DE2417951B2

DE2417951B2 - Elektromechanischer wandler zum ausgleichen unerwuenschter periodischer schwankungen in der relativgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2417951B2
Application number: DE19742417951
Authority: DE
Inventors: John Gordon Amery; Michael Evans Miller
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1973-04-16
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1976-12-16
Also published as: FR2225805B1; JPS5129005B2; USB351598I5; DE2417951C3; JPS5031803A; GB1461848A; DE2417951A1; IT1010920B; FR2225805A1; CA1039401A; JPS53105210A; AU6767674A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Geschwindigkeitsfehler beim Abspielen einer Aufzeichnungsplatte können verschiedene Ursachen haben, z. B. exzentrische Lagerung der Platte, sich werfende oder verzogene Platten, Verzerrun gen beim Pressen der Platte, Aufzeichnungsfehler, Exzentrizitäten des Plattentellers oder Exzentrizitäten in der durch die Welle des Antriebsmotors für den Plattenteller und die Laufrolle gebildeten Anordnung, oder Erschütterungen. Durch präzise mechanische Konstruktion und Herstellung der Platte und des Plattentellerlaufwerks kann man die auf diesen Ursachen beruhenden Geschwindigkeitsfehler zwar relativ klein halten, jedoch mag die hiermit erzielbare Qualität allenfalls für Schallaufzeichnungen ausreiche^ bei denen die Signalfrequenzen relativ gering sind und deren Abspielung mit einer verhältnismäßig kleinen Drehzahl des Plattentellers möglich ist. Restliche Geschwindigkeitsfehler von 0,5 ⁰Zo oder darunter werden bei Schallaufzeichnungen hier nicht mehr bemerkt.

Anders verhält es sich jedoch bei höherfrequenten Aufzeichnungen wie Bildplatten. Es gibt z. B. Ausführungsformen von Bildplatten, bei denen die Bildinformation in Form von geometrischen Änderungen in einer Spiralrille auf der Oberfläche der Platte aufgezeichnet ist. Die Plattenoberfiäche kann dabei ein leitendes Material aufweisen, welches mit einer dünnen dielektrischen Beschichtung versehen ist. Eine beim Abspielen der Platte in die Spiralrille greifende Abtastnadel hat eine leitende Oberfläche oder Elektrode, die mit dem leitenden Material auf der Platte und der dielektrischen Beschichtung einen Kondensator bildet.

Wenn sich die Platte in einem entsprechenden Abspielgerät dreht und die Abtastnadel dabei in der Rille läuft, dann wirkt eine Kante der leitenden Elektrode mit der Aufzeichnung derart zusammen, daß sieb Kapazitätsschwankungen ergeben, die den geometrischen Änderungen in der Spiralrille entsprechen. Der mit der Aufzeichnung und der Abtastnadel gebildete Kondensator kann mit einem Schwingkreis gekoppelt werden, so daß die bei Drehung der Platte auftretenden Kapazitätsschwankungen die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ändern. Der Schwingkreis kann durch einen Festfrequenzoszillator beaufschlagt werden, und wenn sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises (infolge der Geometrieänderungen in der Spiralrille) ändert, dann ändert sich auch das Ansprechverhalten des Schwingkreises auf die vom Oszillator gelieferte Erregerspannung als Funktion der aufgezeichneten Information. Dies führt zu Ausgangssignalen, die sich entsprechend der aufgezeichneten Information ändern.

Bei der Wiedergabe einer Bildplatte beispielsweise dieses Typs machen sich selbst sehr kleine Fehler in der Relativgeschwindigkeit zwischen Platte und Abtastnadel störend bemerkbar. Wenn zur Wiedergabe des Videosignals ein herkömmlicher Fernsehempfänger verwendet wird, dann äußern sich bereits Geschwindigkeitsabweichnungen von mehr als nur 0,01 °/o als sogenanntes »Zittern« (Synchronisierungsfehler) im wiedergegebenen Fernsehbild. Wenn es sich um die Wiedergabe von Farbfernsehsignalen handelt, dann führen geringste Geschwindigkeitsänderungen nicht nur zu diesem Zittern, sondern auch zu einer merklichen Verschlechterung der Qualität bei der Farbwiedergabe.

