrieb eines Video-Aufzeichnungsgerätes - Google Patents

Description

__r _ _ _ ren entspricht jede einzelne schräge Spur auf dem Ma-

vollen Bremsspannung am Eingang des Emitter- 15 gnetband einem vollen oder einem Teil-Bild der der folgers entgegenwirken. Bildzerlegung zugrunde gelegten Fernsehnorm. Für

5. Servo-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 "

oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfradpiotor (1)

die Aufzeichnung besteht die Aufgabe, den umlaufenden Kopfträger so mit dem Video-Signal zu syn-

. . . chronisieren, daß jedes auf einer solchen Spur aufge-

gegen überlastung infolge mechanischer Blockie- 20 zeichnete Bild beispielsweise immer an der oberen rung oder bei Anstieg der Hochlaufzeit auf mehr Bandkante beginnt und an der unteren Bandkante enals das Doppelte ihres normalen Wertes durch eine det, wobei Schwankungen der Bandgeschwindigkeit elektronische Abschaltautomatik geschützt wird. und sonstige Störungen des Antriebes durch eine 6. Servo-Steuereinrichtung nach Anspruch 5, Servo-Steuereinrichtung ausgeregelt werden müssen, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektronischen as Bei der Wiedergabe vom Band muß der Kopf wieder Abschaltung des Kopfradmotors (1) bei unzulässig genau über die gleichen Spuren geführt werden. Für

den bildsynchronen Bandlauf muß durch diese Regeleinrichtungen nicht nur die Relativgeschwindigkeit zwischen umlaufendem Kopf und Band durch Syn-

hoher Drehzahl über einen Ausgang der Kippstufe (16) und ein elektronisches Verzögerungsglied (45) eine elektronische Überstromsicherung, die

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sich in dem auf konstante Spannung geregelten 30 chronisieren der Kopfträger-Drehzahl konstant ge-Netzteil (46) befindet, ausgelöst wird. halten, sondern auch die Phase des Kopfträgerantrie-

7. Servo-Steuereinrichtung nach einem der An- bes starr in der erwähnten und vorher eingestellten h k Lage festgehalten werden.

In den bekannten Servo-Steuereinrichtungen für

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Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfradmotor (1) vor einer unzulässig hohen Dhhl dch eine mit seiner Welle gekplt

Kopfradmot () g I en ben g

Drehzahl durch eine mit seiner Welle gekuppelte, 35 die Koptrad-Regelung werden vom umlaufenden dhhlbhängige Schalteinrichtung (44) ge Kopfträger abgeleitete Bezugsimpulse mit den dem

drehzahlabhängige Schalteinrichtung (44) geschützt wird, die bei einer Drehzahl beispielsweise von 10% über ihrem synchronen Wert durch Auslösen der elektronischen Überstromsicherung im geregelten Netzteil (46) den Strom abschaltet. 8. Servo-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abfallende Trapezim-

pgg

Kopfträger abgeleitete Bezugsimpulse mit den dem aufzuzeichnenden Video-Signal entnommenen Synchronisier- Vertikal-Impulsen, z. B. nach der europäischen Fernsehnorm mit einer Wiederholfrequenz von 50 Hz, oder bei Wiedergabe mit dem entsprechenden auf dem Band aufgezeichneten Ersatzimpulsen der gleichen Frequenz nach Frequenz und Phase vergli-

_uu.w. _{e r} chen und daraus ein oder mehrere Fehler-und Steuerpulse und/oder Sägezahnflanken bei gleichzeitiger signale zum Ausregeln einer etwa auftretenden Ab-Vertauschung der Bezugspolarität des Kopfrad- 45 weichung des Kopfträger-Antriebes unter Bildung motors (1) bzw. der Wirbelstrombremse (2) und eines geschlossenen Regelkreises abgeleitet. Die Umpolung aller die Richtung des Motorstroms durch diese Signale bewirkte Regelung des Kopfträbeeinflussenden Hilfsstufen verwendet werden. ger-Antriebes kann beispielsweise durch eine mehr 9. Servo-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder weniger starke elektromagnetische Bremsung oder einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge- 50 aus übersynchroner Drehzahl des Antriebsmotors, als kennzeichnet, daß die Nadelimpulse vom Bezugs- direkte Regelung des benutzten Gleichstrom- oder kopf und die Trapez- und Sägezahnimpulse vom Asynchron-Motors oder durch eine Kombination von BAS-Signal bzw. dem Synchronkopf abgeleitet mehreren Regelmethoden erfolgen, und gleichzeitig die Bezugspolarität des Kopfrad- Bei den meisten bekannten Systemen werden die

motors (1) bzw. der Wirbelstrombremse (2) ver- 55 Fehlersignale für die Regelung vor oder nach einer

' ' ·■·»-—-·---«--«=- ™=-·- Verstärkung durch Tiefpässe integriert und dann dem

Kopfrad-Antriebsmotor, nötigenfalls über einen Frequenzwandler, und/oder einer Bremse zugeführt. Die d d Tifä fdrt ei

tauscht wird, und daß entweder alle die Richtung des Motorstroms beeinflussenden Hilfsstufen umgepolt oder abfallende Trapezimpulse und/oder Sägezahnflanken verwendet werden.

