DE2711935A1

DE2711935A1 - Anordnung zur daempfung von vibrationen in einem auslenkbaren uebertrager, insbesondere videoband-uebertrager

Info

Publication number: DE2711935A1
Application number: DE19772711935
Authority: DE
Inventors: Raymond F Ravizza
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1977-10-20
Also published as: FR2344913B1; GB1579855A; NL177951C; DE2711935B2; JPS5931773B2; SU1003775A3; DE2711935C3; US4080636A; HK11986A; ATA187777A; CA1123512A; IT1073209B; NL177951B; NL7702542A; FR2344913A1; BE852629A; AT388464B; JPS52117107A

Description

Patentanwälte

Dipl. Ing. H. Wckkrrsm, Dipl. Phys. Dr. K. Fincke

Dipl. Ing. F. A. Weick^ann. CpI. Chem. B. Huber

8 München 80, i.lühlstraße 22

AMPEX CORPORATION Redwood City, Calif. 94063/V.St.A. 401 Broadway-

Anordnung zur Dämpfung von Vibrationen in einem auslenkbaren Übertrager, insbesondere Videoband-Übertrager

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Dämpfungssystem für einen auslenkbaren Wiedergabe- oder "Lese"-übertrager, der eine zuvor auf einem Aufzeichnungsträger wie beispielsweise einem Videoband elektronisch aufgezeichnete Information "liest"»

Systeme, die die Position eines Übertragers in einem Videoband-Aufzeichnungsgerät registrieren und die Ortsinformation dazu verwenden, den übertrager mit der gerade abgetasteten Spur in Übereinstimmung zu bringen, werden beispielsweise in

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den US-Patentanmeldungen 668 651 mit dem (übersetzten) Titel "Positionierbare Halterung für einen übertrager", 668 571 mit dem (übersetzten) Titel "Spurenlesen mit automatischer Abtastung" und 668 653 mit dem (übersetzten) Titel "Vibrationssensor für einen übertrager" beschrieben. Die genannten Anmeldungen wurden am 19· März 1976 von der gleichen Anmelderin eingereicht. Die dort offenbarten Systeme registrieren die Position des Übertragers relativ zu einer Magnetbandspur, erzeugen ein Korrektursignal, wenn sich der Übertrager nicht auf der Mitte der Spur befindet, und geben dieses Signal auf ein elektrisch auslenkbares Glied, auf dem der Übertrager befestigt ist. Dieses Glied biegt sich bei Empfang des Korrektursignals in einem solchen Maß, daß der Übertrager mit der Mitte der erwünschten Spur übereinstimmt. In einer Ausführungsform dieser Systeme besteht das biegsame Glied aus einem Element mit zwei piezoelektrischen Schichten, das an seinem einen Ende eingespannt ist und an seinem frei biegsamen anderen Ende den übertrager trägt.

Bei einigen Videobandgeräten berührt der Übertrager das Band, wenn er eine Spur liest. Allerdings verliert der Übertrager am Ende einer Spur kurzzeitig den Kontakt mit dem Band, den er dann zu Beginn einer neuen Spur wieder herstellt. Beim Herstellen und Verlieren des Bandkontaktes erhält der Übertrager einen mechanischen Impuls. Bei anderen Videobandgeräten, beispielsweise den meisten Typen mit einem schraubenförmig geschlungenen Band, entsteht zwischen dem Übertrager und dem Band ein Luftfilm, der den Übertrager an einem Kontakt mit dem Band während dessen Abtastung hindert. Die Übertrager dieser Gerätetypen erhalten ebenfalls einen Impuls, wenn sie mit der Bandabtastung beginnen und aufhören, weil der Reibungskoeffizient des Luftfilmes um mehrere Größenordnungen größer ist als der Koeffizient unter den Bedingungen des freien Raums, die die Übertrager zwischen ihren Bandabtastungen antreffen.

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Ist der Übertrager an einem Ende eines Zwei-Schicht-Elements befestigt, so bringt der Impuls dieses Element zum Vibrieren oder Schwingen und bringt den Übertrager dazu, über seine richtige Position hinauszuschwingen«

Man könnte auf beiden Seiten des Übertragers Polster aus unelastischem Gummi (sog. "dead-rubber pads") anbringen, die den Ausschlag ohne sofortigen Rückstoß abfangen. Derartige Polster schränken allerdings die Größe der sonst erzielbaren gesteuerten Auslenkung ein und begrenzen daher den dynamischen Auslenkbereich des Übertragers. Hinzu kommt ein weiterer Nachteil: Werden solche Polster in einem Gerät mit schraubenförmig geschlungenem Videoband verwendet, bei dem die den Übertragerkopf tragende Abtasttrommel mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, so sind die Polster Kräften ausgesetzt, die 1000 g erreichen oder sogar übersteigen können. Es ist schwierig, die Polster so zu haltern, daß sie auch bei derart hohen Kräften in den ihnen zugedachten Positionen verbleiben.