Die auch bei sorgfältigster mechanischer Konstruktion und Herstellung der Platte und des Plattentellerlaufwerks noch verbleibenden restlichen Geschwindigkeitsfehler sind daher immer noch groß genug, die Bildqualität merklich zu beeinträchtigen. Es läßt sich auf wirtschaftliche Weise kein Plattenteller für den Massenverbrauch herstellen, der seine Drehzahl so genau einhält, daß jegliche Störung des aus einer Videoaufzeichnung wiedergegebenen Bildes ausbleibt. Außerdem kann die Bildplatte selbst nicht mit so engen Toleranzen billig hergestellt werden, daß Geschwindigkeitsfehler zwischen der Platte und der Abtastnadel auch bei wirklich konstant gehaltener Plat-

tentellerdrehzahl klein genug bleiben, um ein Zittern und Farbphasenfehler im wiedergegebenen Fernsehbild zu verhindern.

Die Frequenz der Geschwindigkeitsfehler, welche zum Bildzittern führen, liegt im Bereich von einer Niedrigstfrequenz von z. B. 6 Hz bis etwa 1 kHz. Bei früheren Aufzeichnungssystemen wurde die Geschwindigkeit des Antriebsmechanismus zur Bewegung des" Aufzeichnungsträgers (d. h. eines Bandes oder einer Platte usw.) mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises für den Antriebsmotor geregelt. Wenn jedoch Videosignale wiedergegeben werden sollen, bei denen verhältnismäßig hochfrequente Geschwindiekeitsfehler zu Bildstörungen führen, dann verhindert die Trägheit der mechanischen Antriebsmittel, daß der Antriebsmotor auf hochfrequente Korrektursienale anspricht, so daß man auf andere Korrekturmaßnahmen angewiesen ist.

Aus der USA.-Patentschrift 37 11 641 ist ein System zur Korrektur von Fehlern in der Relativgeschwindigkeit zwischen Abtastnadel und Platte bei einem Bildplattenspieler bekannt, bei welchem die Position des Abtasters relativ zu der sich bewegenden Platte derart geändert wird, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen diesen beiden Teilen für einen geeebenen Radius vom Drehzentrum der Platte im wesentlichen konstant bleibt und somit die restlichen Geschwindigkeitsfehler korrigiert werden. Diese bekannte Methode läßt sich als »Armstreckung« bezeichnen, weil sie praktisch darauf hinausläuft, den Abtastarm im Bildplattenspieler mehr oder weniger zu strecken.

Dieses sogenannte Armstrecksystem ist eine Servoregelung an der Zwischenstrecke zwischen Platte und Abtastnadel, die den Summierungspunkt darstellt, wo die Geschwindigkeitsschwankung auftritt. Die Geschwindigkeitsschwankungen führen zu Frequenzänderungen der von der Abtastnadel abgeleiteten Signale, die z. B. mittels eines Frequenzdiskriminators gefühlt und dann verstärkt werden, um ein Erregersignal zum Antrieb eines elektromechanischen Wandlers zu liefern, der daraufhin die Position des Abtasters im Sinne einer Konstanthaltung der Relativgeschwindigkeit zwischen Abtaster und Platte verschiebt.

Der elektromechanische Wandler bildet mit der Einrichtung zum Fühlen der Relativgeschwindigkeit und mit der Einrichtung zur Ableitung eines für den Geschwindigkeitsfehler charakteristischen Erregersignals einen geschlossenen Regelkreis, der stabil sein und außerdem über eine bestimmte Bandbreite einen gewünschten Verstärkungsfaktor haben muß, um die Geschwindigkeitsfehler zu kompensieren. Der Betriebsfrequenzbereich des Regelkreises ist der Frequenzbereich der auszugleichenden periodischen Schwankungen der Relativgeschwindigkeit zwischen Platte und Abtastnadel und somit der Frequenzbereich für die korrigierende Bewegung der Abtastnadel längs der Plattenrille. Für eine Plattendrehzahl von 450 Umdrehungen je Minute (die beispielsweise mittels eines Synchronmotors mit einer Drehzahl von 3600 Umdrehungen je Minute erreicht werden kann) ist ein Betriebsfrequenzbereich von 7.5 bis 60 Hz wünschenswert.

