DE2211704A1

DE2211704A1 - Antriebsvorrichtung für Bandgeräte

Info

Publication number: DE2211704A1
Application number: DE19722211704
Authority: DE
Inventors: David W. Littleton CoI. Scheer (V.StA.); Harman, Michael G., Camberley, Surrey (Großbritannien)
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1971-03-11
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1972-09-28
Also published as: GB1390201A; US3648141A; FR2128854A1; CA958479A; FR2128854B1

Description

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04-3750 Ge Frankfurt/Nain, den 8.März 1972

- H 31 P 309 -

HONEYWELL INC.
2701 Fourth Avenue South Minneapolis, Minn., USA

" Antriebsvorrichtung für Bandgeräte

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Bandgeräte mit einem Antriebsmotor, einer mit diesem gekuppelten Bandantriebsrolle und einem ebenfalls mit dem Motor mechanisch gekuppelten Impulsgenerator, welcher ein in seiner Frequenz dem Istwert der Bandantriebsdrehzahl proportionales Signal erzeugt, das mit einem Frequenzbezugssignal verglichen und dabei ein die Motordrehzahl steuerndes Regelabweichungssignal erzeugt wird.

Um bei Magnetbandgeräten bei der Wiedergabe die gleiche Bandgeschwindigkeit wie bei der Aufnahme zu haben, sind verschiedene Regel- und Synchronisierverfahren vorgeschlagen worden. Bei einem bekannten Verfahren wird gleichzeitig mit der Aufzeichnung auf einer besonderen Spur ein Synchronisiersignal aufgezeichnet. Bei der Wiedergabe wird diese Synchronisierspur getrennt abgetastet und ihr Ausgangssignal steuert die Bandantriebsvorrichtung derart, daß die Wiedergabe mit der gleichen Bandgeschwindigkeit erfolgt wie die Aufnahme. Dieses Regelsystem gleicht alle Fehler in der Bandgeschwindigkeit selbsttätig aus, auch wenn sie nicht von einer schwankenden Motordrehzahl, sondern beispielsweise einer

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Exzentrizität der Bandantriebsrolle, Lagergeräuschen oder dgl. herrühren. Da all diese mechanischen Fehler im Regelkreis erfaßt und berücksichtigt werden, führt dieses System hinsichtlich der Regelgenauigkeit zu einer optimalen Lösung. Nachteilig dabei ist jedoch, daß für die eigentliche Signalaufzeichnung eine Spur verlorengeht, weil diese zur Aufzeichnung des Synchronsignals benötigt wird.

Bei einem anderen bekannten Verfahren ist auf der Welle des Antriebsmotors für die Bandantriebsrolle eine Kodierscheibe befestigt, welche an einem ortsfesten Fühler vorbeiläuft, so daß dieser ein der Istantriebsdrehzahl der Bandantriebsrolle proportionales Ausgangssignal liefert. Diese Methode erfaßt somit nur Bandgeschwindigkeitsschwankungen, welche auf Änderungen der Motordrehzahl zurückzuführen sind, nicht aber solche, die ihre Ursache beispielsweise in einer Exzentrizität der Bandantriebsrolle, dem Schlupf zwischen Bandantriebsrolle und Band, Lagergeräuschen oder andere mechanischen Einwirkungen haben, die außerhalb des Regelkreises liegen. Solche Einflüsse werden von diesem Synchronisierverfahren nicht ausgeregelt. Da jedoch das oben erwähnte Synchronisierverfahren mit einer besonderen Synchronspur auf dem Band vielfach wegen des hierdurch bedingten Verlusts an Aufseichnungskapazitat nicht eingesetzt werden kann, findet die andere Methode, welche die Bandgeschwindigkeit bei der Wiedergabe in Abhängigkeit von einem Regelabweichungssignal steuert, welches aus einem Frequenzbezugssignal und dem Istwert der Bandantriebsdrehzahl gewonnen ist, in den meisten Fällen Anwendung.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Bandantriebsvorrichtungen dieser zuletztgenannten Art, den Gleichlauf zwischen Aufnahme- und Wiedergabegeschwindigkeit zu verbessern.