Die Erfindung betrifft eine Servo-Steuereinrichtung für die Regelung des Antriebes eines oder mehrerer umlaufender Köpfe zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von Video- oder ähnlichen Signalen auf

quenzan, n g

Bemessung der verwendeten Tiefpässe erfordert einen Kompromiß zwischen einer hohen, jedoch Regelschwingungen bewirkenden Regelgeschwindigkeit und hohen Wechselstromanteilen im Motor- und/oder Bremsstrom, die störende Torsionsschwingungen des Kopfradantriebes zur Folge haben können.

Um hohe Zeitkonstanten im Regelkreis zu vermeiden, verwenden manche der bekannten Systeme zusätzlich zu der von der Vertikalfrequenz abgeleiteten Regelung weitere mit einem hohen Vielfachen der

Vertikalfrequenz arbeitende Vergleichssysteme, die jedoch sowohl auf der elektronischen als auch auf der mechanischen Seite den Aufwand wesentlich vergrößern.

Andere Regelsysteme geben der dem Antrieb zugeführten Ausgangsleistung einen mehr oder weniger kritischen Grundwert, dem die Korrekturgröße in positiver oder negativer Richtung überlagert wird. Dies hat den Nachteil, daß ein solches System bei einer größeren Abweichung vom normalen Betriebszustand, z. B. erhöhter !Lagerreibung bei tiefer Temperatur, leicht aus dem stabilen Regelzustand fällt. Weiterhin haben viele der bekannten Steuereinrichtungen mit einem einzigen, ungeteilten Regelkreis den Nachteil, daß sie nicht gleich gut und gleich schnell große, stoßweise auftretende Drehzahländerungen und geringe Drehzahl- und Phasenschwankungen ausregeln. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und möglichst schnell, möglichst zuverlässig und mit einem möglichst geringen Aufwand sowohl einen schnellen Anlauf zu gewährleisten, als auch zur Erzielung eines starren Bildstandes stoßweise auftretende Drehzahländerungen und geringe Phasenschwankungen sofort mit hoher Regelsteilheit oder Regelschwingungen auszuregeln.

Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß unter teilweiser Aufteilung des für die Regelung gebildeten Kreises in einen ersten als Ein- und Ausschalter den vollen Antrieb des Kopf rades bewirkenden Zweig und einen zweiten als stetiger Phasenregler wirkenden Zweig durch Abtastung eines Sägezahnimpulses mit flachem Anstieg in dem einen Zweig und eines Trapezimpulses mit einer um ein Vielfaches steileren Anstiegsflanke in dem anderen Zweig, die beide zugleich durch vom Bezugskopf hergeleitete, in einer monostabilen Kippstufe und einem Differentiator umgeformte Kopfrad-Bezugsimpulse mit linearen Ladeschaltungen erzeugt werden, in Abtasteinrichtungen mit gleichen Nadelimpulsen, die aus den Vertikalimpulsen des aufzuzeichnenden BAS-Signals nach Synchronisieren einer, bei ihrem Fehlen annähernd mit Vertikalfrequenz freilaufenden, astabilen Kippstufe in dem dieser nachgeschalteten Impulsformer erzeugt werden, und Speicherung der abgetasteten Momentanwerte in den Kondensatoren zunächst im ersten Regelzweig eine als Schalter wirkende, beidseitig aussteuerbare bistabile Kippstufe durch eine nur während des Anlaufs oder nur bei weit untersynchroner Drehzahl vorhandene Steuerspannung in die Schaltstellung für schnellen Hochlauf gebracht und unter Sperrung der Phasenregelung im zweiten Regelzweig der Kopf radmotor über einen Emitterfolger und einen Leistungsverstärker an die volle Spannung der Stromquelle geschaltet und/oder die Wirbelstrombremse abgeschaltet wird, daß darauf bei geringem erstmaligem Überschreiten der synchronen Drehzahl des Kopfantriebes die treppenförmig ansteigenden Speicherwerte des Sägezahnimpulses am Kondensator nach Differenzieren im Frequenzdiskriminator, Begrenzen, Verstärken und Phasenumkehr ein Zurückkippen der bistabilen Kippstufe bewirken und damit im zweiten Regelzweig die Steuerspannung am Kondensator zur Phasenregelung des Kopfradmotors während des synchronen Betriebes freigeben, daß jedoch bei außergewöhnlichem Drehzahlabfall während des phasengeregelten Betriebes der am Kondensator auftretende große positive Spannungssprung des Sägezahnimpulses nach Differenzieren und Sperrung negativer Spannungsspriinge über einen Verstärker mit Kleinstwertbegrenzung und Phasenumkehr die Stufe wieder in den Anlaufzustand kippen läßt und erneut den schnellen Hochlauf des Kopfradmotors einleitet, daß über den zweiten Regelzweig bei freigegebener Phasenregelung und Abtastung des waagerechten, auf die Anstiegsflanke folgenden Teils der Trapezimpulse durch die Nadelimpulse in der Einrichtung bei voller Steuerspannung am Kondensator über Emitterfolger und Leistungsverstärker der Kopfradmotor kurzgeschlossen und dabei durch starke elektrische Motorbremsung und/oder volle Erregung einer Wirbelstrombremse in Richtung auf die synchrone Drehzahl stetig so weit verlangsamt wird, bis der Abtastpunkt des Nadelimpulses in der Einrichtung auf die steile Anstiegsflanke gelangt, wobei diese auch zufällig direkt aus dem Hochlauf erreicht worden sein kann, hier ungefähr in der Mitte dieser Anstiegsao flanke bei synchroner Drehzahl in die richtige, vorher bestimmte Phasenlage einrastet, und der Kopfradmotor bei schwankenden Bremskräften im jetzt erreichten Betriebszustand durch die infolge geringster Phasenänderungen im Kondensator gespeicherten, sich »5 gegensinnig ändernden und den Antrieb bewirkenden Steuerspannungen über Emitterfolger und Leistungsverstärker sofort wieder in die richtige Phasenlage, bei Wiedergabe mittels des Phasenschiebers auf Bildlücke eingestellt, zurückgeführt und somit in dieser Phasenlage festgehalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels entsprechend den Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild einer Servo-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt die an einigen Meßpunkten auftretenden Signale, und zwar jeweils im untersynchronen, synchronen und übersynchronen Zustand.