Das Verhalten bzw. die Kennlinien der voneinander abhängenden Elemente des Regelkreises müssen zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses in bestimmter Weise aufeinander abgestimmt sein. Gleichzeitig muß jedoch für die gewünschte Verstärkung und Phasenverschiebung bzw. Verzögerung zum stabilen Betrieb des Regelkreises gesorgt sein. Dies muß in einer solchen Weise erreicht werden, daß unrealisierbare oder unpraktische Eigenschaften oder Kennlinien für die Elemente des geschlossenen Regelkreises vermieden werden. Eine weitere Rolle spielen Faktoren wie Empfindlichkeit, Verlustleistung, Kosten, Größe, Empfindlichkeit gegen Überalterung und Änderungen der Umgebungsbedingungen, Reproduzierbarkeit, Frequenzgang und Anpaßbarkeit an die Gesamtkonstruktion des Plattenspielers.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eines der Elemente eines solchen Regelkreises, nämlich auf den elektromechanischen Wandler zum Ausgleichen unerwünschter periodischer Schwankungen in der Relativgeschwindigkeit zwischen einer sich drehenden gerillten Aufzeichnungsplatte und einer der Aufzeichnungsrille folgenden Abtastnadel. Die Erfindung geht aus von einem derartigen aus der genannten USA.-Patentschrift 37 11 641 bekannten Wandler mit einem einen Magnetflußerzeuger enthaltenden feststehenden ersten Teil und einem beweglichen zweiten Teil, der einerseits mit der Abtastnadel mechanisch verbunden ist, um die räumliche Lage der Abtastnadel in Richtung längs der Aufzeichnungsrille zu verändern, und der andererseits mit dem feststehenden ersten Teil über eine elastische Anordnung verbunden ist, die auf den zweiten Teil eine seiner Auslenkung aus der Nulllage entgegengerichtete Rückstellkraft ausübt, ferner mit einer am beweglichen zweiten Teil sitzenden elektrischen Wicklung, die von einem für die periodischen Schwankungen der besagten Relativgeschwindigkeit charakteristischen Geschwindigkeitsfehlersignale beaufschlagbar ist, um den beweglichen zweiten Teil im Sinne einer die Schwankungen der Relativgeschwindigkeit kompensierenden Bewegung der Abtastnadel auszulenken, sowie mit einer jede Relativbewegung des beweglichen zweiten Teils bezüglich des feststehenden ersten Teils dämpfenden Dämpfungseinrichtung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wandler dieser Art so auszulegen, daß sich eine hohe Empfindlichkeit erreichen läßt, ohne daß Probleme bei der Herstellung und hinsichtlich der Belastbarkeit bzw. der Leistungsaufnahme auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine solche Nachgiebigkeit der elastischen Anordnung, daß die Frequenz der mechanischen Eigenresonanz des Wandlers innerhalb des Frequenzbereichs der periodischen Relativgeschwindigkeitsschwankungen zwischen Aufzeichnungsplatte und Abtastnadel liegt, und eine solche Auslegung dei Dämpfungscinrichtung, daß sie unter Betriebsbedingungen den Q-Wert der mechanischen Resonanz de; Wandlers auf höchstens 2 begrenzt.

Es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verlegen der Eigenresonanzfrequenz des Wandlers ir den Betriebsfrequenzbereich zu einer sehr guter Empfindlichkeit führt, ohne daß Probleme der Be lastbarkeit bzw. Leistungsaufnahme auftreten. Wem man nämlich die Eigenresonanz des Wandlers höhe als den Betriebsfrequenzbereich (beispielsweise au 1 kHz legt, dann wird die Herstellung des Wandler schwierig, wenn er gleichzeitig die Anforderungei hinsichtlich der Empfindlichkeit, der Belastbarkei bzw. Leistungsaufnahme und der Dämpfung gut er füllen soll. Legt man hingegen die Eigenresonanz de

Wandlers tiefer als den Betriebsfrequenzbereich, dann muß man den Wandler so nachgiebig machen, daß eine axiale oder Längsbewegung schwer zu erreichen ist. Ferner hat sich herausgestellt, daß man mit der Verlegung der Eigenresonanz des Wandlers in den Betriebsfrequenzbereich den Verstärkungsfaktor und die Phasenverschiebung der elektronischen Elemente des den Wandler ergänzenden Regelkreises leichter erreichen kann.