Ausgehend von einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten

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Art, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß ein Speicher mit verschiedenen Winkelstellungen der Bandantriebsvorrichtung zugeordneten Speicherstellen für Korrektursig~ nale vorgesehen ist, die synchron mit der Umdrehung der Bandantriebsvorrichtung abgetastet und den Regelabweichungssignalen hinzugefügt werden. Diese Korrektursignale berücksichtigen etwaige Unterschiede zwischen dem Istwert der Bandgeschwindigkeit und dem Istwert der Bandantriebsdrehzahl. Solche Unterschiede können beispielsweise auf eine Exzentrizität der Bandantriebsrolle, auf Schlupf zwischen Band und Antriebsrolle sowie auf Lagerungenauigkeiten zurückzuführen sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-. Sprüchen gekennzeichnet. Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf drei in den Zeichnungen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen. Hierbei zeigt

Figur 1 das Blockschaltbild einer Bandantriebsvorrichtung;

Figur 2 eine abgewandelte Ausführungsform einer solchen Bandantriebsvorrichtung; und

Figur 3 eine weitere Ausführungsform.

Die Antriebsvorrichtung gemäß Figur 1 dient zum Antrieb eines Magnetbandes 1 mittels einer Antriebsrolle 2 und einer Andruckrolle 4. Die Antriebsrolle 2 wird von der Welle 6 des Antriebsmotors 8 - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes angetrieben. Auf der Motorwelle 6 sitzt ferner eine Kodierscheibe 10, welcher ein Abtster oder Fühler 11 zugeordnet ist. Solche Kodierscheiben und Fühler sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Der Fühler erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Frequenz der Drehzahl der Kodierscheibe 10 proportional ist. Die Scheibe 10 kann beispielsweise mit Magnetmarken versehen und der Fühler ein entsprechender Abtastmagnetkopf sein. Stattdessen sind auch optische Kodiervorrichtungen verwendbar.

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Das Ausgangssignal des Fühlers 11 gelangt zum Eingang eines Verstärkers 12, dessen Ausgang einerseits an den Adressiereingang eines Digitalspeichers 14 und andererseits an eine Phasenvergleichsschaltung 16 angeschlossen ist. Letztere vergleicht die Frequenzen zweier Eingangssignale, nämlich des vom Verstärker 12 kommenden in seiner Frequenz der Istdrehzahl der Bandantriebsvorrichtung 8,2 proportionalen Signals mit der Bezugsfrequenz des Generators 18. Letzteres ist hinsichtlich seiner Frequenz der gewünschten Bandgeschwindigkeit proportional. Die Phasenvergleichsschaltung 16 erzeugt ein der Frequehzdifferenz ihrer beiden EingangsSignaIe entsprechendes Ausgangssignal, welches zu einem Servoverstärker 20 gelangt, welcher das Antriebssignal für den Motor 8 erzeugt.

Gleichzeitig werden AusgangsSignaIe des Digitalspeichers 14, die aus aufeinanderfolgend abgetasteten Speicherstellen des Speichers 14 entnommen werden, einem Digital/Analog-Umsetzer 22 zugeführt, der sie in entsprechende Analogsignale umwandelt und an einen weiteren Eingang des Servoverstärkers 20 abgibt. Die Ausgangssignale des Speichers 14 erscheinen synchron mit der Abtastung der Marken auf der Kodierscheibe 10, weil die Ausgangssignale des Verstärkers 12 als Adress-Signale zum Speicher 14 gelangen und ein schrittweises, zerstörungsfreies Lesen der eingespeicherten Signale bewirken. Das von einer bestimmten Speicherstelle des Speichers entnommene Digitalsignal entspricht somit einer bestimmten Winkelstellung der Kodierscheibe 10 und damit der Motorwelle 6.

