DE2711925B2 - Lageregeleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageregeleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches.

Eine derartige Lageregeleinrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 38 73 763 bekannt Sie weist einen ein Kapazitätselement enthaltenden Schwingkreis auf, dessen Resonanzfrequenz bei einer Änderungstendenz des Tasterabstandes von der Bezugsfläche unter Erzeugung des Fehlersignals im Sinne einer weitgehenden Unterbindung von Lageänderungen des Tasters verändert wird.

Ein für Lageregeleinrichtungen der genannten Art wesentliches Anwendungsfeld ist die Abstandsregelung des Abstastkopfes gegenüber sich schnell drehenden Aufzeichnungsplatten, beispielsweise Bildaufzeichnungsplatten, wo aufgrund der sich schnell drehenden Platte relativ schnell auftretende, geringe Abstandsveränderungen vorkommen, die möglichst rasch durch entsprechende Nachführung des Abtastkopfes auf den Sollabstand abgeglichen werden müssen, um bestmögliche, fehlerfreie Wiedergabe zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageregeleinrichtung der genannten Art zu schaffen, die über einen verhältnismäßig großen Abstandsbereich unter Einschluß von Null angenäherten Abständen nahezu linear ist und die unempfindlich gegen Änderungen der Erdrückleitungsimpedanz und frei von Wechselwirkungen mit einem eventuell vorhandenen zweiten, unabhängigen Meßfühler ist

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalendes Hauptanspruches.

Da die beiden Elektroden in den Resonanzkreis der Meßschaltung so eingeschaltet sind, daß die vcm Taster gebildete Kapazität in bezug auf die Aufzeichnungsplatte Symmetrien ist, ist die Anordnung im wesentlichen unempfindlich gegen Potentialänderungen der Platte.

Vorteilhafte Ausgestaltungen nach Maßgabe der Unteransprüche verbessern die Unempfindlichkeit der Lageregeleinrichtung gegenüber äußeren Einflüssen bzw. charakterisieren ihre Anwendung für einen bevorzugten Verwendungsbereich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schema einer Fokussierregelung eines Plattenaufzeichnungs- und -abspielgerätes unter Verwendung der Lageregeleinrichtung,

F i g. 2a und 2b perspektivische Danfeilungen (F i g. 2b teilweise im Schnitt) eines erfindungsgemäßen Meßfühler-Tasters mit zwei Elektroden,

Fig. 3 das Ersatzschaltschema einer Meßschaltung unter Verwendung eines Tasters mit zwei Elektroden,

Fig. 4 und 5 Ubertragungsfunktionsdiagramme für den Meßfühler und

I i g. 6 das Schaltschema einer Ausführungsform

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unter Verwendung eines Zweielektroden-Meßfühlers.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird ein Bündel kohärenten Lichtes 11 von einem Laser 10 über einen in im wesentlichen parallelem Abstand von der Oberfläche einer sich drehenden Aufzeichnungsplatte 14 verlaufenden Strahlengang auf einen galvanomeier-gesteuerten Spiegel 30 gerichtet Die Platte 14 ist vorzugsweise mit einem als Belegung eines Kondensators dienenden Metallbelag beschichtet Es kann jedoch auch eine Platte ohne derartige Metalloberfläche verwendet werden. Ein Gehäuseteil des Spiegels 30 ist mit einem Ende an einem Schlitten 34 einer Transportvorrichtung in Form einer sogenannten Bühne 31 befestigt Das Lichtbündel 11 trifft auf den in herkömmlicher Weise dreh- oder schwenkbaren Spiegel 30 in einem solchen Einfallswinkel auf, daß es über einen zum Einfallsstrahlengang senkrechten Strahlengang auf die reflektierende Fläche der Aufzeichnungsplatte 14 reflektiert wird. Dieses reflektierte Lichtbündel durchsetzt einen Hohlraum im Mittelbereich eines Lagestellgliedes 22 und tritt in ein herkömmliches, mit einem geeigneten Gehäuse versehenes Objektiv (Linsensystem) 12 eia Da? als Schwingspulenantrieb allgemein bekannter Art ausgebildete Lagestellglied 22 verschiebt das Objektiv 12 in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Aufzeichnungsplatte 14. Das Objektiv 12 ist im beweglichen Teil, und zwar mittels Feder am Körper des Stellgliedes 22 befestigt, das seinerseits verstellbar am Schlitten 34 so angeordnet ist, daß der mittlere Objektivabstand von der Oberfläche der Aufzeichnungsplatte 14 von Hand eingestellt werden kann. Das Stellglied 22 ist zwischen dem Spiegel 30 und der Aufzeichnungsplatte 14 angeordnet Das in das Objektiv 12 eintretende Licht tritt von diesem wieder aus und wird auf die Oberfläche der Platte 14 fokussiert

