DE2124921C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Drehzahlsteuerung des Kapstanmotors eines Magnetbandgeräts in beiden Drehrichtungen, insbesondere beim Umspulen, wobei ein Signal, das von einem dem Kapstan zugeordneten Tachogenerator abgenommen wird (Istwert) und eine Steuerspannung (Sollwert) über je einen Widerstand dem Eingang eines als Integrator geschalteten Operationsverstärkers zugeführt ist und der Ausgang des Operationsverstärkers über einen Leistungsverstärker mit dem Kapstanmotor verbunden ist.

Beim Umspulen von Magnetbändern ist es erforderlich, die Drehzahl des Kapstan-Motors in sehr weiten Grenzen regeln zu können. So ist es einerseits erwünscht, möglichst kurze Umspulzeiten zu erreichen, andererseits sind zum Auffinden von bestimmten Stellen des Bandes relativ gennge Geschwindigkeiten erforderlich. Bei bekannten Anordnungen (z. B. DE-OS 49 708) ist deshalb am Kapstan-Motor ein Tachogenerator vorgesehen, welcher Impulse abgibt, die wiederum in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt werden. Dieses analoge elektrische Signal wird dann mit einer einstellbaren Steuerspannung verglichen und das Ergebnis dieses Vergleichs dem Motor zugeführ·.

Es sind ferner Regeleinrichtungen für Bandantrieb mit Integralverhalten bekannt (US-Patentschrift 35 43 115). Hierbei wird jedoch ein Gleichstromtachometer verwendet.

Außerdem ist es bekannt, zur Regelung eines Motors von einem Tachogenerator Impulse abzuleiten, welche über eine Schaltung zur Erzeugung einer konstanten Impulsbreite und über eine Integrationsschaltung zur Regelung der Geschwindigkeit des Motors hertiigezogen werden (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 10, No. 1, Juni 1967, S. 88-89>. Mittel zur Umschaltung der Regelung und des Motors in die andere Laufrichtung sind nicht angesprochen.

Schließlich ist eine Schaltung für einen Tachogenerator bekannt, bei welcher zwei um 90° phasenverschobene Wechselspannungen erzeugt werden (Electronic Cicuits Manual, New York 1971, S. 761), um die Drehrichtung eines Motors anzuzeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System der eingangs genannten Art einerseits eine genaue Steuerung der Geschwindigkeit in einem weiten Bereich und andererseits einen kontinuierlichen Übergang von einer Drehrichtung in die andere zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben. Von diesen zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 Spannungszeit-Diagramme der im Ausführungsbeispiel auftretenden Signale.

Auf der Welle 1 eines Kapstanmotors 2 befindet sich ein Tachogenerator 3. Dieser Tachogenerator kann beispielsweise aus einer Scheibe bestehen, welche mit entsprechenden Ausschnitten versehen ist, die wiederum von einer Lichtschranke abgetastet werden. Es sind zwei Ausgänge 4 und 5 des Tachogenerators vorgesehen, an welchen Impulse zur Verfugung stehen, deren Frequenz proportional der Drenzahl ist. Die Phasenlage der vom Ausgang 5 abgegebenen Impulse ist um 90° gegenüber derjenigen der Impulse am Ausgang 4 verschoben.

Zur genaueren Erläuterung sind in F i g. 2 Spannungs-Zeit-Diagramme der in der Schaltung nach Fig. 1 auftretenden Impulse dargestellt. Hierbei treten die in der Spalte a dargestellten Spannungen und Impulse bei der einen Drehrichtung des Kapstanmotors und die in der Spalte b dargestellten Spannungen und Impulse bei ' der anderen Drehrichtung auf. In der mit D bezeichneten Zeile der F i g. 2 sind die Impulse des Ausgangs 4 des Tachogenerators dargestellt, welche einerseits zum Eingang des monostabilen Multivibrators 6 und andererseits zum D-Eingang des D-Flip-Flops 9 gelrngen. Die Impulse des Ausgangs S, welche zum Takteingang des D-Flip-Flops geführt werden, eilen bei der unter a dargestellten Drehrichtung gegenüber den Impulsen, welche in Zeile D dargestellt sind, vor, während sie für die andere Drehrichtung nacheilen.