Die im Übersichtsschaltbild Fig. 1 dargestellte Servo-Steuereinrichtungfür die Regelung des Antriebes umlaufender Köpfe zur Schrägspur-Aufzeichnung stellt einen geschlossenen Regelkreis dar, wobei ein Teil dieses Regelkreises in zwei Zweige aufgeteilt ist. Im geschlossenen Regelkreis liegen zunächst der Antriebsmotor 1 für das Kopfrad und die an diesem angreifende Bremse 2. Mit einem Bezugskopf 3 wird z. B. mit einer auf der Kopfträgerachse sitzenden und mit einem Magnetstift an ihrem umfang versehenen Scheibe ein steiler Impuls je Umdrehung abgegriffer und nach Verstärkung in der monostabilen Kippstufe 4 in einen Rechteckimpuls umgewandelt. Hintei dem anschließenden Differentiator 5 teilt sich der Re gelkreis in einen ersten Zweig, der den Motor 1 de; Kopfrades auf volle Antriebskraft schaltet, und einei zweiten Zweig, der als stetiger Phasenregler wirkem den Motor in der Sollphase festhält. In dem erstei Zweig wird nach Entladung durch Stufe 6 und lineare Aufladung durch Stufe 7 der Kondensator 8 so aufge laden, daß an ihm ein Sägezahn mit flachem Anstiej und senkrechter Rückflanke entsteht, dessen Perio dendauer einer Kopfradumdrehung entspricht. In de anschließenden Abtasteinrichtung 9 wird durch Ab tastung des flachen Sägezahnimpuises mit vom Verti kal-Synchronisierungsimpuls des BAS-Signals ei zeugten Nadelimpulsen ein Fehler- und Steuersign: erzeugt und im Kondensator 10 gespeichert. An schließend werden bei untersynchroner Drehzahl de volle positive Sägezahnsprung in 11,13,14, bei untei

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t ·„» nip«; iiTiDulssDitzen bewirken über die Entladestu-

synchroner Drehzahl kleine positive treppenformige gj* j^mg^ihlagBrtige Entladung der über die U-Teile dagegen in 20 und 21 so weiter verarbeitet daß fen 6 33 «^/,^ _{auf voUe} Speisespannung sie die bistabile Kippstufe 16 entweder m die dem ^Senen Kondensatoren 8, 35. Während jeder unter- oder dem übersynchronen Zustand entspre- ^g^drehung werden am Kondensators flache chende Schaltlage umkippen lassen und anschließend 5 ^K°P™_m ^nu _uls ^g _{e durch}i_aufen. Ein solcher flacher Sauber die Schaltdiode 17 den Emitterfolger ^^^ Sagezahnimp ^ ^ ^ ^^ nem Eingang entweder zum Minuspol der Strom- B«»np _{Jn den drei} ^_n untersynchron, quelle durchschalten oder ihn offnen. Der nachfol- »J«g£ _{d übersynch}ron dargestellt. Die Impuls-Sende als Leistungsverstärker dienende Emitterfolger ggj™™^ _{hier im sync}hronen Zustand be. Er-19 ist so geschaltet, daß bei zum Mmusrx)! geschalte- tolgezeii ™ & ^ Bezugsimpulses je Umdre-

tem Eingang von 18 der Motor 1 voll erregt ?st und J^eu|^ug_s^_dsweise J₀ Millisekunden für die europagleichzeitig die Bremse 2 ganz abgeschaltet ist. fcrsi nu B _^._Nonn