Ein am Außenumfang des Objektivs 12 an dessen aufzeichnungsplattenseitigem Ende befestigter kapazitiver Meßfühler-Taster 20 bildet zusammen mit den Metalloberflächenteilen der Aufzeichnungsplatte 14 ein elektrisches Kapazitätselement Bei Änderungen der axialen Versetzung oder des axialen Abstands, wie sich beim Drehen der Platte 14 über dem Taster 20 ergeben können, ändert sich die von diesem Kapazitätselement erzeugte Kapazität Die Platte 14 ist vorzugsweise mit einem geeigneten metallhaltigen Material beschichtet, um sie reflektierend zu machen.

Die auf einem kleinen runden Plattenteller 16 befestigte Platte 14 wird durch einen Plattentellermotor 18 mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben. Aufgrund von Unebenheiten und Verwerfungen kann die Platte 14 bei ihrer Drehung eine als »Auslauf« (»runout«) bezeichnete axiale Verschiebung aufweisen.

Zur Gewinnung einer Fehlerspannung als Stellgröße zum Steuern des Stellgliedes 22 im Sinne einer weitgehenden Konstanthaltung des Abstandes zwischen Objektiv 12 und Platte 14 ist an den Taster 20 in einem Resonanzkreis eine kapazitive Abstandsmeßschaltung 24 angekoppelt. Bevorzugte Ausführungsformen der Meßschaltung 24 werden im einzelnen anhand von F i g. 3 und 6 erläutert.

Über eine Klemme 23 wird eine festfrequente HF-Spannung zum Erregen der Resonanzkreise in die Meßschaltung 24 eingespeist. Einer der Resonanzkreise oder Schwingkreise, im folgenden als »Blind«-Kreis bezeichnet, kann in der Meßschaltung 24 als Bezugsoder Sollwert-Schv. ingkreis mit einstellbarer Kapazitäi 76 verwendet werden. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung dieses SoWwert-Schwingkreises ist von entgegengesetzter Polarität wie die des Resonanz- oder Schwingkreises mit dem Taster 20. Die beiden AusgangEspannungen vom Tasterkreis und vom Blipdkreis werden unter Erzeugung einer Fehlerspannung in einem ebenfalls in der Meßschaltung 24 vorgesehenen Summierglied summiert Diese FehJerspannung, welche die Lageverschiebung des Tasters gegenüber einem festen Abstand (Sollabstand) von der Oberfläche der Platte 14 anzeigt wird am Ausgang 77 (V₀) der

to Abstandsmeßschaltung 24 bereitgestellt Sie steuert über eine Rückkopplungsschleife mit Filternetzwerk 26 und Stellglied-Treiberverstärker 28 das Stellglied 22 so, daß das Objektiv in einem gewünschten festen Abstand (Sollabstand) von der Oberfläche der sich drehenden Platte 14 gehalten wird.

Die Fehlerspannung gelangt von der Meßschaltung 24 zum Filternetzwerk 26, das als Kammfilter mit mehreren Schmalbandfiltern, die auf unterschiedliche, im wesentlichen der Umdrehungsfrequenz der Platte 14 und deren Harmonischen entsprechende Frequenzen abgestimmt sind, ausgebildet sein Ir.-.^in. Eine eingehende Beschreibung eines solchen Kammhirrs findet sich in der DE-OS 27 11 921. Statt dessen kann man für das Netzwerk 26 auch ein Breitbandfilter herkömmlicher Servo-Ausführung verwenden.