Vibrationen in einem Übertrager können sowohl durch elektrische als auch durch mechanische Impulse hervorgerufen werden. Beispielsweise können in einem Magnetbandgerät, wie es etwa in der US-Patentanmeldung 668 652 mit dem (übersetzten) Titel "Verfahren und Anordnung zur Erzeugung von speziellen Bewegungseffekten in einem Video-Aufnahme- und -Wiedergabe-Gerät" (Priorität: 16. April 1976) beschrieben wird, Zeitlupeneffekte oder andere Wirkungen in einer wiedergegebenen Bildszene erzeugt werden. Beispielsweise kann eine ZeißLupenwiedergabe mit halber Geschwindigkeit dadurch hervorgerufen werden, daß man die Bandtransportgeschwindigkeit auf die Hälfte ihres normalen Wertes verringert und den Übertrager jede Spur zweimal lesen läßt. Damit die Abtastung der Spur wiederholt wird, d.h. die Spur ein zweites Mal wiedergegeben wird, muß der Übertrager auf den Anfang der zu wiederholenden Spur zurück-

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gesetzt werden. Dieses Rücksetzen des Übertragers wird in einem Ausführungsbeispiel der zuletzt erwähnten US-Patentanmeldung so bewerkstelligt, daß ein biegbares Zwei-Schicht-Element ein elektrisches Rückstellsignal empfängt und daraufhin durchgebogen wird. Da der Übertrager auf dem Element befestigt ist, wird er bei Durchbiegung des Elements auf den Anfang der erwünschten Spur zurückgesetzt. Das Rückstellsignal hat die Form eines elektrischen Impulses, der bei dem Zwei-Schicht-Element zu Vibrationen oder gar, bei der Resonanzfrequenz des Elements, zu Schwingungen führen kann. Derartige Vibrationen müssen, wie bereits erwähnt, gedämpft werden, damit der Übertrager und das Videoband korrekt zueinander ausgerichtet sind. Die Verwendung der erwähnten Polster zur Dämpfung von elektrisch hervorgerufenen Schwingungen führt zu den gleichen Schwierigkeiten, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Dämpfung von mechanisch induzierten Schwingungen geschildert wurden,

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Anordnung zur Dämpfung von Vibrationen in einem biegsamen Übertrager, die vor allem weder den dynamischen Bereich des Übertragers einschränkt, noch die erwähnten Nachteile von mechanischen Dämpfanordnungen unter hohen g-Kräften aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung zur Dämpfung von Vibrationen in einem auslenkbaren übertrager, insbesondere einem Videoband-Übertrager, erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Trägerarm (Träger), der den Übertrager trägt und ihn auf ein elektrisches Signal (Auslenksignal) hin auslenkt, durch einen ersten Signalgenerator (Geschwindigkeitssignalgenerator) zur Erzeugung eines Signals (Auslenkgeschwindigkeitssignal), das die momentane Auslenkgeschwindigkeit des Übertragers darstellt, oder/und durch einen zweiten Signalgenerator (Ortssignalgenerator) zur Erzeugung eines Signals (Ortssignal), das den momentanen Ort des Übertragers darstellt, und durch einen Gegenkopplungskreis, der sich zwischen dem

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Signalgenerator und dem Träger befindet und einen Teilkreis (ÜberfUhrungskreis) zur Überführung des Auslenkgeschwindigkeitssignals bzw. Ortssignals in ein Dämpfungssignal sowie einen weiteren Teilkreis enthält, der zur Dämpfung von Trägervibrationen das Dämpfungssignal auf den Träger gibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Die Erfindung soll nun in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden_e Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil eines Videobandgeräts mit schraubenförmig gewundenem Band; die Darstellung ist der Übersicht halber vereinfacht und zeigt vor allem eine drehbare Abtasttrommel und einen Lesekopf;

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht eine Lese-Übertrageranordnung (Übertrager), die mit dem Lesekopf der Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 2a von einem Teil des in Fig. 2 dargestellten Übertragers einen vergrößerten Querschnitt; die Figur läßt die Schichtkonstruktion des Übertragers erkennen;