Das Einspeichern der Signale in die einzelnen Speicherstellen des Speichers 14 kann über einen Analog/Digital-Umsetzer 24 erfolgen, dessen Eingang 26, wie später noch beschrieben wird, mit analogen Korrektursignalen versorgt wird. Andererseits kann der Speicher 14 auch ein fest propgrammierter Speicher sein, der nur einmal, beispielsweise in Form einer entsprechen-

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den Verdrahtung beim Bau der Antriebsvorrichtung programmiert wird und dessen Speicherinhalt nur dann verändert wird, wenn irgendwelche Komponenten der Antriebsvorrichtung ausgetauscht werden. In diesem Falle ersetzt man die eingespeicherten Korrektursignale durch die für die neuen Komponenten erforderlichen Korrektursignale. Außerdem können die Umsetzer 22 und 24 Bestandteile des Speichers 14 sein. Schließlich könnte man anstelle eines Digitalspeichers auch einen Analogspeicher verwenden, wobei lediglich zu fordern ist, daß die Speicherstellen nacheinander durch die Adressensignale des Fühlers 11 angewählt werden können. Im Falle eines Analogspeichers 14 würden die Umsetzer 22 und 24 entfallen.

Im Betrieb nutzt die Antriebssteuervorrichtung gemäß Figur 1 . die nacheinander aus dem Speicher 14 ausgelesenen Korrektursignale in einer Art sekundärem Korrekturbetrieb für die Kompensation derjenigen Fehler, welche bei der Antriebsregelung durch Vergleich des Istwerts der Antriebsdrehzahl mit einer Bezugsfrequenz normalerweise unberücksichtigt bleiben. Diesen letztgenannten Vergleich könnte man als primäre Antriebsregelung ansehen. Der sekundäre Korrekturvorgang wird somit mit dem primären kombiniert, so daß eine Antriebsvorrichtung entsteht, welche elektronisch bei verschiedenen Winkelstellungen der Antriebsrolle 2 und der Motdrwelle 10 etwa auftretende Fehler korrigiert. Die Anzahl der vom Speicher 14 abgeleiteten Korrektursignale hängt von der Ansprechzeit des Servosystems ab und beträgt beispielsweise ein Zehntel der Anzahl der Marken auf der Kodierscheibe 10. Für eine Kodierscheibe herkömmlicher Bauart mit 6000 Marken würde somit der Speicher 14 gerade 600 digitale Fehlerkorrekturworte zu speichern haben, die nacheinander synchron mit der Drehung der Kodierscheibe 10 über den Umformer 22 zum Servoverstärker 20 zu übertragen sind.

Die digitalen Korrektursignale im Speicher 14 können anfäng-

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lieh von der Antriebsvorrichtung im Betrieb abgeleitet sein. Beispielsweise kann man auf dem Band 1 eine konstante Frequenz, nämlich die Ausgangsfrequenz des Bezugsfrequenzgenerators 18, aufzeichnen. Man erzeugt sich damit gewissermaßen eine besondere

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Synchroni/erspur. Sodann wird dieses aufgezeichnete Synchronisiersignal wiedergegeben, und die hierbei entstehenden Abweichungen zwischen dem aufgezeichneten Synchronisiersignal und dem Bezugssignal aus dem Bezugsfrequenzgenerator 18 stellen die systemeigenen mechanischen Abweichungen dar, welche mit Hilfe der Korrektursignale kompensiert werden sollen. Diese Signale speichert man also synchron in den Speicher 14 ein.

Eine andere Technik für das Eingeben von Korrektursignalen in den Speicher 14 beruht auf der Messung unerwünschter Seitenbandfrequenzen, die man in einem wiedergebenen Signal findet. Ein variables Fehlerkörrektursignal wird dem Servoverstärker 20 zugeleitet und in Phase und Amplitude so lange variiert, bis das unerwünschte Seitenband bis zu einem vorgegebenen Pegel verringert ist. Die Kenngrößen der geeigneten Fehlerkorrektursignale werden dann zeitweilig in den Speicher 14 eingegeben. Dieser Vorgang wird für alle unverwünschten Seitenbänder für jede Minimalgruppe der Marken auf der Kodierscheibe IO wiederholt. Durch Summieren der durch diesen Vorgang für eine Markengruppe erhaltene Korrektursignale läßt sich ein kombiniertes Fehlerkorrektursignal ableiten, welches in dem Speicher 14 an derjenigen Stelle eingespeichert wird, welche der von der Kodierscheibe IO und dem Fühler 11 erzeugten Speicheradresse entspricht.