Das D-Flip-Flop 9 hat nun die Eigenschaft, daß bei einem Sprung von 0 auf L des bei Tzugeführten Signals der zu diesem Zeitpunkt vorhandene Wert am D-Eingang zum Ausgang Q übertragen wird und dort bis zum nächsten Sprung von 0 auf L am Takteingang gehalten wird. Wie es in Fig. 2a gestrichelt dargestellt ist, weist das Signal D bei den Sprüngen des Taktsignals Γ von 0 auf L den Wert 0 auf. Daraus ergibt sich, daß bei der links dargestellten Drehrichtung der (^-Ausgang des

D-Flip-Flops 9 den Wert 0 bzw. der (^-Ausgang den Wert L aufweist, während bei der rechts dargestellten Drehrichtung der ^-Ausgang den Wert L zeigt

Der monostabile Multivibrator wird von den Vorderflanken des in Zeile D dargestellten Signals getriggert. Am Ausgang des monostabilen Multivibrators 6 stehen Impulse zur Verfügung, deren Breite unabhängig von der Frequenz der zugefügten Impulse, also auch unabhängig von der Drehzahl des Motors 2 ist Diese in Zeile 10 dargestellten Impulse werden je einem Eingang der UND-Schaltungen 7 und 8 zugeführt, deren weitere Eingänge mit den Ausgangssignalen an Q bzw. Q des D-Flip-Fiops beaufschlagt sind. An den Ausgängen 11 und 12 der UND-Schaltungen 7 und 8 entstehen dadurch die in Zeilen 11 und 12 dargestellten Impulsfolgen. Diese Impulsfolgen steuern die elektronischen Schalter 15 und

16 in der Weise, daß bei Auftreten eines L-Signals am Steuereingang der jeweilige elektronische Schalter leitend ist Der elektronische Schalter 15 ist an eine positive Spannung, beispielsweise +12 Volt angeschlossen, während der elektronische Schalier 16 mit einer gleich großen, negativen Spannung beaufschlagt ist Am Schaltungspunkt 13 ergeben sich somit die in Zeile 13 der F i g. 2 dargestellten Impulsfolgen.

Die Spannung am Punkt 13 wird über den Widerstand

17 dem Eingang 18 eines Operationsverstärkers 19 zugeführt Der Ausgang 20 des Operationsverstärkers 19 ist über einen Kondensator 21 mit dem Eingang 18 verbunden, so daß eine Integrationsschaltung gebildet wird.

Ebenfalls dem Eingang 18 wird über einen weiteren Widerstand 22 und über den Schaltungspunkt 14 eine Steuerspannung zur Einstellung der Motordrehzahl zugeführt

Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 19 wird schließlich über einen Leistungsverstärkers 23 dem Motor 2 zugeführt. Durch die Wirkung des Integrators stellt sich lediglich dann ein stabiler Zustand des Systems ein, wenn das Zeitintegral des Stromes im Widerstand >7 dem negativen Wert des Zeitintegrals des Stromes im Widerstand 22 entspricht.

Zur Veranschaulichung dieses Zusammenhangs sind in Fig.2 die entsprechenden Flächen schraffiert dargestellt

Da die Amplitude der bei 13 auftretenden Impulse wegen der Konstanz der zugefü'irten Spannung ebenfalls konstant ist und die Breite der Impulse durch die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 6 vorgesehen ist, ist des Zeitintegral lediglich davon abhängig, wie viele Impulse innerhalb einer Zeiteinheit auftreten.