wenn mittels der Kippstufe 16 der Eingang des Emit- ische ™ ^ ^ _KondensatOr 35 erfolgt um ein terfolgers 18 freigegeben ist, kommt der zweite Ke- u schneller, und zwar je nach der gewünschgelzweig zur Wirkung. Im zweiten Regelzweig wird _te ^iel _R,_{steUheit in ein}er Millisekunde oder langsaebenfalls über eine Entladestufe 33 und eine Lade- ten "£&* ^₆ Fi g. 2 für den »Meßpunkt 35« zeigt, stufe 34 ein Kondensator 35 linear jedoch um ein g trapezförmiger Impuls mit einer steilen An-Vielfaches schneller als Kondensator 8 aufgeladen so £™ ™ ^_{α einem} anschüeßenden langen flachen daß ein Trapezimpuls mit sehr steile,·****£*& ^_dmUa^^_w^_AaA^Tma_BM^ und senkrechter Rückflanke entsteht. Dieser wiro ν „,„.zustand die gleiche beispielsweise FoI-ebenfalls von aus dem Vertikalsynchronimpuls ab?e- '^^η™ _2Q Müüsekunden wie der flache Sägezahnleiteten Nadelimpulsen jedoch jetzt in der Abtastein- geze ^ _{RückscMag badet lmpiäsc} beirichtung 36 abgetastet, und die abgetasteten Werte ^imPu^ g,_eichzeitig erfolgt, im Kondensator 37 gespeichert^ Diese S^herwerte sp»e. w ^ J_{1 nimpulse den} ^₁ Erzeuführen über den Emitterfolger 18 und den Leistungs " _steuersignals der Abtasteinnch ung 9 und Verstärker 19 den Motor 1 bei genngen gJCgjJ §?e trapezförmigen Impulse der Abtastemnchtong 36 Abweichungen sofort wieder in die richtige^Phasen ° ' ^_x Abtastung werden beiden Abtasteinlage zurück. Nach Erreichen der SoH-Phasenlage wer^ ^¹J ₉ ^ _die ^^en von den Verükalimpuldeli gleichbleibende Spannungswerte abgetastet und ^_b |_leitei_en Ν^Ηπ,ρώ^ züge ührt Hierzu werder Speicher-Kondensator 37 liefert eine reine «J«^ vertikal-Synchronisierimpulse auf beGleichspannung. _mr . ·_ _und kannte Art von dem aufzuzeichnenden BAS-Signal Nachstehend werden nun die^Wirkungsweise_und Jj _{trenntradinder} stufe 30 verstärkt und inRech^ die verschiedenen Funktionen der erfindungsgema ^_impuise umgewandelt. Mit diesen wird der astabde [ Ben Servo-Steuereinrichtung fur die Regelung,des _Rech£_ck__Generator 31 synchronisiert undlaus dessen Antriebes umlaufender Köpfe zur Schr^pur-Aut 35 κ ^ _fa ^ _Impulsfortner 32 Nadehin- ; zeichnung im einzelnen beschrieben Oxo* Funküo ^_{6 von nu}V etwa 70 Mikrosekunden Breite erzeugt ncn des Antriebes sind der schnelle Hochruf des pu _{den Abtast}einrichtungen 9, 36 zuge-Kopfträgers nach dem Einschalten des,Gerätes,dann u ^ _NadeU ^_{86 stehe}„ erfiridungsgemaß das Freileben der Phasenregelung bei Erreichen.bzw tu _fehi_endem BAS-Signal zur Verfugung da geringemÜberschreitendersynchronenDrehzahUbe. auc ^.^^ _{31 dann mit} angenäherter VertikalfregrößTrem außergewöhnlichen Drehzahlabfall em er weiterläuft.

neutesEinleitendesschnellenHochlaufesunddieste q _def ^,^„^^ _von Aufzeichnungenvoni

„. , _ ; n^tnohcTiifitand. _ . j j:_ ::ui:^kora»>icA in pinp.r besonderen

chnellenHochlaufesu _{def Wiedagahe von} Aufzeichnungen

im Betriebszustand. . _{werden d}j_e üblicherweise in einer besonderer

des Motors 1 bzw. AiK«hiütuiig d«»^¹ £.* besdirieben, die AbUst-Nadelimpiilee .n den Stufei

das um die erwähnte Trommel mit konsiani ^₃₅ ^ ,.„,„„„„,5. „„ ^ schwindigkeit gezogene Magnetband nebenemana _Abtastzeitpunkt be. den

schräge Spuren aufgezeichnet. _ _m . „__ _mit pulsen in 9 am Anfang des iuisteigen^nTeiteun

Der ζ B bei der europäischen Fernsehnorm mu f trapezförmigen Impulsen m » etwa indc

50^md«hun1enj?Sekunde,dLh^^ⁿ^l Site SeTSeWn ASstiegsflanke- Be,^^ersynchK

Frequenzvon 50 Hz, umlaufende K⁰PjTO^_n?: nemUuf des Kopfträgerslauf eninlFig. 2die Abtas

wi^oben beschrieben, in dem Bezugskopf 3 je^m impulse nach links, bei ubej^iowm Betneb n«

drehung einen kurzen Impuls, dessen fgj^jfcj _rechts über die beiden abzutastendenImpulse. D

nach Verstärkung in der mo^ÄJ^Kffc durch den oder die Nadehmpulse abgetasteten M

Rechteckimpulse auslöst, die anscW«^".¹™ DJte _{mentanwerte des Sä}gezahns werden im Kondensat,

rentiator5 zu Impulsspitzen differenziert weraen.

