DE2362976C3 - Phasenstarre Einrichtung für ein Drehglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasensteuereinrichtung für ein Drehglied, bestehend aus einem Sollwertsignalgenerator zur Erzeugung eines Sollwertsignals, einem Istwertsignalgenerator, der die Drehlage des Drehglieds ermittelt und ein erstes und zweites Istwertsignal erzeugt, einem Rechteckgenerator zur Erzeugung eines

S Rechtecksignals, das eine bestimmte Phasenbeziehung zu dem ersten Istwertsignal hat, einem Komparator, der einen Phasenvergleich zwischen dem zweiten Istwert signal und dem Rechtecksignal durchführt, und einem Steuersignalgenerator, der in Abhängigkeit von dem

ίο Phasenvergleich ein Steuersignal zum Antrieb des Drehglieds erzeugt

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 2913 652 bekannt Diese Einrichtung erzeugt ein Rechtecksignal, das in einer bestimmten Phasenbezie-

_IS hung zu einem Istwertsignal steht Das Rechtecksignal wird mit einem zweiten Istwertsignal verglichen und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wird ein Steuersignal erzeugt Auf diese Weise ist eine proportionale Änderung des Steuersignals und damit der Geschwindigkeit des Drehglieds möglich. Bei einem starken Anstieg oder Abfall der Drehzahl des Drehglieds wird wegen der proportionalen Beziehung die richtige Drehzahl erst nach einer relativ langen Zeit erreicht Dies kann zur Beschädigung z.B. des

Antriebsmotors des Drehglieds führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß bei einem starken Anstieg bzw. Abfall der DrehzaU des Drehglieds die Solldrehzahl möglichst schnell wieder erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Rechteckgenerator ein zweites Rechtecksignal erzeugt, das eine bestimmte Phasenbeziehung zu dem ersten Rechtecksignal hat, daß der Komparator ein erstes Vergleichsglied hat, das einen Phasenvergleich zwischen dem zweiten Istwertsignal und dem zweiten Rechtecksignal durchführt, sowie ein zweites Vergleichsglied, das einen Phasenvergleich zwischen dem zweiten Istwertsignal und dem ersten Rechtecksignal durchführt, daß der Komparator bei Voreilung des zweiten Istwertsignals gegenüber dem ersten Rechtecksignal einen ersten Zustand einnimmt, daß der Komparator bei Nacheilung des zweiten Istwertsignals gegenüber dem zweiten Rechtecksignal einen zweiten Zustand einnimmt, und daß der Komparator einen dritten Zustand einnimmt, wenn das zweite Istwertsignal eine bestimmte Phasenbeziehung zu dem ersten und zweiten Rechtecksignal hat. Auf diese Weise wird erreicht, daß in einem bestimmten Phasenbereich, der von der Lage des ersten und zweiten Istwertsignals bestimmt wird, ein der Änderung der Phasenbeziehung proportionales Steuersignal erzeugt wird. Außerhalb dieses Bereichs jedoch erfolgt die Änderung des Steuerignals nicht mehr proportional, sondern es wird ein bestimmtes Signal erzeugt, das dem jeweiligen Zustand außerhalb dieses Phasenbereichs Rechnung trägt. Wenn z. B. die Drehzahl des Antriebsmotors des Drehglieds stark zunimmt, wird der dem Antriebsmotor zugeführte Strom abgeschaltet oder auf einen geringen Wert gesenkt. Wenn dagegen die Drehzahl des Motors stark zunimmt, wird eine hohe Spannung an den Antriebsmotor angelegt

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 4 beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Phasensteuereinrichtung, und F i g. 2 bis 4 den Verlauf von Signalen zur Erläuterung

der Arbeitsweise der Einrichtung der F i g. 1.

In F i g. 1 ist mit 9 ein Motor bezeichnet, z. B. ein Gleichstrommotor mit einer Welle 9a. Die Welle 9a kann z. B. den Drehkopf eines Videobandgerätes direkt antreiben oder als Bandantriebsrolle diesen. Auf der S Welle 9a sitzt eine Platte 10, auf der ein Stabmagnet 11 angeordnet ist, der mit einem ersten Impulsgenerator 12a und einem zweiten Impulsgenerator 126 zusammenwirkt, um ein erstes und zweites Istwertsignal zu erzeugen, die die Drehlage der Welle 9a wiedergeben. Die Impulsgeneratoren sind um 180° gegeneinander versetzt