Da? Filternetzwerk 26 ist ausgangsseitig an den Treiberverstärker 28 angeschlossen, der das gefilterte Fehlersignal auf einen für den Antrieb des Stellgliedes 22 geeigneten Wert verstärkt Typischerweise muß der genaue Abstand zwischen Objektiv 12 und Platte 14 innerhalb einer Schärfentiefentoleranz von ±0,25 μπι (Mikrometer) bei Unebenheiten in der Oberfläche der Platte 14, die axiale Ausläufe von z. B. 75 μπι Spitze-Spitze hervorrufen können, gehalten werden, im Hinblick auf diese Bedingung sollte der Verstärkungsgrad der Schleife mindestens 300 betragen. Bekanntlich ist die bei einer gegebenen Frequenz erforderliche Rückkopplungsschleifen-Verstärkung gleich der Amplitude der Fourier-Komponente des Auslaufs bt-i dieser Frequenz, dividiert durch die Schärfentiefentoleranz. Sowohl beim Abspiel- als auch beim Aufzeichnungsbetrieb wird das Objektiv 12 durch das Stellglied 22 unter Steuerung durch die von der Meßschaltung 24 beim Drehen der Platte 14 relativ zum Taster 20 gewonnene

4¹J Fehlerspannung innerhalb eines bestimmten Schärfentiefenbereichs gehalten.

Zum Aufnehmen oder Abspielen bei unterschiedlichen Radien der Platte 14 muß das Objektiv 12 radial unter der sich drehenden Platte 14 bewegt werden. Zum

■so Bewegen des Objektivs 12 unter Beibehaltung der Ausrichtung auf d«n Strahlengang des Lichtbündels 11 sind eine Oberfläche des Stellgliedes 22 sowie eine Montagefläche des Spiegels 30 beide starr am Schlitten M cn Bühne 31 befestigt. Der Schlitten .34 ist gieitbar auf dem Boden 32 der Bühne 31 gelagert. Er wird in Richtung parallel zur Oberfläche der Plaite 14 durch einen Bühnenantriebsmotor 36 bewegt, der auf der Bodenplatte 32 befestigt ist und durch eine geeignete Steuereinrichtung (nicht gezeigt) gesteuert wird. Eine

«ι eingehende Beschreibung der Bühne 31 und ihres Betriebs findet sich in der DE-OS 27 11 923,

Der Taster 20 kann entweder mit einer einzigen oder mit zwei Elektroden ausgebildet sein. Wegen der speziellen Umgebungseinflüsse, denen, wie noch erklärt

h) werden wird, das vorliegende Abspiel- und Aufzeichnungsgerät ausgesetzt ist, verwendet man vorzugsweise eine Ausführung mit zwei Elektroden. Die baulichen Merkmale der Tasterausführungen mit einer und zwei

Elektroden werden nunmehr anhand von F i g. 2a und 2b erläutert.

F i g. 2a zeigt perspektivisch den kapazitiven Zweielektroden-Taster 20. Zwei Halbringelektroden 41 und 42 sind auf einem Isolierhalter 12c(in F i g. 2b im Schnitt gezeigt) unter Bildung einer Lichtdurchtrittsöffnung 12c/ befestigt. Ein die Elektroden 41 und 42 umgebender Erdungsschutzring 43 verhindert als Masseabschirmung äußere kapazitive oder induktive Fremdkopplungen zwischen den Elektroden und benachbarten Metallteilen. Die Elektroden 41 und 42 sind über Isolierarschlüsse 41a bzw. 42b elektrisch mit der Meßschaltung 24 (Fi g. I) verbunden.

Fig. 2b zeigt den Gewindeteil 49 des Halters zum Verschrauben mit einem entsprechenden Gewindeteil des Objektivs 12 (gezeigt in Fig. 2a). Ein elektrischer Leiter 51 (F i g. 2b) verbindet die Elektrode 42 mit dem Anschluß 426, während ein ähnlicher Leiter den Anschluß 4ίβ mit der Elektrode 4i verbindet, über Leitungsdrähte Dund E werden die Anschlüsse 41a bzw. 42i> der Elektroden 41 bzw. 42 des Tasters 20 mit der Meßschaltung 24 verbunden.