Fig. 3 in einem Blockdiagramm ein Rückkopplungs-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Vibrationen in einem Zwei-Schicht-Übertrager steuert;

Fig. 4a und 4b in einer graphischen Darstellung, wie der Übertrager der Fig. 3 auf ein Signal mit konstanter Amplitude und variabler Frequenz reagiert; Fig. 4a zeigt die Amplitude, Fig, 4b die Phase der erzeugten Übertrager-Vibration;

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Fig. 5 in einem schematischen Diagramm das in Fig. 3 dargestellte Steuersystem;

Fig. 6 zum Stand der Technik gehörende Verfahren zur Auslenkung eines Zwei-Schicht-Elements;

Fig. 7 eine verbesserte Methode zur Auslenkung eines Zwei-Schicht-Elements ;

Fig. 8a eine verbesserte Methode zur Änderung der Richtung und Größe bei der Auslenkung eines Zwei-Schicht-Elements ;

Fig. 8b in einer graphischen Darstellung die Summenspannung, die eine Schicht des Zwei-Schicht-Elements der Fig. 8a empfängt;

Fig. 9 ein verbessertes Verfahren zur Ansteuerung eines Zwei-Schicht-Elements für den Fall, daß das Auslenksignal für das Element keine Komponenten mit sehr niedriger Frequenz oder Gleichstromanteile enthält; und

Fig. 10 in einem schematischen Diagramm ein System mit einem biegsamen Übertrager, bei dem die in Fig. 8a illustrierte Biegetechnik verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine Anordnung zur Dämpfung von Vibrationen in einem biegsamen Videoband-Übertrager, die den dynamischen Bereich des Übertragers nicht einengt und auch nicht mit den Nachteilen behaftet ist, die bei den einleitend geschilderten Polstern vor allem dann zu Tage treten, wenn der Übertrager hohen g-Kräften aasgesetzt ist.

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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Geschwindigkeitssignalgenerator der vorgeschlagenen Anordnung einen aus zwei Schichten bestehenden Trägerarm mit einem baulich integrierten Sensor zur Erzeugung des Ortssignals. Ein Differenzierkreis im Gegenkopplungskreis wandelt das Ortssignal in ein Auslenkgeschwindigkeitssignal um. Der Gegenkopplungskreis enthält außerdem einen Phasenkompensator, der den Gegenkopplungskreis bei Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz des Zwei-Schicht-Elements stabilisiert. Um die unterschiedlichen Ansprechcharakteristika von Zwei-Schicht-Elementen bei ihren Antiresonanzfrequenzen auszugleichen, sind Mittel zum künstlichen Verstellen dieser Frequenzen vorgesehen, da die Stabilität des Gegenkopplungskreises davon abhängt, daß die Antiresonanzfrequenz einen vorgegebenen YJert hat.

Aus der folgenden Beschreibung wird ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung für eine Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesondere bei einem Videobandgerät mit schraubenförmig geschlungenem Band, geeignet ist. Auch wenn die Erfindung anhand von Videobandgeräten mit schraubenförmig geschlungenem Band genauer dargestellt und geschildert wird, ist sie keinesfalls auf derartige Gerättypen beschränkt.

Um die Erfindung und ihr Zusammenwirken mit anderen Erfindungen, die bei Videobandgeräten mit schraubenförmig geschlungenem Band angewendet werden können, deutlicher zu beschreiben, werden im folgenden nicht nur Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, sondern auch Ausführungsbeispiele von anderen, hier nicht beanspruchten Erfindungen geschildert werden. Die beschriebenen, jedoch nicht beanspruchten Erfindungen sind Gegenstand der US-Patentanmeldungen 668 653 mit dem (übersetzten) Titel "Vibrationssensor für einen übertrager" und 668 581 mit dem (übersetzten) Titel "Treiberschalt

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kreis zur Steuerung eines beweglichen Videokopfes". Beide Anmeldungen sind prioritätsgleich mit der vorliegenden Anmeldung und gehen auf die gleiche Anmelderin zurück. Wie bereits erwähnt, beziehen sich einige der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele auf Videobandgeräte mit schraubenförmig geschlungenem Band (mit "gewendeItem" Band). Sie betreffen vor allem Anordnungen und Verfahren, die die Übereinstimmung des Übertragers mit den Spuren auf einem Videoband steuern. Aus diesem Grund wird zunächst die Betriebsweise des Übertragers eines Videobandgerätes kurz erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Abtasttrommel 20 eines Videobandgerätes mit gewendeltem Band. Diese Trommel hat ein drehbares Teil, das einen Wiedergabe- oder "Lese"-Kopf trägt. Dieser Kopf steht mit Spuren auf einem magnetischen Videoband in Berührung und tastet sie nacheinander ab.