Wegen der Lage der Eigenresonanz des Wandlers innerhalb des Betriebsfrequenzbereichs ist die Dämpfung des Wandlers wichtig; mit der erfindungsgemäßen Bemessung des durch die Dämpfung bestimmten Q-Wertes des Wandlers auf höchstens 2 (vorzugsweise nicht niedriger als 0,5) kann ein zufriedenstellendes Verhalten des Regelkreises erreicht werden.

Vorzugsweise besteht die elastische Anordnung aus zwei zueinander beabstandeten nachgiebigen Elementen von allgemein ringförmiger Gestalt.

In einer vorteilhaften Ausführungsfcrm der Erfindung ist die Dämpfungseinrichtung elektrischer Natur und besteht aus einem einen geschlossenen Stromkreis bildenden elektrisch leitenden Glied, welches am beweglichen zweiten Teil in der Nähe der elektrischen Wicklung sitzt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Bildplattenspielers;

Fig. la zeigt eine Bildplatte in Seitenansicht;

F i g. 2 zeigt in Blockform ein Geschwindigkeitskorrektursystem;

F i g. 3 zeigt von der Seite in Schnittansicht eine Ausführungsform eines Wandlers zur Geschwindigkeitskorrektur.

Das in Fig. 1 dargestellte Abspielgerät für eine Bildplatte fühlt die Kapazität zwischen einer Abtastnadel und der Aufzeichnungsplatte, um die Bildinformation wiederzugewinnen. Die Aufzeichnung der Bildinformation hat die Form geometrischer Änderungen in einer Spiralrille 2 auf der Oberfläche der Platte 4. Wie in F i g. 1 a zu erkennen ist, enthält die Platte eine dünne dielektrische Schicht 6 über einem leitenden Material 8, welches sich auf einem dielektrischen Substrat 10 befindet. Die Abtastnadel 12, welche in die Spiralrille 2 der Platte 4 greift, trägt eine leitende Elektrode 14, die mit dem leitenden Material und der dielektrischen Schicht auf der Platte eine Kapazität bildet.

Das Abspielgerät 16 enthält einen Plattenteller 18, mit welchem die Platte 4 gehalten und in Drehung versetzt wird. Der Plattenteller 18 wird durch einen Motor und ein Laufwerk (in der Figur nicht dargestellt) mit einer Drehzahl von z. B. 450 Umdrehungen je Minute angetrieben.

Innerhalb eines leitenden Gehäuses 20 befindet sich ein leitender Abtastann 22, der mit einem Ende an einem Teil eines elastischen Gelenks 23 aufgehängt ist. Das Gelenk gestattet eine Bewegung des Abtastarms sowohl in seitlicher als auch in vertikaler Richtung während des Betriebs, ist jedoch in Längsrichtung (d. h. in Richtung der Länge des Abtastarms 22) steif. Die Abtastnadel 12 ist am freien Ende des Arms befestigt, und die Nadelelektrode 14 ist durch nicht dargestellte Mittel über den Arm 22 elektrisch mit der Wiedergabeschaltung verbunden. Ein anderer Teil des elastischen Gelenks ist mit de.n beweglichen Teil eines Wandlers 24 verbunden. Der Wandler 24 ist Teil eines Geschwindigkeitskorrektursystems, un den Abtastarm 22 in Längsrichtung zu bewegen un< dadurch Fehler in der Relativgeschwindigkeit zwi sehen der Nadel 12 und der Platte 4 zu korrigieren Einzelheiten des Wandlers werden weiter unten be schrieben.

Eine Öffnung 26 im Gehäuse 20 macht es möglich daß die Abtastnadel Xl durch die Gehäusewand grei fen und die Aufzeichnungsplatte 4 berühren kann

ίο Das leitende Gehäuse 20 mit dem Abtastarm 22 um auch der Wandler 24 werden in Richtung des Pfeil 28 bewegt, damit die Abtastnadel 12 der Aufzeich nungsrille folgen kann. Der Antrieb für diese Bewe gung kann mittels einer Antriebswelle erfolgen, dii über einen (nicht dargestellten) Eingriffsmechanismu: mit dem Gehäuse 20 gekoppelt ist.