F i g. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild der Meßschaltung 24 unter Verwendung der bevorzugten Zweielektroden-Tasterausführung, wobei die Elektroden und die dazugehörigen Schaltungselemente in symmetrischer oder ausgeglichener Anordnung ausgelegt sind. Fig. 3 dient als Modell für gewissermaßen eine Übergangsfunktion der Alisgangsspannung, hier als Fehlerspannung bezeichnet, in Abhängigkeit von der Tasterverschiebung, wie noch erläutert wird. Die Meßschaltung 24 enthält einen Meßkreis 24a mit dem kapazitiven Taster 20 in einem ersten Schwingkreis und einen Blindkreis 246 mit einem verstellbaren Kondensator in einem zweiten Schwingkreis. Der Blindkreis 246 liefert eine Bezugsausgangsspannung Vj, die mit einer entgegengesetzt polarisierten Ausgangsspannung V, des Meßkreises 24a unter Erzeugung einer die Verschiebung des Tasters 20 aus einer Lage in einem festen Abstand von der Platte 14 anzeigenden Fehlerspannung (V_n) am Ausgang 77 summiert wird.

Die effektive Kapazität des Tasters 20 ändert sich im umgekehrten Verhältnis zum Tasterabstand und wird durch die Kapazität C_n entsprechend der folgenden Gleichung dargestellt:

■>- η

A/d₀

(I)

S =

liegenden Kondensatoren mil leitender Oberfläche der Platte 14 als gemeinsamer Belegung. Da die Elektroden 41 und 42 symmetrisch gegenüber Massepotential angeordnet sind, bleibt das Potential der Platte 14 im wesentlichen neutral. Somit werden durch diesen ausgeglichenen oder symmetrierten Meßkreis keine Masseströme in anderen Bereichen der Platte 14 erregt, vorausgesetzt natürlich, daß die Symmetrie perfekt ist.

Induktivitäten L\ und Lt. Widerstände /?i und R₁ sind mit einem verstellbaren Kondensator 76. mit dem eine Kapazität gleich der Summe der Kapazität des Festkondensator C, und der Kapazität Gi einstellbar ist. zum zweiten Resonanzkreis des Blindkreises 246 zusammengeschaltet. Beide Resonanz- oder Schwingkreise sind an den gemeinsamen HF-Oszillator 40 angeschlossen.

Der Q-Wert für beide Schwingkreise ist:

worin G die Tasterkapazität bei einer mittleren Lage im in Abstand do von d-τ Metalloberfläche der Platte 14 und δ das Änderungsinkrement des Abstands des Tasters 20 gegenüber dem Abstand ab bedeuten.

Die beiden Schwingkreise der Meßschaltung 24 werden von einem im wesentlichen festfrequenten HF-Oszillator 40 erregt. Induktivitäten Li und Ly, Widerstände A₁ und Ri sind mit einem festen Kondensator Cs und dem Tasterkondensator C_n' zum ersten Schwingkreis des Meßkreises 24a zusammengeschaltet Die Elektroden 41 und 42 des Tasters 20 bilden den äquivalenten Kondensator C_pin Form von zwei in Reihe Q =

w_n L

worin R gleich (R 1 + R 2) oder (R 3 + R 4), L gleich (L 1 -f Ll) oder (L3 + L4) und w_n die Winkelreso nanzfrequenz:

IAC, + C_n)

Die Polarität der Dioden D\ und L\ des Meßkreises 24a ist gegensinnig zu der der Dioden D) und D₄ des Blindkreises 24b. Durch diese Dioden wird die HF-Spannung der Schwingkreise gleichgerichtet. Die Polarität der gleichgerichteten Spannung vom Meßkreis 24a ist entgegengesetzt zu der der gleichgerichteten Spannung vom Blindkreis 246. Diese Ausgangsspannungen (Vi, V2) werden einem Summiernetzwerk mit Widerständen R, und R* zugeleitet. Am durch den Verbindungspunkt der Widerstände R^ und Ri, gebildeten Summierausgang 77 werden diese Spannungen unter Bildung einer der Summe von V, und V. proportionalen »Fehlerw-Spannung V₀ summiert. Durch die als Tiefpaßfilter wirkenden Kondensatoren Ci und Q wird der größte Teil des HF-Restsignals aus den gleichgerichteten Spannungen entfernt

Im Betrieb werden beide Schwingkreise auf der hochfrequenten Resonanzseite erregt. Wenn die Kapazität 76 gleich der Summe der Kapazitäten 74 und C_p ist, sind die Schwingkreise 24a und 246 ausgeglichen, so daß das Fehlersignal V₀ Null ist. Ändert sich die Kapazität Cp, etwa durch Relativbewegung zwischen Taver 20 und Platte 14, so ändert sich die Ausgangsspannung V_u was eine entsprechende Änderung der Fehlerspannung V₀ zur Folge hat