ίο

Vor der Beschreibung der stetigen Phasenregelung über den zweiten Regelzweig soll noch die Funktion der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung bei einem außergewöhnlichen Drehzahlabfall während des phasengeregelten Betriebes, beispielsweise bei sehr starker Bremsung durch das Band oder bei Schaltvorgängen in dem zur Aufzeichnung zugeführten Video-Si-

10, die des trapezförmigen Impulses mit der steilen Anstiegsflanke im Kondensator 37 gespeichert und haben hier bei nicht synchronem Lauf oder abweichender Phase des Motors einen treppenförmigen anoder absteigenden Spannungsverlauf je nach Richtung der Abweichung.

Als erste Funktion der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung nach dem Einschalten wird durch einen gnal, beschrieben werden. In diesem untersynchronen Eingriff in den Regelkreis, z. B. mittels eines zusätzli- Fall wird im ersten Regelzweig diesmal in 9 ein großer chen Diskriminator, der Kopfradantrieb zum schnei- to positiver Spannungssprung des Sägezahnimpulses ablen Hochlauf voll eingeschaltet. Durch den Drskrimi- getastet, nach Speichern im Kondensator 10, nach nator werden hinter der Kippstufe 4 die vom Differenzieren in 11 (vgl. »Meßpunkt 12«) und Bezugskopf 3 abgeleiteten Rechteckimpulse über Durchlassen in der Sperre 13 für negative Spannungseine Ladestufe mit Verstärker 24 und die vom Verti- sprünge über den Verstärker 14 unter Überschreiten kalsynchronisierimpuls bzw. einem Ersatzimpuls ab- »5 der Kleinstwertbegrenzung bei gleichzeitiGer Phageleiteten Rechteckimpulse hinter der Kippstufe 31 senumkehr (vgl. »Meßpunkt 15« in F i g. 2) der bistaüber eine Entladestufe mit Verstärker 25 einem bilen Kippstufe 16 zugeführt. Diese kippt in den AnLade-Kondensator 26 zugeführt, dessen Spannung ' " zunächst durch Einschaltung des Verstärkers 27 die
bistabile Kippstufe 16 in den Zustand bringt, in dem
ihr oberer Ausgang und damit auch der Eingang des
Emitterfolgers 18 über eine Schaltdiode am Minuspotential liegt. Wie schon erwähnt, ist der auf den
Emitterfolger 18 nachfolgende, als Leistungsverstärker dienende weitere Emitterfolger 19 so geschaltet,
daß bei an das Minuspotential gelegtem Eingang von

p gg gg

18 der Motor 1 voll erregt und/oder die Bremse 2 abgeschaltet ist. Der Motor 1 und damit der Kopf trägerantrieb befinden sich also im schnellen Hochlauf.

pp 6 g pp

laufzustand zurück und leitet erneut den schnellen Hochlauf des Kopf radmotors 1 wie oben beschrieben ein. Auch dieser Vorgang wird durch Freigabe der Steuerspannung am Kondensator 37 im zweiten Regelzweig beendet.

Bei Freigabe der Phasenregelung im zweiten Regelzweig nach geringem Überschreiten der synchronen Drehzahl wird in der Abtasteinrichtung 36 der Nadelimpuls im allgemeinen einen Punkt des langen waagerechten Teils (vgl. die Impulsdarstellung an »Meßpunkt 35« in Fi g. 2) abtasten und den im Kondensator 37 gespeicherten vollen Spannungswert dem

Der in F i g. 1 vorgesehene und aus den erwähnten 30 Emitterfolger 18 zuführen. Dies bedeutet, daß bei der

Teilen 24,25,26 und 27 gebildete Frequenzdiskriminator bewirkt bei Erreichen einer Motordrehzahl von etwa 80% der synchronen Drehzahl mit seinen jetzt abgeschalteten Ausgangsspannungen ein Vorbereiten des ümkippens der Stufe 16. Zwar arbeiten schon die beiden Abtasteinrichtungen 9 und 36, jedoch läßt die dem untersynchronen Zustand entsprechende Schaltlage der Stufen 14 und 21 ein Umkippen der bistabilen Kippstufe noch nicht zu, so daß der Motor weiter mit voller Erregung schnell hochläuft. Durch den erwähnten noch bestehenden Kurzschluß des Einganges des Emitterfolgers nach Minuspotential 18 bleibt auch die Abtastung der Motorphase im zweiten Regelzweig unwirksam.

Diese Umgehung der Regelung im zweiten Regelzweig für die Motorphase mit Hilfe des Frequenzdiskriminators 20, 21,22, 23 und der Einrichtungen 11, 13,14,20,22 bis zur knapp übersynchronen Drehzahl ist dann vorgesehen, wenn ein mögliches Ansprechen des Regelkreises bei Subharmonischen der synchronen Drehzahl verhindert werden muß und schnellster Hochlauf des Motors erreicht werden soll.