In F i g. 1 ist mit 1 ein Eingangsanschluß bezeichnet, der z.B. ein VertikaJsynchronsignal eines Fernsehsignals erhält Das Synchronsignal wird einer Verzögerungseinrichtung 2 und deren Ausgangssignal einem Bezugssignalgenerator 3 zugeführt Monostabile Multivibratoren können als Zeitverzögerungseinrichtung 2 und als Bezugssignalgenerator 3 verwendet werden, deren Zeitverzögerung bzw. deren Impulsbreite einstellbar ist Das Ausgangssigna] des Bezugssignalgenerators 3 wird dem einen Eingang eines NAND-Glieds 4 zugeführt Das Ausgangssignal des NAND-Glieds 4 wird dem einen Eingang eines weiteren NAND-Glieds 5 zugeführt Das Ausgangssignal des zweiten NAND-Glieds 5 wird einem Integrator 6 zugeführt, dessen Ausgangssignal der eine Eingang eines Austast- und Halteglieds 7 erhält. Das Ausgangssignal des Austast- und Halteglieds 7 wird über einen Verstärker 8 dem Motor 9 zugeführt

Weiterhin sind ein erster Rechteckgenerator 15 und ein zweiter Rechteckgenerator 16 vorgesehen. Der Eingang des ersten Rechteckgenerators 15 ist mit dem ersten Impulsgenerator 12a verbunden und der Eingang des zweiten Rechteckgenerators 16 ist mit dem Ausgang des ersten Rechteckgenerators 16 verbunden. Den Eingängen eines ersten UND-Glieds 17 werden das Ausgangssignal des zweiten Rechteckgenerators 16 und des zweiten Impulsgenerators 126 zugeführt. Den Eingängen eines zweiten UND-Glieds 18 werden das Ausgangssignal des ersten Rechteckgenerators 15 und des zweiten Impulsgenerators i2bzugeführt.

Der Ausgang des ersten UND-Glieds 17 ist mit dem zweiten Eingang des ersten NAND-Glieds 4 verbunden, während der Ausgang des zweiten UND-Glieds 18 mit dem zweiten Eingang des zweiten NAND-Glieds 5 verbunden ist. Ein Mischer 13 kombiniert die Ausgangssignale der beiden Impulsgeneratoren 12a und \2b; sein Ausgangssignal wird über einen Verstärker 14 dem Austast- und Halteglied 7 zugeführt.

Wird bei dieser Schaltungsanordnung der Motor 9 mit einer Geschwindigkeit von 30 U/sec gedreht, dann erzeugen der erste und zweite Impulsgenerator 12a und 126 z. B. Impulse mit einer Frequenz von 30 Hz. Ferner wird das Vertikalsynchronsignal des Fernsehsignals als Synchronsignal mit einer Frequenz von 60 Hz zugeführt Das Ausgangssignal des Mischers 13 ist ein Impulssignal mit einer Frequenz von 60 Hz, wenn der Motor 9 mit normaler Geschwindigkeit dreht.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung der F i g. 1 anhand der F i g. 2 bis 4 beschrieben.

In den Fig. 2A, 3A und 4A sind mit Sv das Vertikalsynchronsignal, in den F i g. 2B, 3B und 4B mit S\ das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 2, in den Fig. 2C, 3C und 4C mit S₂ das Ausgangssignal des Bezugssignalgenerators 3, in den Fig. 2D, 3D und 4D mit S3 das Ausgangssignal des zweiten NAND-Glieds 5, in den F i g. 2E₁3E und 4E mit 64 das Ausgangssignal des Integrators 6, in den Fig.2F, 3F und 4F mit Se» das Signal des ersten Impulsgenerators 12a und in den F i g. 2G, 3G und 4G mit S«, das Signal des zweiten Impulsgenerators 126 bezeichnet In den Fig.2H, 3H und 4H ist mit Sj das Ausgangssignal des ersten Rechteckgenerators 15, und in den F i g. 21,31 und 41 mit Ss das Ausgangssignal des zweiten Rechteckgenerators 16 bezeichnet In den F i g. 2J, 3] und 4 J ist mit Sg das Ausgangssignal des zweiten UND-Glieds 18, in den F i g. 2K., 3K und 4K. mit Sm das Ausgangssignal des ersten UND-Glieds 17 und in den Fig.2L, 3L und 4L mit Si 1 das Ausgangssignal des Austast- und Halteglieds 7 bezeichnet