Die Übergangsfunktion der Meßanordnung, d. h. die funtionelle Beziehung zwischen der Ausgangsspannung (Vo) und dem Abstand Taster-Platte IaBt sich auf der Grundlage des Ersatzschaltungsmodells nach F i g. 3 ableiten. Man kann zeigen, daß das dimensionslose

Ausgangssignal 5 = —9_ beträgt:

Il _

tr

ι + κ

worin η = , mit w = Frequenz des HF-Oszillators (40) und wodie Resonanzfrequenz des Kreises wie oben

definiert; AC =

; χ

J_n

Ausgangsspannung, V, = die HF-Eingangsspanniing (Oszillator 40), Co, C und Λ = wie oben definiert.

Gleichung (4) kann als I bergangsfunktion für die Beziehung der normalisierten Lagevariablen ν /ur normalisierten Ausgangsspannung .S aufgefaßt werden. Di-; anderen Parameter der Modellschaltiing (Fig. S). d. h. die normalisierte Frequenz /), das Kapazitatsverhiiltnis K und der Gütefaktor Q. können in Grenzen geeignet so gewählt werden, daß die Lbcrgangsfunktion im Hinblick auf Fmpfindlichkeit. Linearität und Bereich optimiert wird.

Das Diagramm nach F i p. 4 zeigt die Übergangsfiinkti(,n 5für bestimmte illustrative (nicht notwendigerweise optimale) Parameterwerte, nämlich Q = 20, GJt\ = 28 und verschiedene Werte der normalisierten Oszillatorfrequenz η = it »ο. Diese Kurven verdeutli _cu~« .i_;c \u;_cu.;„!.„.. a„. n„._r.„u, ...ι ,i,._r },„..>,[..„„..„„ ien Schrägflanke der Resonanzkurve. Fin Vergleich des Verhaltens der Kurve η = I.I mit der Kurve η = 0.9. d h. der Kurven für die Os/illatorfrequenzen 10% oberhalb und 10% unterhalb der Resonanz, ergibt eine viel größere Linearität für die hochfrequente Kurve /; = 1,1. Ebenso zeigt sich, daß eine größere Empfindlichkeit, d. h. Neigung der Kurven nahe δ = 0, erhalten werden kann bei Frequenzen in der Nähe (jedoch nicht bei) der Resonanz (ζ. Β. π = 1,07, 1,05, 1,03), wobei aber zu beachten ist, daß durch Erhöhung der Empfindlichkeit die Linearität und der Auswertungsbereich dieser Cb irakteristiken sich verringern können. Wie man sieht, nähern sich die hochfrequenten Kurven (n > 1) in wohlverhaltener, quasi-linearer Weise dem Tasterabstand Null (<Vafc-* -1). während die niederfrequenten Kurven (n < 1) ein Resonanzverhalten für Md_n zwischen 0 und — I zeigen.

Das Diagramm nach Fig. 5 zeigt, daß höh ore (?-Werte eine gute Linearität und Reichweite zusammen mit einer verbesserten Empfindlichkeit gegenüber den niedrigeren (^-Werten nach F i g. 4 ergeben. Um diese Eigenschaft besser sichtbar zu machen, wurde der Ordinatenmaßstab gegenüber dem Ordinatenmaßs'.ab (S) in Fig. 4 um den Faktor 10 geändert. Um diese Charakteristiken mit einem Kreis von geeignet hohem (?-Wert zu erzielen, verwendet man ein kleineres Tasterkapazität/Festkapazität-Verhältnis K = GJCy Der mit extrem hohen Q-Werten erhältlichen Empfindlichkeit sind jedoch in der Praxis durch begrenzte Stabilität und Toleranzen realer Schaltungselementen Grenzen gesetzt