Diese Fehlersignale werden geprüft, um die gewünschte Anzahl von Korrektursignalen, beispielsweise ein Korrektursignal für je zehn Kodierscheibenmarken, zu erhalten. Die zusammengefaßten Fehlersignale werden im Umsetzer 24 in Digitalsignale umgewandelt und nacheinander in den Speicher 14 eingegeben. FoIg-

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lieh sind die im Speicher 14 enthaltenen Fehlerkorrektursignale den aufeinanderfolgenden Winkelstellungen der Bandantriebsvorrichtung zugeordnet. Diese Korrektursignale können zur Kompensation mechanischer Fehler der Antriebsvorrichtung so lange benutzt werden, wie die mechanischen Bauelemente der Antriebsvorrichtung nicht ausgetauscht werden. Im Falle eines Austausche, beispielsweise des Motors 8, werden die Korrektursignale im Speicher in der zuvor beschriebenen Weise neu erzeugt und damit den Eigenschaften des Austauschteils angepaßt»

Durch das Adressieren des Speichers 14 mittels der aufeinanfolgenden Ausgangssignale des Fühlers 10 werden die Fehler- ; korrektursignale des Speichers nacheinander abgerufen. Jeder Speicher-platz im Speicher 10 wird also gerade dann gelesen, wenn sich die Kodierscheibe 10 in der entsprechenden Winkelstellung befindet. Das Korrektursignal gelangt dabei zum Verstärker 20. Die Ausgangssignale des Fühlers 11 werden andererseits im primären Regelkreis der Phasenvergleichsschaltung 16 zugeführt und dort mit dem Ausgangssignal des Bezugsfrequenzgenerators 18 verglichen. Letzterer kann eine Auswahlvorrichtung für verschiedene Soll-Bezugsfrequenzen, entsprechend den verschiedene^ gewünschten Bandgeschwindigkeiten, enthalten. Das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 16, welches eine Frequenzabweichung zwischen dem Ausgangssignal des Fühlers 11 und dem Ausgangssignal des Generators 18 kennzeichnet, wird dem Verstärker 20 zugeleitet und dient dort als primäres Regelabweichungssignal für die Steuerung des Motors 8. Die nacheinander aus dem Speicher 14 über den Umsetzer 23 zum Verstärker 20 gelangenden sekundären Korrektursignale für die außerhalb des primären Regelkreises liegenden Abweichungen der Antriebsvorrichtung wirken ebenfalls auf die Drehzahl des Motors 8 ein. Durch anfängliches Synchronisieren der nacheinander erfolgenden Abtastungen des Speichers 14 mit den Signa-

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len der Kodierscheibe 10 kann beispielsweise ein hier nicht dargestellter zweiter Fühler, welcher eine Ausgangsstellung auf der Kodierscheibe 10 abtastet, den ersten Speicherplatz im Speicher 14 anwählen. Die sekundären Fehlerkorrektursignale im SPeicher 14 sind dann den mechanischen Abweichungen der Bandantriebsvorrichtung genau zugeordnet. Im Verstärker 20 werden die primären und sekundären Korrektursignale kombiniert und wirken zusammen auf den Motor 8 ein. Beide Korrektursignale zusammen kompensieren sowohl die innerhalb als auch die außerhalb des Motorkreises liegenden mechanischen Abweichungen der Bandantriebsvorrichtung.