Mit der beschriebenen Anordnung ist es möglich, die Drehzahl des Kapstanmotors in weiten Grenzen, beispielsweise im Bereich 1 :1000 kontinuierlich zu regeln. Hierbei ist es jedoch wünschenswert, dem Bedienorgan, also dem Potentiometer 25 eine derartige Charakteristik zu geben, daß die Drehzahl des Motors in allen Teilen des erwähnten Bereichs bequem genau einstellbar ist. Für das Potentiometer 25, welches mit den beiden Enden an je eine positive und negative Spannung angeschlossen ist, ergäbe sich damit die Forderung einer von der Mitte ausgehend symmetrischen exponentiellen Kennlinie. Da derartige Potentiometer für andere Zwecke der Technik derzeit nicht gebraucht werden und deshalb nicht ohne weiteres erhältlich sind, ist gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung das lineare Potentiometer 25 mechanisch mit einem weiteren linearen Potentiometer 41 gekoppelt. Dieses Potentiometer 41 verfügt über einen Mittelabgriff und ist elektrisch über seinen Schleifer mit dem Schleifer des Potentiometer 25 verbunden, währenci die Endkontakte des Potentiometers 41 ohne Anschluß bleiben.

Bei der Mittelstellung ergibt sich für die Schleifer eine Spannung mit dem Wert 0 Volt. Bewegen sich die Schleifer in Richtung des einen oder anderen Endes, so ist die kleine Abweichung von der Mittelstellung der Widerstand zwischen dem Schleifer des Potentiometers 41 und dessen Mittelanzapfung sehr klein, so daß die vom Potentiometer 25 aufgrund des jeweiligen Widerstandverhältnisses abzugebende Spannung praktisch kurzgeschlossen wird. Mit zunehmender Abweichung der Schleifstellung von der Mittelstellung wird jedoch der Innenwiderstand des Potentiometers 25, dsr ja durch die Parallelschaltung der beiden Teilwiderstände gebildet ist, geringer, während der Widerstand zwischen Schleifer und Mittelanzapfung des Potentiometers 41 größer wird.

Daraus ergibt sich, daß die Steuerspannung bei Betätigung des Potentiometers 25 aus der Mittelstellung heraus zunächst langsam und dann steiler ansteigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. System zur Drehzahlsteuerung des Kapstanmotors eines Magnetbandgeräts in beiden Drehrichtungen, insbesondere beim Umspulen, wobei ein Signal, das von einem dem Kapstan zugeordneten Tachogenerator abgenommen wird (Istwert) und eine Steuerspannung (Sollwert) über je einen Widerstand dem Eingang eines als Integrator geschalteten Operationsverstärkers zugeführt ist und der Ausgang des Operationsverstärkers über einen Leistungsverstärker mit dem Kapstanmotor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tachogenerator (3) über zwei Ausgänge (4, 5) verfügt, an denen zwei Rechteckwellen abnehmbar sind, deren Frequenz jeweils proportional zur Drehzahl und deren Phasen etwa um ein Viertel der Periodendauer gegeneinander verschoben ist, daß eine dieser Rechteckwellen einem Impulsformer (6) zugeführt ist.der Impuls mit einer von der Frequenz unabhängigen Impulsbreite erzeugt, daß die eine Rechteckwelle einem statischen Eingang einer bistabilen Schaltung (9) und die andere Rechteckwelle dem dazugehörenden dynamischen Eingang zur Feststellung der Reihenfolge des Eintreffens der Impulse zugeführt sind und daß die Ausgangssignale des Impulsformers (6) mit einer vom Ausgangssignal der bistabilen Schaltung (9) abhängigen Polarität dem Integrator (18,19,20,21) zugeführt sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Steuerspannung ein Potentiometer (25) vorpesehen ^:st, dessen Enden mit gegenüber festem Potential jeweils positiver und negativer Spannung beaui'sch!--»t sind, daß der Schleifer des Potentiometers, welcher gleichzeitig den Ausgang bildet, mit dem Schleifer eines weiteren Potentiometers (46) verbunden ist und daß das weitere Potentiometer (46) über einen Mittelabgriff, welcher mit festem Potential verbunden ist, verfügt.