In der nächsten Funktion der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung läßt bei geringem, erstmaligem gewählten Schaltung von Emitter 18 und Leistungsverstärker 19 jetzt der Kopf radmotor kurzgeschlossen und er durch starke elektrische Motorbremsung und/ oder volle Erregung der Wirbelstrombremse 2 in

Richtung auf die synchrone Drehzahl stetig so weit verlangsamt wird, bis der auf dem waagerechten Teil des Trapezimpulses in der Einrichtung 36 nach links laufende Nadclimpuls auf die steile Anstiegsflanke gelangt und gleichzeitig durch Verringerung der Steu-

erspannung der Kopfradmotor 1 wieder erregt wird. Die Steilheit der Anstiegsflanke bewirkt eine entsprechend steile Regelung in dem Regelkreis über diesen zweiten Regelzweig, so daß der Npdelimpuls an einem vorher nicht festgelegten Punkte ungefähr

♦5 in der Mitte der Anstiegsflanke in die richtige, vorbestimmte Phasenlage bei synchroner Drehzahl einrastet und diese Lage damit festhält. Im jetzt erreichten Betriebszustand des Kopfradantriebes wird der Kopfradmotor 1 bei schwankenden Bremskräften durch die schon bei geringsten Phasenänderungen im Kondensator 37 gespeicherten, sich gegensinnig ändernden und den Antrieb bewirkenden treppenförmigen Steuerspannungen über Emitterfolger 18 und Lei-

,. . . - ,_ -^t.. - stungsverstärker 19 sofort in die richtige Phasenlage

Überschreiten der synchronen Drehzahl des Kopfan- ₅₅ zurückgeführt und damit in Soll-Phasenlage nach betriebes im ersten Regelzweig einer der treppenfcrmig endeter Phasenkorrektur bei praktisch reinem

Gleichspannungsantrieb festgehalten.

Zur Vermeidung von Regelschwingungen über der

zweiten Regelzweig bei sehr steil eingestellter Rege

ansteigenden Speicherwerte des flachen Sägezahnimpulses am Kondensator 10 (vgl. »Meßpunkt 10« in Fi g. 2) nach Differenzieren in 20 sowie nach Begren

zen, Verstärken und Phasenumkehr in 22 (vgl. »Meß- 60 lung können ein oder mehrere Gegenkopplungswege

punkt 21 und 23« in Fig. 2), gleichzeitig, vorbereitet durch die erwähnte Schaltspannung von 27, die bistabile Kippstufe 16, aufgelöst durch den ersten der jetzt ankommenden negativen Impulse an »Meßpunkt 23«, in die Lage zurückkippen, in der der Eingang des Emitterfolgers 18 und damit die Steuerspannung am

von der den Motor erregenden Spannung zur Kipp stufe 4 und/oder zu der Ladestufe 34 in die erfindungsgemäße Steuereinrichtung eingefügt werden Die Gegenkopplungsspannungen für diesen Zwecl können beispielsweise direkt am Motor oder auch in nerhalb des Leistungsverstärkers, wie in Fig. 1 darge

Kondensator 34 im zweiten Regelzweig freigegeben stellt, abgegriffen werden. In den in Fi g. 1 dargestell

ten Gegenkopplungszweigen ist zunächst ein nichtli

wird.

neares Zwischenglied 38 vorgesehen, das die Gegenkopplung für hohe Gegenkopplungsspannungen erhöht. Über die den mechanischen Schwingungseigenschaften des Kopfantriebes angepaßten Gegenkopplungsnetzwerke (Nachbildungen) 40 und Emitterfol- s ger 41 wird in der monostabilen Kippstufe 4 die Phase des Trapez- und des Sägezahnimpulses beeinflußt. Zusätzlich kann über das Filternetzwerk 39 in der Ladestufe 34 die Steilheit der Anstiegsflanke des Trapezimpulses geändert werden.

Eine weitere Gegenkopplung am Endverstärker 19 der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung soll eine zu schnelle Abnahme der Drehzahl nach Abschaltung der Hochlaufrichtung aus der geringfügig übersynchronen Drehzahl, d. h. während der Links-Verschie- »5 bung des Nadelimpulses auf dem oberen waagerechten Teil des Trapezimpulses, verhindern (vgl. Impulse an »Meßpunkt 35« in Fig. 2), wodurch eine langsame Phasenkorrektur und das Einrasten auf der steilen Anstiegsflanke des Trapezimpulses ohne Überspringen dieses schmalen Phasen-Stabilisierungsbereichs erzwungen wird.

Dieses Brems-Gegenkopplungs-System arbeitet folgendermaßen: Am Speicherkondensator 10 entstehen bei wenig untersynchroner Drehzahl treppen- »5 förmig abfallende Potentialstufen, die in dem Differentiator 42 42 in negative Impulse umgewandelt und in dem nachfolgenden Rechteck-Impulsformer 43 in negative Rechteckimpulse umgeformt werden, deren (negative) Breite mit der Eingangsimpuls-Amplitude von 43 anwächst. Diese Rechteckimpulse werden in den Emitterfolger 18 (vor dem Leistungs-Endverstärker 19) so eingekoppelt, daß sie das bei Bremsung hohe, positive Eingangspotential von 18 herabsetzen. Da also die Breite der Gegenkopplungsimpulse von der Höhe der Treppen-Potentialsprünge und diese wiederum von der Phasen-Drehgeschwindigkeit abhängt, bewirkt diese Einrichtung eine automatisch stabilisierte, langsame Phasen-Rückwanderung, deren konstante Phasen-Drehgeschwindigkeit nur von dem gewählten Wirkungsgrad des Rechteck-Impulswandlers 43 abhängt.