Das Gehäuse 20 kann bestimmte Teile der Wieder gabeschaltung wie z. B. den Oszillator und dei Schwingkreis enthalten. Da hierdurch Schaltungen ir

dichter Nähe an der Abtastnadel 12 angeordnet wer den können, lassen sich Streukapazitäten und elek trische Störungen klein halten. Der Rest der Wieder gabeschaltung ist mit den im Gehäuse 20 befindlicher Schaltungsteilen gekoppelt, er sei jedoch in einem an deren Teil des Plattenspielers untergebracht.

Die mechanischen und elektrischen Funklionei des Geräts können durch geeignete Verbindung mi den Bedienungsknöpfen 31 gesteuert werden.

Die Wiedergabeschaltung enthält einen H-Separa

tor, d. h. eine Schaltungsanordnung zur Abtrennunj der Horizontalsynchronimpulse von dem aus der Plat tenaufzeichnung gewonnenen Fernsehsignalgemisch Die Wiedergabeschaltung kann ferner einen Ampli tudenbegrenzer enthalten, um die ausgangsseitigei

Horizontalsynchronimpulse auf einer festen Ampli tude zu halten. Wenn die Aufzeichnungsplatte genai mit der richtigen Geschwindigkeit gedreht wird, danr hat die Frequenz der gefühlten Horizontalsynchron impulse ihren Sollwert, der im vorliegenden FaI

15,734 kHz betrage. Wenn die Drehzahl des Platten tellers etwas geringer oder höher als die richtig« Drehzahl ist oder wenn die AufzeichnungsplatK Exzentrizitäten aufweist, dann ist die Frequenz dei gefühlten Frequenzimpulse niedriger bzw. höher al;

15,734 kHz. Ursachen einer Abweichung der gefühlten Synchronimpulsfrequenz von einem Normal- ode: Mittelwert von 15,734 kHz können die Drehzahl de; Plattentellers, Exzentrizitäten der Platte oder Auf zeichnungsfehler sein.

Gemäß der Darstellung in F i g. 2 kann eine geeig nete Einrichtung wie z. B. ein Frequenzdiskriminatoi 30 diese Frequenzabweichung fühlen und eine Fehler-Spannung erzeugen. Ein Verstärker 32 verstärkt die Fehlerspannungsschwankungen und gibt ihnen eint

bestimmte Phase und Amplitude, um sie als Steuersignal auf einen Wandler 24 zu geben. Der Wandle] 24. der mit dem Abtastarm 22 verbunden ist, reagier auf das Fehlerspannungs-Steuersignal, um die Abtastnadel 12 in Längsrichtung des Arms 22 zu verstellen

Die F i g. 3 zeigt Einzelheiten einer Ausführungsform des Wandlers 24, die für das in Rede stehende Geschwindigkeitskorrektursystem vorteilhaft ist.

Der dargestellte Wandler enthält ein hohles ringförmiges Gehäuse 40. Dieses Gehäuse 40 besteht au; einem Material (wie z. B. Eisen), welches einen magnetischen Fluß leiten kann. Innerhalb des Gehäuse« 40 befindet sich ein Permanentmagnet 42. Wenn auch ein solcher Permanentmagnet bevorzugt ist, können