Die Abtasttrommel 20 enthält zwei Trommelteile 22, 24, um die ein Videoband 26 geschlungen ist. Das Band 26 wird durch einen (nicht dargestellten) Bandtransportmechanismus dazu gebracht, sich in Richtung der Pfeile A zu bewegen und umschlingt die Trommelteile 22, 24 auf einer schraubenförmigen Bahn. Das Band 26 wird durch Führungsrollen 28, 30 und durch die Spannung, die durch den Bandtransportmechanismus auf das Band ausgeübt wird, in engem Kontakt und Übereinstimmung mit den Trommelteilen gehalten.

In einem Videobandgerät mit gewendeltem Band verlaufen die Informationsspuren diagonal zur Längsachse des Bandes. Ein Teil einer solchen Spur 32 ist - zur Verdeutlichung größer als in Wirklichkeit - in Fig. 1 eingezeichnet. Damit die auf der Spur 32 aufgezeichnete Information abgetastet werden kann, ist ein Lese-Übertragerkopf 34 auf dem Trommelteil 22 montiert, das in Richtung des Pfeiles B rotiert. Die Bewegung

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des Bandes 26 und die Rotation des Übertragers 34 bewirken, daß der übertrager das Band längs der Spur 32 kontaktiert und ein Signal erzeugt, das die zuvor auf der Spur aufgezeichnete Information wiedergibt. Dieses elektrische Signal wird auf einen Signalverarbeitungsschaltkreis gegeben, der es in bekannter Weise verarbeitet.

Offensichtlich hängt das Maß, mit dem der Übertrager 34 die ursprünglich auf die Spur 32 aufgezeichnete Information getreu wiedergeben kann, davon ab, wie genau der Übertrager der Spur 32 folgt. Abtastprobleme entstehen beispielsweise dann, wenn die Videobänder oder die Spuren gestört werden. Dies kann geschehen durch Dimensionsänderungen im Band aufgrund von Tempera turs chv/ankungen oder Feuchtigkeit oder durch fehlerhafte Spannmechanismen im Bandtransport.

Wegen solcher Abtastschwierigkeiten ist es wünschenswert, die momentane Position des Übertragers 34 relativ zur Spur 32 zu ermitteln. Eine Anordnung zur Registrierung der Position eines Übertragers relativ zu einer Spur ist in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung 668 571 offenbart und beansprucht. Gemäß dieser Anmeldung wird immer dann, wenn der Übertrager der Spur nicht genau folgt, ein elektrisches Korrektursignal auf einen biegsamen Trägerarm wie beispielsweise einem Zwei-Schicht-Element gegeben, auf dem der Übertragerkopf befestigt ist. Das Korrektursignal bringt den Trägerarm dazu, den Übertrager zur Spurenmitte hin auszulenken, und reduziert somit Abtastfehler.

Eine Auslenkung des Übertragers ist auch bei Videobandgeräten mit gewendeltem Band, wie sie beispielsweise in der bereits zitierten US-Patentanmeldung 663 652 geschildert ist, wünschenswert. Bei diesem Gerätetyp werden Zeitlupeneffekte und andere Wirkungen in einer wiedergegebenen Bildszene hervor-

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gerufen. Dabei entsteht beispielsweise ein Zeitlupeneffekt mit annähernd halber Geschwindigkeit dadurch, daß die Bandtransportgeschwindigkeit auf die Hälfte ihres normalen V'ertes heruntergesetzt wird und der Übertrager jede Spur zweimal liest. Für diesen Wiederholvorgang muß der Übertrager auf den Anfang der erneut zu lesenden Spur zurückgesetzt werden. Diese Rückstellung kommt bei einem Ausführungsbeispiel des in der erwähnten Anmeldung geschilderten Gerätes folgendermaßen zustande: ein elektrisches Rückstellsignal wird auf den beweglichen, den Übertrager halternden Trägerarm gegeben und bewirkt eine Biegung des Trägerarms und damit des Übertragers. Die Auslenkung ist so groß, daß der Übertrager auf den Anfang der erwünschten Spur gebracht wird. Das Rückstells ignal hat die Form eines elektrischen Impulses, der in dem Trägerarm Vibrationen oder Schwingungen hervorrufen kann. Derartige Vibrationen müssen gedämpft werden, damit eine korrekte Übereinstimmung zwischen dem Übertrager und dem Band sichergestellt ist.