Wie die F i g. 2C bis 4C zeigen, wird das Ausgangssignal Si des Bezugssignalgenerators 3 gegenüber dem Vertikalsynchronsignal Sv um in verzögert und hat eine Dauer T₂. Die Verzögerung η und die Dauer T₂ bestimmen die Phasendifferenz zwischen dem Synchronsignal Sv und den Impulsen S₆₁ und S«, der Impulsgeneratoren 12a und 126. Bei Anwendung auf ein Videobandgerät mit einem Drehmagnetkopf wird die Aufzeichnungslage des Synchronsignals Sv in der Signalaufzeichnungsspur auf dem Videoband durch die obige Phasendifferenz bestimmt

Die Dauer T₃ und ta der Ausgangssignale S₇ und S₈ der beiden Rechteckgeneratoren 15 und 16 ist wie folgt bestimmt: Dreht der Motor 9 mit der richtigen Geschwindigkeit von z. B. 30 U/sec, dann wird die Dauer T₃ und r₄ so gewählt, daß das Signal Sb_b in das Rechtecksignal Sg des Generators 16 fällt. Die Rechteckgeneratoren 15 und 16 können aus monostabilen Multivibratoren bestehen, deren Ausgangsimpulse veränderbar sind

Wie die F i g. 2 bis 4 zeigen, fällt das Rechtecksignal Sj bei dem Signal St,_a von »1« auf »0«. Nach der Dauer τι steigt es von »0« auf »1« an und fällt wieder von »1« auf »0« bei dem nächsten Signal Si* Das Rechtecksignal S» steigt von »0« auf »1« bei Ansteigen des Signals S₇ und fällt nach der Dauer τ* von »1« auf »0« und steigt beim nächsten Ansteigen des Signals S₇ wieder von »0« auf »1«.

Anhand der F i g. 2 wird nun die Arbeitsweise für den Fall erläutert, daß der Motor 9 phasenstarr zu dem Synchronsignal dreht.

Der Impuls S₆* des Impulsgenerators 126, der eines der beiden Istwertsignale der Drehlage der Welle 9a ist, fällt mit dem Intervall des Rechtecksignals Sg zusammen (F i g. 2G, 21), so daß das Ausgangssignal Si0 des ersten UND-Glieds 17 auf »1« bleibt (F i g. 2K). Daher wird das Signal S₂ des Generators 3 (Fig.2C) von dem ersten NAND-Glied 4 in der Phase umgekehrt und dann dem einen Eingang des zweiten NAND-Glieds 5 zugeführt. Der erste Rechteckgenerator 15 erzeugt das Rechtecksignal S₇, das bei Auftreten des Impulses St_a (Fig.2F) des Impulsgenerators 12a »0« wird und nach der Dauer Ti bzw. vor dem Auftreten des Impulses SU (Fig. 2H) wieder »1« wird. Daher erzeugt das zweite UND-Glied 18 das Signal S₉, das ständig auf »1« gehalten wird (F i g. 2]). Somit erzeugt das zweite NAND-Glied 5 das Signals S₃, das in Form und Phase gleich dem Signal S₂ ist (Fig.2D). Das Signal S₃ wird dem Integrator 6 zugeführt, der das trapezförmige Signal S4 erzeugt (Fig. 2E). Das trapezförmige Signal S₄ wird dem Ausiast- und Halteglied 7 zugeführt und mit den Impulsen Sj_a und St/, ausgetastet. Als Ergebnis wird das Signal Sn erhalten, dessen Amplitude sich entsprechend der Differenz zwischen den Impulsen S₆₃, Sbb und dem

Synchronsignal Svändert (F i g. 2L).

Die Amplitude des Signals Sn wird groß, wenn die Phase der Signale St₃ und Sn, bezüglich des Signals Sv verzögert werden soll, wird jedoch klein, wenn die Phase der Signale 5t,, und Sa voreilen soll. Das Signal St \ wird nach Verstärkung durch den Verstärker 8 dem Motor 9 zugeführt, um die Welle 9a des Motors 9 phasenstarr zu dem Signal Sy zu drehen.

Wenn die Last an der Welle 9a des Motors 9 zu Null wird, steigt die Geschwindigkeit des Motors 9 an und übersteigt die mögliche phasenstarre Beziehung. Anhand der Fig.3 wird nun die Arbeitsweise der Einrichtung für diesen Fall beschrieben.