an seiner Stelle natürlich auch andere Quellen für einen magnetischen Fluß, wie z. B. Elektromagnete verwendet werden. Der Magnet hat vorzugsweise zylindrische Form und ist z. B. durch ein Bindemittel am Abschnitt 44 des Gehäuses derart befestigt, daß zwischen dem Magnet und dem Gehäuse 40 ein magnetischer Fluß gebildet wird. Ein allgemein ringförmiges Glied 46 ist innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und an ihm durch geeignete Mittel (wie z. B. ein Bindemittel) befestigt. Das Glied 46 besteht ebenfalls aus Eisen oder einem anderen geeigneten Material zur Bildung eines Wegs für einen magnetischen Fluß zwischen dem Glied 46 und dem Gehäuse 40. Das Glied 46 ist so angeordnet, daß es einen Endabschnitt des Magneten 42 umgibt, jedoch von diescm durch einen Spalt 48 getrennt ist. Ein langgestreckter Arm 50 ist mit dem Magnet 42 verbunden, und zwar mittels eines am Magneten 42 befestigten Sockels 52. Der Sockel 52, der aus Metall besteht, hat eine Öffnung 54 zur Aufnahme des einen Endes des Arms 50, so daß der Arm freitragend vom Magneten 42 absteht. Der Arm 50 bildet einen feststehenden ersten Teil des Wandlers.

Ein allgemein zylindrisches Element 56 aus nichtleitendem, nichtmagnetischem Material bildet einen zweiten, beweglichen Teil des Wandlers und ist so angeordnet, daß es sich längs des Arms 50 erstreckt und diesen umgibt. Das eine Ende des Zylinders 56 ist von einer Scheibe 58 abgeschlossen. An der Scheibe 58 befindet sich ein Ansatzstück 66 zur Kopplung der Scheibe 58 mit einem Abtastarm 22. Auf dem Arm 50 sitzt zwischen seinem freien Ende 64 und dem Magnet eine Traghülse 70, die sich in Längsrichtung des Arms erstreckt. Innerhalb des Zylinders 56 und längs des Arms 50 sind zwei zueinander beabstandete, im allgemeinen kreisrunde scheibenförmige Elemente 72 angeordnet. Die Elemente 72 sind mit ihrem inneren Abschnitt an der Traghülse und mit einem Randabschnitt an ihrem Umfang am Zylinder 56 befestigt. Die Elemente 72 bestehen aus einem dünnen elastisehen Material, um eine elastische Anordnung zur nachgiebigen Verbindung des feststehenden Arms 50 mit dem beweglichen Zylinder 56 zu bilden. In der Praxis können die Elemente 72 beispielsweise aus Papier oder einem dünnen Plastikmaterial bestehen.

Der Zylinder 56 hat einen Endabschnitt 74, der innerhalb des Schlitzes 48 um den Magneten 42 verläuft. Der Endabschnitt 74 liegt im Abstand sowohl zum Magneten 42 als auch zum ringförmigen Glied 46, so daß sich der Zylinder 56 frei in Richtung des Pfeils 76 bewegen kann. Um den Endabschnitt 74 des Zylinders 56 ist ein einen geschlossenen Stromkreis bildendes elektrisch leitendes Glied in Form eines Bandes78 aus leitendem Material, wie z.B. Metall gelegt. Das Band 78 ist am Zylinder 56 befestigt, damit es sich mit diesem bewegt. Ein Teil des Bandes 78 greift in den Spalt 48 zwischen dem Magneten 42 und dem Zylinder 46. Eine elektrische Erregerwicklung 80 für den Wandler ist spulenförmig auf das leitende Band 78 gewickelt. Das den geschlossenen Stromkreis bildende leitende Band 78 wirkt mit der Wicklung 80 als Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Relativbewegung zwischen dem feststehenden Arm 50 und dem beweglichen Zylinder 56, wie es weiter unten noch näher erläutert wird. Andererseits können das Band 78 und die Wicklung 80 relativ auch so zueinander angeordnet sein, daß das Band die Wicklung umgibt. Zwischen der Wicklung 80 und dem ringförmigen Glied 46 ist ein ausreichendes Spiel vorhanden, damit sich der Zylinder 56 frei in Richtung des Pfeils 76 bewegen läßt. Die Anschlüsse der Wicklung 80 sind beim Einsatz des Wandlers mit der Quelle für das Geschwindigkeitsfehlersignal (z. B. mit dem Verstärker 32 gemäß F i g. 2) verbunden, was allerdings in der F i g. 3 nicht eigens dargestellt ist.