Zum Schutz des Motors gegen anormale Überlastung und eine dadurch bewirkte Beschädigung oder Zerstörung kann die Servoeinrichtung mit einer Motor-Abschaltautomatik ausgestattet werden. Für den Fall einer teilweisen oder völligen Blockierung der Motorwelle kann beispielsweise die in dem automatisch geregelten Netzteil 46 eingebaute, elektronische Überstrom-Sicherung von der Kippstufe 16 über ein Verzögerungsglied 45 ausgelöst werden, wenn die Kippstufe 16 langer als beispielsweise die doppelte Hochlaufzeit im Schaltzustand für den Hochlauf verbleibt.

Weiterhin ist eine automatische Motorabschaltung zweckmäßig, wenn z. B. wegen eines Fehlers in der Servo-Einrichtung der Motor einer gefährlich hohen Drehzahl zustrebt. Auch für diese Abschaltung kann die elektronische Überstrom-Sicherung des automatisch geregelten Netzteils 29 mitverwendet werden, die vorzugsweise durch einen auf der Motorwelle angebrachten Zentrifugalschalter 44 dann ausgelöst wird, wenn die Drehzahl den Sollwert um beispielsweise 10% übersteigt.

Für die beschriebene Servo-Steuereinrichtung entsprechend dem Blockschaltbild nach Fi g. 1 - sind bei gleicher Funktion mehrere Varianten möglich. So können beispielsweise die ansteigenden Flanken des Trapezimpulses in 36 und/oder des Sägezahns in 9 durch abfallende Flanken ersetzt werden, wenn gleichzeitig die ruhenden Bezugspole des Motors und/oder der Bremse umgekehrte Polarität erhalten. Weiterhin können die Anschlüsse vom Bezugskopf und Synchronkopf bzw. BAS-Signal gegenseitig vertauscht werden, wenn entweder abfallende Sägezahnoder Trapezimpuls-Flanken oder umgekehrte Bezugspolarität des Motors bzw. der Bremse verwende! werden. Bei diesen und anderen möglichen Varianter der Steuereinrichtung müssen auch die Funktionen aller die Richtung des Motorstroms beeinflussender Hilfsstufen sinngemäß umgepolt bzw. schaltungsmäßig angepaßt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Servo-Steuereinrichtung für die Regelung des Antriebes eines oder mehrerer umlaufender Köpfe zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von Video- oder ähnlichen Signalen auf oder vom Magnetband nach dem Schrägspur-Verfahren zum schnellen Erreichen und starren Festhalten eines nach Frequenz und Phase mit den Vertikal- oder entsprechenden Ersatzimpulsen synchronen Laufes des Kopfrades durch eine in einem Regelkreis aus dem Vergleich der Vertikalimpulse mit vom umlaufenden Kopfträger abgeleiteten Bezugsimpulsen erzeugte Steuerspannung zur direkten Re- ¹S gelung eines das Kopfrad antreibenden, bei voller Betriebsspannung übersynchron laufenden Gleichstrom- oder Asynchron-Motors und/oder einer elektromagnetischen oder Wirbelstrombremse, die am Kopfrad angreift, dadurch ge- kennzeichnet, daß unter teilweiser Aufteilung des für die Regelung gebildeten Kreises in einen ersten als Ein- und Ausschalter den vollen Antrieb des Kopfrades bewirkenden Zweig und einen zweiten als stetiger Phasenregler wirkenden ^a5 Zweig durch Abtastung eines Sägezahnimpulses mit flachem Anstieg in dem einen Zweig und eines Trapezimpulses mit einer um ein Vielfaches steileren Anstiegsflanke in dem anderen Zweig, die beide zugleich durch vom Bezugskopf (3) herge- 3» leitete, in einer monostabilen Kippstufe (4) und einem Differentiator (S) umgeformte Kopfrad-Bezugsimpulse mit linearen Ladeschaltungen (7, 34) erzeugt werden, in Abtasteinrichtungen (9, 36) mit gleichen Nadelimpulsen, die aus den Vertikalimpulsen des aufzuzeichnenden BAS-Signals nach Synchronisieren einer, bei ihrem Fehlen annähernd mit Vertikalfrequenz freilaufenden, astabilen Kippstufe (31) in dem dieser nachgeschalteten Impulsformer (32) erzeugt werden, und Speicherung der abgetasteten Momentanwerte in Kondensatoren (10, 37) zunächst im ersten Regelzweig eine als Schalter wirkende, beidseitig aussteuerbare bistabile Kippstufe (16) durch eine nur während des Anlaufs oder nur bei weit untersynchroner Drehzahl vorhandene Steuerspannung in die Schaltstellung für schnellen Hochlauf gebracht und unter Sperrung der Phasenregelung im zweiten Regelzweig der Kopf radmotor (1) über einen Emitterfolger (18) und einen Leistungsverstärker (19) an die volle Spannung der Stron» quelle geschaltet und/oder die Wirbelstrombremse (2) abgeschaltet wird, daß darauf bei geringem erstmaligem Überschreiten der synchronen Drehzahl des Kopfantriebes die treppen- förmig ansteigenden Speicherwerte des Sägezahnimpulses am Kondensator (16) nach Differenzieren in Frequenzdiskriminator (20), Begrenzen, Verstärken und Phasenumkehr (22) ein Zurückkippen der bistabilen Kippstufe (16) bewirken und damit im zweiten Regelzweig die Steuerspannung am Kondensator (37) zur Phasenregelung des Kopfradmotors (1) während des synchronen Betriebes freigeben, daß jedoch bei außergewöhnlichem Drehzahlabfall während des phasengeregel- ten Betriebes der am Kondensator (10) auftretende große positive Spannungssprung des Sägezahnimpulses nach Differenzieren (11) und Sperrung negativer Spannungssprünge (13) über einen Verstärker (14) mit Kleinstwertbegrenzung und Phasenumkehr die Stufe (16) wieder in den Anlaufzustand kippen läßt und erneut den schnellen Hochlauf des Kopfradmotor» (1) einleitet, daß über den zweiten Regelzweig bei freigegebener Phasenregelung und Abtastung des waagerechten, auf die Anstiegsflanke folgenden Teils der Trapezimpulse durch die Nadelimpulse in der Einrichtung (36) bei voller Steuerspannung am Kondensator (37) über Emitterfolgei (18) und Leistungsverstärker (19) der Kopfradmotor (1) kurzgeschlossen und dabei durch starke elektrische Motorbremsung und/oder volle Erregung einer Wirbelstrombremse in Richtung auf die synchrone Drehzahl stetig so weit verlangsamt wird, bis der Abtastpunkt des Nadelimpulses in der Einrichtung (36) auf die steile Anstiegsflanke gelangt, wobei diese auch zufällig direkt aus dem Hochlauf erreicht worden sein kann, hier ungefähr in der Mitte dieser Anstiegsflanke bei synchroner Drehzahl in die richtige, vorher bestimmte Phasenlage einrastet, und der Kopfradmotor (1) bei schwankenden Bremskräften im jetzt erreichten Betriebszustand durch die infoige geringster Phasenänderungen im Kondensator (37) gespeicherten, sich gegensinnig ändernden und den Antrieb bewirkenden Steuerspannungen über Emitterfolger (18) und Leistungsverstärker (19) sofort wieder in die richtige Phasenlage, bei Wiedergabe mittels des Phasenschiebers (29) auf Bildlücke eingestellt, zurückgeführt und somit in dieser Phasenlage festgehalten wird.