Wenn die Geschwindigkeit des Motors 9 wächst, tritt das Signal Stb des zweiten Impulsgenerators Hb vor den Rechiecksignaien S₇ und 5g auf. Daher faiien die Signale 5b und Sio der UND-Glieder 17 und 18 auf »0« (F i g. 3] und 3K), und das dem Integrator 6 zugeführte Signal 53 wird »1« (Fig.3D). Damit bleibt auch das Ausgangssignal Sn des Abtast- und Halteglieds 7 auf »0« (F i g. 3L). Daher fließt kein Strom in den Motor 9. In der Praxis kann der Strom auf einem kleinen Wert gehalten werden, so daß die Drehzahl des Motors 9 stark verringert wird und der Motor 9 in den anhand dei F i g. 2 beschriebenen Zustand zurückkehrt.

Anhand der F i g. 4 wird nun der Fall beschrieben, dal der Motor 9 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit al:

der Sollgeschwindigkeit dreht, wie dies beim Anlasser möglich ist.

In diesem Falle wird die Dauer von der Erzeugung des Impulses St₁ bis zu der des Impulses &t> länger als di< Zeit (tj + T4). Daher fällt das Signal Set des zweiter Impulsgenerators 12ft in die Dauer des Rechtecksignal! Si des Generators 15, und daher werden die Signale S und Sio der UND-Glieder 17 und 18 »1« und »0«(F i g. 4] und 4K). Der Integrator 6 erhält daher das Signal »0< und erzeugt das Signal »1«, das dem Austast- unc Halteglied 7 zugeführt wird. Das Signal Si des Integrators 6 wird mit den Signalen &* und Se, ausgetastet und auf diese Weise wird das Signal Sn mi einer konstanten Spannung + E erzeugt (F i g. 4L). Dai Signal S\ \ wird von dem Verstärker 8 verstärkt und dant dem Motor 9 zugeführt. Die Spannung + Eist größer all die Spannung bei normalem Betrieb des Motors, so dal dessen Drehzahl ansteigt und die anhand der Fig.: beschriebene Drehzahl erreicht wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Phasensteuereinrichtung für ein Drehglied, bestehend aus einem Sollwertsignalgenerator zur Erzeugung eines Sollwertsignals, einem Istwertsignalgenerator, der die Drehlage des Drehglieds ermittelt und ein erstes und zweites Istwertsignal erzeugt, einem Rechteckgenerator zur Erzeugung eines Rechtecksignals, das eine bestimmte Phasenbeziehung zu dem ersten Istwertsignal hat, einem Komparator, der einen Phasenvergleich zwischen dem zweiten Istwertsignal und dem Rechtecksignal durchführt, und einem Steuersignalgeneraior, der in Abhängigkeit von dem Phasenvergleich ein Steuersignal zum Antrieb des Drehglieds erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckgenerator (15, 16) ein zweites Rechtecksigna! (58) erzeugt, das eine bestimmte Phasenbeziehung zu dem ersten Rechtecksignal (57) hat, daß der Komparator ein erstes Vergleichsglied (17) hat, das einen Phasenvergleich zwischen dem zweiten Istwertsignal (S 6b) und dem zweiten Rechtecksignal (58) durchführt, sowie ein zweites Vergleichsglied (18), das einen Phasenvergleich zwischen dem zweiten Istwertsignal (SSb) und dem ersten Rechtecksignal (57) durchführt, daß der Komparator bei Voreilung des zweiten Istwertsignals (S6b) gegenüber dem ersten Rechtecksignal (57) einen ersten Zustand (59 = 0, 510 = 0) einnimmt, daß der Komparator bei Nacheilung des zweiten Istwertsignals (S6b) gegenüber dem zweiten Rechtecksignal (58) einen zweiten Zustand (S9 = 1, 510 = 0) einnimmt, und daß der Komparator einen dritten Zustand (59 = 1, 510 = 1) einnimmt, wenn das zweite Istwertsignal (S 6b) eine bestimmte Phasenbeziehung zu dem ersten und zweiten Rechtecksignal (57,58) hat

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vergleichsglieder (17, 18) des Komparators UND-Glieder sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator (4,5, 6, 7, 13, 14) einen Integrator (6) aufweist, der im dritten Zustand (59 = 1, 510 = 1) des Komparators ein Sägezahnsignal (54) erzeugt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sägezahnsignal (54) zur Erzeugung des Steuersignals (511) in einem Austastkreis (7) mit dem ersten und zweiten Istwertsignal (56a, S6b) ausgetastet wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des ersten und zweiten Rechtecksignals (57, 58) zeitlich übereinstimmt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im dritten Zustand (59 = 1, 510 = 1) des Komparators (17, 18) die Phasenbeziehung des zweiten Istwertsignals (S6b) zu dem ersten und zweiten Rechtecksignal (57, 58) von der Dauer τ* des zweiten Rechtecksignals (58) bestimmt wird.