Es sind auch andere Formen des Wandleraufbaus mit seiner nachgiebigen Kopplung und der elektrischen Dämpfung möglich. Der innerhalb des Zylinders liegende Tragarm des Wandlers kann am Zylinder durch eine starre Verbindung fest angeordnet sein. Der bewegliche Zylinder und der Arm können dann gemeinsam den beweglichen zweiten Teil des Wandlers bilden, indem sie durch beabstandete nachgiebige Elemente an einem länglich ausgebildeten stationären Gehäuse befestigt werden, welches einen Magnetluftspalt aufweist. Das Gehäuse kann so ausgebildet sein, daß es den beweglichen Zylinder einer Spule umgibt, und der Dämpfungsring kann so angeordnet sein, daß er sich in Längsrichtung innerhalb des Gehäuses durch den Luftspalt bewegt.

Beim Betrieb der beschriebenen Wandleranordnung wird ein elektrisches Signal, welches für den Geschwindigkeitsfehler im System charakteristisch ist, an die Wicklung 80 gelegt. Der Magnet 42 erzeugt einen Fluß, der sich über einen das ringförmige Glied 46, das Gehäuse 40 und den Magneten 42 enthaltenden Weg schließt. Das Signal in der im Luftspalt 48 liegenden Wicklung 80 hat zur Folge, daß gemäß den bekannten Prinzipien des Elektromagnetismus eine Kraft in einer solchen Richtung erzeugt wird, daß der Zylinder 56 und somit auch die Scheibe 58 in Richtung des Pfeils 76 bewegt werden. Infolge der Elastizität der den Zylinder 56 haltenden nachgiebigen Elemente 72 entsteht eine Rückstellkraft, welche die Bewegung des Zylinders 56 elastisch begrenzt.

Das geschlossene leitende Band 78 liegt mit einem Teil im Luftspalt 48. Das Band 78 ist mit dem magnetischen Fluß, der den Spalt zwischen dem Magneten 42 und dem ringförmigen Glied 46 durchdringt, verkettet. Die Bewegung des Zylinders 56 führt zu einer entsprechenden Bewegung des Bandes 78 innerhalb des Luftspalts 48. Die Bewegung des Bandes 78, die aufgrund des Erregersignals in der Wicklung 80 und beim Vorhandensein des magnetischen Flusses erfolgt, führt zu einem Stromfluß im leitenden Band, welches als kurzgeschlossene Windung betrachtet werden kann. Die Ströme im Band 78 treten derart mil dem magnetischen Fluß in Wechselwirkung, daß eine Kraft erzeugt wird, die der durch das Signal in dei Wicklung 30 erzeugte Kraft entgegengerichtet ist. Di< durch das sich bewegende leitende Band 78 erzeugt« Kraft wirkt also der durch das Signal in der Wicklung 80 erzeugten Bewegung des Zylinders 56 entgegen Das heißt, man erzielt eine Dämpfung dadurch, dal die kinetische Energie der sich bewegenden Wicklunj in der kurzgeschlossenen Windung 78 in Wärme um gesetzt wird, wobei die in der kurzgeschlossenen Win dung induzierte Spannung proportional ihrer Ge schwindigkeit und der vorhandenen magnetischen In duktion ist. Die von denn System fortgenommen Energie entspricht der auf diese Weise entstehende) Verlustleistung P_D, die sich folgendermaßen aus drücken läßt:

E² induziert

R der Kuizschlußwicklung

609551/28

Durch geeignete Dimensionierung der Leitfähigkeit und der Masse des Bandes 78 läßt sich ein bestimmter Dämpfungsgrad in der Wandleranordnung genau einstellen. Da außerdem die Dämpfung auf elektrische Weise erfolgt, ist sie genau wiederholbar und paßt sich automatisch der Bewegung des Zylinders 56, die gedämpft werden soll, an. Mit einer solchen Anordnung wird das bei mechanischen Dämpfungseinrichtungen auftretende Problem der sogenannten »stickslip«-Bewegungen, d. h. das Problem sprunghafter oder unregelmäßiger Bewegungen infolge von vorübergehendem Hängenbleiben und Durchrutschen, vermieden.