2. Servo-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im ersten Regelzweig als Schalter wirkende, beidseitig ansteuerbare bistabile Kippstufe (16) während des Anlaufs oder bei weit untersynchroner Drehzahl durch die vom Frequenz-Diskriminator (24, 25, 26, 27) abgegebene Steuerspannung in die den schnellen Hochlauf bewirkende Schaltstellung gebracht wird, und daß dann durch Ansprechen dieses Frequenz-Diskriminators (24, 25, 26, 27) bei Erreichen einer etwa 20% unter dem Synchronwert liegenden Drehzahl die abgegebene Steuerspannung abgeschaltet und dadurch ein Umkippen der Stufe (16) in ihre andere Schaltstellung freigegeben wird.

3. Servo-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung von Regelschwingungen bei hoher Regelsteilheit von der Motorspannung abgeleitete Spannungen über einen zwischengeschalteten nichtlinearen und deshalb amplitudenabhängigen Teiler (38) und ein oder mehrere den mechanischen Schwingungseigenschaften des Kopfantriebes angepaßte Gegenkopplungs-Netzwerke (40, 41) der monostabilen Kippstufe (4) zur Beeinflussung der Phase von Trapez- und Sägezahnimpulsen und/oder über Netzwerk (39) der Ladestufe (34) zur Beeinflussung der Steilheit der Anstiegsflanke der Trapezimpulse zugeführt werden.

4. Servo-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu schnelle Abnahme der zunächst wenig übersynchronen Drehzahl nach dem Abschalten des Hochlaufs während der Abtastung der vollen Bremsspannung im obe-

ien waagerechten Teil der Trapezkurve und damit eine zu schnelle Phasendrehung in Richtung auf die der Phasenstabilisierung dienende Anstiegsflanke des Trapezimpulses und ein Überspringen dieses schmalen Bereiches beim Abtastvorgang durch ein Gegenkopplungssystem verhindert wird, das vorübergehend eine geringfügig untersynchrone Drehzahl stabilisiert, indem über einen Differentiator (42) und einen Impulsformer (43)

oder vom Magnetband nach dem Schrägspur-Verfahre η zum schnellen Erreichen und starren Festhalten eines nach Frequenz und Phase mit den Vertikal- oder entsprechenden Ersatzimpulsen synchronen Laufes des Kopf rades durch eine in einem Regelkreis aus dem Vergleich der Vertikalimpulse mit vom umlaufenden Kopfträger abgeleiteten Bezugsimpulsen erzeugte Steuerspannung zur direkten Regelung eines das Kopfrad antreibenden, bei voller Betriebsspannung

Rechteckimpulse variabler Breite gebildet wer- 10 übersynchron laufenden Gleichstrom- oder Asyn-

den, deren Breite proportional der Größe der von chron-Motors und/oder einer elektromagnetischen

der Drehzahldifferenz gegenüber dem Synchron- " wert abhängigen Treppenspannungssprünge am

Speicherkondensator (10) abhängig ist und die der

oder Wirbelstrombremse, die am Kopfrad angreift. Bei der Video-Aufzeichnung nach diesem Verfah-