F i g. 6 zeigt das Detailschaltbild einer Anordnung für einen symmetrisch aufgebauten Taster mit zwei Elektroden von der in Fig.2a und 2b gezeigten Art. Wie bereits erklärt, ist dabei die Tasterelektrode im wesentlichen symmetrisch geteilt, so daß die Schaltung die effektive Kapazität zwischen den Punkten D und E mißt Die Schaltung ist ausgeglichen oder Symmetrien, indem Kondensatorströme auf den Plattenbereich in der Gegend des Tasters 20 beschränkt sind. Aufgrund dieser Ausbildung ist also die Schaltung verhältnismäßig immun gegen unvollkommene Erdung der Platte 14. Ferner ist die Schaltung immun gegen die Einflüsse eines zweiten Tasters, der gleichzeitig an einer anderen Stelle der Platte arbeitet

Die Schaltung besteht aus zwei Schwingkreisen 24a und 24o, die über iose gekoppelte Spulen bzw. die Spulen L\, Li und Li, Lt transformatorisch an den HF-Eingang (V) angekoppelt sind. Die voneinander entfernten Enden der Schwingkreisspulen werden durch die geerdete Mittelanzapfung der die Spulen überbrükkenden !OK-Widerstände gegenüber Masse symmetriert gehalten. Somit wird durch die 10K-Widerstände entsprechend R], R₂. /Sf₁ und Ra nach F i g. 3 eine virtuelle Mitte! inzapfung für jede Schwingkreisspule gebildet. Der in F i g. 3 gezeigte Kondensator C, vertritt die zwischen den Punkten D und E vorhandenen Streukapazitäten. Eine derartige Streukapazität, obwohl tatsächlich vorhanden, ist in F i p. 6 nicht gezeigt. Trotzdem kann e¹· für Schaltungen oder Schwingkreise mit höheren ζϊ-Werten notwendig sein, einen realen Kondensator vorzusehen. Die Schaltung nach F i g. f> hat einen Q- Wert von ungefähr 12. Die Dioden sorgen für eine Zweiweg-Gleichrichtung der HF-Signale der Schwingkreise. Wenn die Ausgleichskapazität 76 für den Blindkreis {24b) %o eingestellt ist. daß sie gleich der

des MsQkreises ist. so i^ct die

S^nrr*

punkt 77 erscheinende Spannung Null.

Der symmetrierten Tasterschaltung (Fig. 6) sind geeignete Operationsverstärker (nicht gezeigt) nachgeschaltet, die für die gewünschte Spannungsverstärkung und Impedanztransformation zum Aussteuern der im Regelkreis nachgeschalteten Stufen nach F i g. 1 sorgen.

Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sowohl eiii Meßschwingkreis als auch ein Blindschwingkreis vorgesehen sind, kann unter bestimmten Betriebsbedingungen ein Blindschwingkreis entbehrlich sein. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn aufgrund gegebener Umgebungsbedingungen die Temperatur der Schaltungselemente im wesentlichen konstant ist. In diesem Fall kann unter Weglassung des Schwingkreises 24b nach F i g. 3 der Punkt V₂ mit einer geeigneten Bezugsspannung, entsprechend dem mittleren Sollabstand des Tasters von der Platte 14, beaufschlagt werden.

Ferner sind hinsichtlich der Formgebung des Tasters 20 verschiedene Abwandlungen in der Form der beiden Elektroden möglich. Beispielsweise können die beiden Elektroden 41 und 42 die Form von flächengleicheii konzentrischen Ringen haben.

Durch die Erfindung wird somit eine einfache Schaltungsanordnung für die kontaktfreie kapazitive Messung von sehr raächen Lage- oder Abstandsänderungen geschaffen. Bei geeignet gewählten Schaltungsparametern ist die Messung über einen Abstandsbereich von einem gegebenen Wert bis herunter nach Null nahezu linear. Damit dies erreicht wird, ist es wichtig, daß ein festfrequenter HF-Oszillator verwendet wird, der auf der hochfrequenten Schrägflanke eines Schwingkreises mit Resonanzfrequenzcharakteristik der beschriebenen Art arbeitet Ferner werden bei symmetrisch ausgelegter Taster- und Meßschaltungsan-Ordnung durch Masserückleitungsströme bedingte Fehler minimalisiert sowie Wechselwirkungen zwischen benachbarten gleichartigen Meßfühlern verringert Der Blindkreis minimalisiert die Auswirkung von Abwandungen der Oszillatorfrequenz sowie Abwanderungen infolge gemeinsamer thermischer Änderungen der Schaltungselemente, und er beseitigt außerdem den Gleichspannungsabfall vom Meßkreis. Ferner beeinflussen bei Anwendung des Blindkreises in einem Lageregelsystem Änderungen des Oszillatorpegels lediglich die Schleifenverstärkung, nicht aber die Regelkreisposition.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunaen

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Claims (4)

27 Π Patentansprüche:

1. Lageregeleinrichtung, bei der ein kapazitiver Taster in einem im wesentlichen festen Sollabstand von einer Bezugsfläche, die möglicherweise uneben ist, gehalten wird, wobei der Taster mit der Bezugsfläche ein Kapazitätselement bildet und relativ zur Bezugsfläche bewegbar angeordnet ist, an die Elektroden des Tasters eine kapazitive Abstandsmeßanordnung angeschlossen ist, welche Änderungen des Ist-Abstandes zwischen Taster und Bezugsfläche wahrnimmt und ein entsprechendes Stellsignal erzeugt, und ein Stellglied unter Steuerung durch das Stellsignal den Taster relativ zur Bezugsfläche im Sinne einer Korrektur der Lageabweichung des Tasters von einer dem Sollabstand entsprechenden mittleren Relativlage zur Bezugsfläche verstellt, wozu ein dem Sollabstand entsprechendes P»zugssignal (Sollwertsignal) erzeugt und durch Vergleichen des Tasterabstandssignals mit dem Bezugssignal ein die Verschiebung des Tasters aus der dem Sollabstand entsprechenden Lage anzeigendes Fehlersignal (Stellsignal) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (20) mit einer ersten und einer zweiten Elektrode (41, 42) ausgestattet ist, die coptanar sind und mit der Bezugsfläche (14) jeweils einen Kondensator bilden, daß mit der ersten und der zweiten Elektrode (41,42) Elemente (Ri, R2) verbunden sind, die die erste und die zweite Elektrode auf HF-Potentialen von gleicher Große und entgegengesetzter Polarität halten, daß die Schaltungsanordnung einen die beiden Kondensatoren (14,41; 14,42) enthaltenden ersten Schwingkreis (24a? und inen einen verstell- J5 baren Kondensator (76) enthaltenden zweiten Schwingkreis (24b) zur Erzeugung des Bezugssignals aufweist, wobei die Kapazität des verstellbaren Kondensators (76) auf einen Wert einstellbar ist, der einem mittleren Tasterabstand gleich dem Sollabstand entspricht, und daß eine Detektoranordnung (Q, Ci, Äs, Rb) vorgesehen ist, welche die Größe und Polarität der von den beiden Schwingkreisen (2na. 2Ab) erzeugten Signale erfaßt und das Fehlersignal durch Summieren dieser Signale erzeugt. 4 ~>

2. Lageregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Schwingkreise (24a_r 2Ab) ein festfrequenter HF-Oszillator (40), dessen Arbeitsfrequenz höher ist als die Resonanzfrequenz der Meßanordnung, als Signalquelle für 5< > jeden der Schwingkreise (24a, 2Ab)angekoppelt ist.

3. Lageregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (41,42) des Tasters mit Abstand innerhalb eines elektrische Streufelder von außerhalb des Kondensators (14,41; >~> 14, 42) abschirmenden leitenden Schutzringes (43), der elektrisch an Masse angeschlossen ist, angeordnet sind.

4. Lageregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zur Verwendung in einem optischen »>n Bildpläffen-Auffiahme/Wicdergabegeräf für die Fesihaltung des Abstandes einer Objektivlinse von einer Bezugsfläche innerhalb eines bestimmen .Schärfentiefenbereiches bei Axialverschiebiingen aufgrund der Umdrehung der Bildplatte, wobei mit *> der Objektivlinse ein Lichtbündel auf eine Inforrna
tionsspur der Bildplatte fokussiert und Jidurch die Informaiionsspur im Zugr der Drehung der Bildplatte vom Lichtböndel abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (20) mit dem einen Ende der Objektivlinse (12) verbunden ist und mit der Bildplatte (14) das Kapazitätselement bildet und daß das ebenfalls mit der Objektivlinse (12) verbundene Stellglied (22) unter Steuerung durch das Fehlersignal die Objektivlinse (12) im Sinne einer Korrektur der Abweichung von einer mittleren Relativlage zur Plattenoberfläche bei Axialverschiebungen der sich drehenden Bildplatte (14) verstellt.