Es wurde ein nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitender Wandler gebaut, bei welchem das leitende Kurzschlußband eine Breite von 25,4 mm und eine Dicke von 76,2 μπι hatte und um ein bewegliches Element von 25,4 mm Durchmesser gelegt war. Bei diesem Wandler betrug dann die Spitzenauslenkung 1,27 mm (Spitze-Spitze) bei einer Spitzengeschwindigkeitsempfindlichkeit von 12,7 cm/s je Volt für 60 Hz Phasenresonanz (d. h. 3 db Bandbreite bei 60 Hz) und einem Q-Wert von etwa 1,0.

Die auf der Bildplatte aufgezeichneten Horizontalsynchronimpulse eignen sich gut als Frequenzgröße zur Ableitung eines Steuersignals, welches zur Beaufschlagung des Wandlers und somit zur Korrektur vor Geschwindigkeitsfehlern verwendet wird. Bei anderer Systemen können jedoch auch für den gleichen Zweck gesondert aufgezeichnete Frequenzsignale herangezogen werden.

Wenn lediglich Drehzahlschwankungen des Plattentellers kompensiert werden sollen, dann kann man optische Fühleinrichtungen in Verbindung mit einem ständig auf dem Plattenteller selbst befindlichen ablenkenden Muster dazu heranziehen, um die erforderlichen Impulse zu gewinnen, deren Frequenz sich mit der Plattentellerdrehzahl ändert. Mit Hilfe dieser Impulssignale kann dann die Relativgeschwindigkeit zwischen der Abtastnadel und der Aufzeichnung bei gegebenem Radius konstant gehalten werden, wozu man die gleiche Schaltungsanordnung und den gleichen mechanischen Aufbau wie vorstehend beschrieben verwenden kann.

Es ist auch möglich, einen Plattenteller zu verwenden, dessen Drehzahl zur Konstanthaltung der Relativgeschwindigkeit zwischen Aufzeichnungsrille und Abtastnadel veränderbar ist. Ein Geschwindigkeitskorrektursystem mit dem vorstehend beschriebenen Wandler kann bei einem solchen Plattenteller genausogut zur Konstanthaltung der Relativgeschwindigkeit herangezogen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromechanischer Wandler zum Ausgleichen unerwünschter periodischer Schwankungen in der Relativgeschwindigkeit zwischen einer sich drehenden gerillten Aufzeichnungsplatte und einer der Aufzeichnungsrille folgenden Abtastnadel, mit einem einen Magnetflußerzeuger enthaltenden feststehenden ersten Teil und einem beweglichen zweiten Teil, der einerseits mit der Abtastnadel mechanisch verbunden ist, um die räumliche Lage der Abtastnadel in Richtung längs der Aufzeichnungsrille zu verändern, und der andererseits mit dem feststehenden ersten Teil über eine elastische Anordnung verbunden ist, die auf den zweiten Teil eine seiner Auslenkung aus einer Nullage entgegengerichtete Rückstellkraft ausübt, ferner mit einer am beweglichen zweiten Teil sitzenden elektrischen Wirkung, die von einem für die periodischen Schwankungen der besagten Relativgeschwindigkeit charakteristischen Geschwindigkeitsfehlersignal beaufschlagbar ist, um den beweglichen zweiten Teil im Sinne einer der Schwankungen der Relativgeschwindigkeit kompensierenden Bewegung der Abtastnadel auszulenken, sowie mit einer jede Relativbewegung des beweglichen zweiten Teils bezüglich des feststehenden ersten Teils dämpfenden Dämpfungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine solche Nachgiebigkeit der elastischen Anordnung (72), daß die Frequenz der mechanischen Eigenresonanz des Wandlers innerhalb des Frequenzbereichs der periodischen Relativgeschwindigkeitsschwankungen zwischen Aufzeichnungsplatte und Abtastnadel liegt, und eine solche Auslegung der Dämpfungseinrichtung (78), daß sie unter Betriebsbedingungen den Q-Wert der mechanischen Resonanz des Wandlers auf höchstens 2 begrenzt.

2. Wandler nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Anordnung (72) aus zwei zueinander beabstandeten nachgiebigen Elementen von allgemein ringförmiger Gestalt besteht.

3. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (78) elektrischer Natur ist und aus einem einen geschlossenen Stromkreis bildenden elektrisch leitenden Glied besteht, welches am beweglichen zweiten Teil (56) in der Nähe der elektrischen Wicklung (48) sitzt.