Figur 2 zeigt eine Abwandlung der Anordnung gemäß Figur 1 für solche Bandantriebssysteme, wo Aufnähme-und Wiedergabekopf nicht auf der gleichen Seite der Antriebsrolle 2 liegen. In solchen Geräten sind die für die Kompensation von Exzentrizitätsfehler der Antriebsrolle benötigten Korrektursignale bei Aufnahme und Wiedergabe unterschiedlich. Bei der Anordnung gemäß Figur 2 werden in einem Speicher A die Korrektursignale für die Wiedergabe und in einem Speicher B die Korrektursignale für die Aufnahme gespeichert. Eine Wiedergabe/Aufnahme-Umschaltvorrichtung 28 schaltet jeweils den erforderlichen Speicher ein. Sie wird in nicht dargestellter Weise durch den Aufnähme/Wiedergabe-Umschalter des Bandgerätes gesteuert. Das Einspeichern und Abtasten der Korrektursignale in den Speicher A und aus diesem Speicher erfolgt wie zuvor anhand von Figur 1 beschrieben. Die Korrektursignale für Fehler wegen einer Exzentrizität der Antriebsrolle werden bei Umschaltung von Aufnahme auf Wiedergabe in ihrer Phasenlage geändert, um die unterschiedliche Lage des Aufnahme- und des Wiedergabemagnetkopfs gegenüber der Antriebsrolle zu berücksichtigen. Eine Phasenschiebervorrichtung 3O, welche ebenfalls von der Umsteuervorrichtung 28 umgeschaltet wird, ist zwischen den Speicher B und dem Servoverstärker 32 eingeschaltet. Der Servoverstärker 32 unterscheidet sich vom Verstärker 20 in Figur 1 lediglich durch die Anzahl der Eingänge für die Korrektursignale. 209840/1010

Die Phasenschieberschaltung 30 wird während des Wiedergabebetriebes benutzt, um das. vom Speicher B kommende Signal zur Korrektur des Antriebsrollenfehlers einer Phasenverschiebung zu unterwerfen. Während der Aufzeichnung werden beide Speicher A und B synchron mit den Zeitgebersignalen des Fühlers 11 gelesen und dem Servoverstärker 32 zugeführt. Während der Wiedergabe werden die im Speicher A gespeicherten Fehlersignale für den Kodierscheibenfehler in der gleichen Weise wie bei der Aufzeichnung gelesen, während die im Speicher B gespeicherten Fehler für den Antriebsrollenfehler vor der Zufuhr an den Verstärker 32 einer Phasenverschiebung unterliegen. Man könnte den Phasenschieber 30 weglassen, wenn man den zweiten Speicher B in zwei getrennte Speicher aufteilt, wobei der eine Speicherten die Korrektursignale für den Antriebsrollenfehler bei Aufzeichnung und der andere Teil die Korrektursignale für den Antriebsrollenfehler bei Wiedergabe enthält. Man könnte dann diese beiden getrennten Speieherteile mit Hilfe der Umschaltvorrichtung 28 einschalten, so daß die Zeitgebersignale des Fühlers 11 nacheinander den entsprechenden Speicher abtasten würden.

Eine weitere Ausführungsform der Bandantriebsvorrichtung ist in Figur 3 gezeigt. Hier enthält die Kodierscheibe 10 zusätzliche Spuren für die bei den anderen Beispielen in besonderen Speichern gespeicherten Korrektursignale. Die einzelnen Speicherwerte sind schrittweise Differenzwerte anstelle von Absolutwerten, wodurch die Anzahl der erforderlichen zusätzlichen Spuren auf der Kodierscheibe 10 verringert ist.

Die Kodierscheibe 10 trägt eine Spur 48 mit Marken, welche denjenigen der einzigen Spur auf der Kodierscheibe in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 entsprechen. Hierdurch werden also dem Istwert der Antriebsdrehzahl entsprechende Signale erzeugt. Ferner sind drei weitere Spuren 40 vorhanden.

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deren Daten von drei weiteren, hier nicht dargestellten Magnetköpfen gelesen werden und über drei Leitungen 41 zu den Eingängen von drei Verstärkern 42 gelangen, die eine Logikschaltung 43 steuern. Eine der drei Spuren 40 wird als Vorzeichen-Spur benutzt und die beiden anderen als Amplituden-Spuren. Die Logikschaltung 43 steuert über die beiden Leitungen 45 die Zählrichtung eines Zählers 44 und über die Leitungen 46 die Größe der einzelnen Zählschritte, also beispielsweise, ob der Zähler jeweils um 0, 1, 2 oder 3 Stellen weiterschaltet. Für jede Marke auf der Spur 48 ist auf den Spuren 40 ein Wert aufgezeichnet, und wenn dieser Wert gelesen wird, wird er der Logikschaltung 43 zugeleitet. Diese ist über den Verstärker 12 mit dem Signal der Spur 48 synchronisiert und ändert den Zählerstand des Zählers 44 um einen Wert zwischen -3 und +3 einschließlich. Die Logikschaltung 43 verbindet einen der Verstärker 42 mit den beiden Leitungen 45 und die anderen beiden Verstärker 42 mit den vier Leitungen 46.

Der Zählerstand des Zählers 44 wird von einem Digital/Analog-Umsetzer 50 in ein entsprechendes Korrektursignal umgewandelt, welches an den Servoverstärker 49 gelangt.

Die Steuerung des Zählerstandes im Zähler 44 erfolgt schrittweise und nicht in Absolutwerten, weil die Änderung des Korrektursignals während einer Umdrehung der Antriebswelle 6 eine große praktisch sinusförmige Komponente entsprechend der Exzentrizität der Lagerung der Antriebswelle und der Antriebsrolle aufweist. Die Verwendung eines Schrittsystems ermöglicht somit den Einsatz einer kleineren Anzahl von Spuren 4O als bei einem Absolutwertsystem. Jedoch muß sichergestellt werden, daß der Anfangs-Zählerstand des Zählers 44 richtig ist. Diesem Zweck dient die Schaltung 47. Eine der Marken auf der Spur 48 unterscheidet sich von den übrigen,und die Schaltung 47 spricht auf diese Marke an und stellt den Zähler 44 auf seine NuIl-

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Stellung zurück, sobald diese Marke abgetastet wird. Dabei wird jedes etwa vorhandene Zählsignal der Logikschaltung übersteuert. Stattdessen könnte auch die Logikschaltung 43 für diese Aufgabe verwendet werden. Die Schrittwerte, welche dem Zähler 44 zugeführt werden können, gehen von +3 bis -3 und umfassen auch die Werte +0 und -0. Der Wert -0 kann zum Zurückstellen des Zählers 44 benutzt werden, während der Wert +0 überall dort ausgenutzt wird, wo der Wert 0 auf den Spuren 40 benötigt wird.

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Claims

Patentansprüche

. Antriebsvorrichtung für Bandgeräte mit einem Antriebsmotor, einer mit diesem gekuppelten Bandantriebsrolle und einem ebenfalls mit dem Motor mechanisch gekuppelten Impulsgenerator, welcher ein in seiner Frequenz dem Istwert der Bandantriebs dreh zahl proportionales Signal erzeugt, das mit einem Frequenzbezugssignal verglichen und dabei ein die Motordrehzahl steuerndes Regelabweichungssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (14) mit verschiedenen Winkelstellungen der Bandantriebsvorrichtung (8,2) zugeordneten Speicherstellen für Korrektursignale vorgesehen ist, die synchron mit der Umdrehung der Bandantriebsvorrichtung abgetastet und den Regelabweichungssignalen hinzugefügt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (14) ein Festwertspeicher und seine Adressierschaltung durch die Ausgangssignale des Impulsgenerators (10,11) gesteuert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator einen rotierenden Träger (10) mit in einer Zone (48) aufgebrachten Marken zur Erzeugung des der Bandantriebsdrehzahl proportionalen Signals aufweist und daß eine weitere Zone (40) des Trägers als Speicher für die Korrektursignale dient.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein Digitalspeicher (14,44) und an seinen Ausgang ein Digital/Analogümsetzer (22,50) angeschlossen ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß im Speicher (A,B) mehrere Gruppen von Korrektursignalen gespeichert sind und eine die der jeweiligen Betriebsart des Bandgerätes zugeordnete Gruppe auswählende Auswahlvorrichtung (28) vorgesehen ist.

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