Vibrationen im biegbaren Trägerarm entstehen auch dann, wenn der Übertrager mit dem Band in Kontakt kommt oder diesen Kontakt wieder verliert. Beispielsweise erfährt der Übertrager J>h in der Trommelanordnung der Fig. 1 einen Abfall, weil er im Spalt zwischen den Führungsrollen 28 und 30 während jeder Umdrehung der Trommel 20 den Kontakt mit dem Band 26 verliert. Der Kontakt zwischen dem Übertrager und dem Band wird wieder hergestellt, wenn der Übertrager 34 bei seiner Drehung in Richtung des Pfeils B die Führungsrolle 28 passiert.

Die irjfeinem biegsamen Übertrager-Trägerarm hervorgerufenen Vibrationen sind natürlich unerwünscht, da sie dazu führen können, daß der Übertrager seine Spur verliert. Dieser vibrationsbedingte Spurverlust kann sehr klein gehalten oder gar

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eliminiert werden, wenn man die Vibrationen im Trägerarm registriert und auf den Arm ein Dämpfungssignal gibt, das den Vibrationen entgegenwirkt.

Deshalb empfiehlt es sich bei Videobandgeräten mit gewendeltem Band, die zur Verringerung von Abtastfehlern mit einem biegsamen Trägerarm ausgestattet sein sollten, Vorkehrungen zur Dämpfung von elektrisch und mechanisch erzeugten Vibrationen im Trägerarm zu treffen. Vorzugsweise sollte die Vibrationsdämpfung elektronisch erfolgen. In diesem Fall sind einige Schaltkreise erforderlich, die die Vibrationsamplitude registrieren und ein diese Größe darstellendes elektrisches Signal erzeugen.

Fig. 2 zeigt einen auslenkbaren Übertrager, dessen Vibrationen registriert werden. Die gesamte Einheit ist mit dem Bezugszeich-en 36 versehen.

An einem Ende der Einheit 36 befindet sich der übertrager Dessen Ausgang ist über Drähte 38 mit zwei Übertrager-Ausgangsklemmen 40 verbunden, von denen der Übertragerausgang über eine Leitung 82 auf einen üblichen Videoverarbeitungsschaltkreis 84 geführt ist.

Ein mit dem Bezugszeichen 42 bezeichneter Trägerarm haltert den Übertrager 34 und lenkt ihn aus. Dieser Trägerarm ist ein piezoelektrisches Zwei-Schicht-Element, das sich unter einem Auslenkpotential biegt. Das Zwei-Schicht-Element enthält eine Anzahl von miteinander verbundenen Schichten und wirkt als ein piezoelektrisches Antriebselement 43. Es enthält eine obere piezokeramische Schicht (Deckschicht) 44 und eine untere piezokeramische Schicht (Bodenschicht) 46. Die verschiedenen Schichten der Übertragereinheit 36 sind am deutlichsten in Fig. 2a zu erkennen. Die piezokeramischen Schichten 44 und 46 sind

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beide mit einem gemeinsamen, elektrisch leitfähigen Substrat 48 verbunden. Das Substrat schränkt die Bewegung des Zwei-Schicht-Elements auf eine Biegebewegung unter einem elektrischen Potential ein.

Um die piezokeramischen Schichten 44 und 46 an ein Potential legen zu können, bedecken leitfähige Schichten 50 und 52 die äußeren Oberflächen der piezokeramischen Schichten 44 und 46. Klemmen 54 und 56 (Fig. 2) sind mit den Schichten 50 bzw. 52 elektrisch verbunden und empfangen die elektrische Auslenkspannung. Das Substrat 48 enthält außerdem eine Eingangsklemme 58, die für die angelegten Auslenkspannungen als gemeinsamer Pol dient. Die Spannung für den Trägerarm 42 wird auf die piezokeramische Schicht 44 zwischen den Klemmen 54 und 58 und auf die piezokeramische Schicht 46 zwischen den Klemmen 56 und 58 gegeben.

Um den Trägerarm 42 dazu zu bringen, sich an seinem freien, mit dem Übertrager 34 versehenen Ende zu biegen, ist der Arm 42 zwischen isolierenden Abstandselementen 64 eingespannt. Die Abstandselemente können mittels eines (nicht dargestellten) Bolzens fixiert werden, der durch eine Öffnung 66 führt.

Im Betrieb werden geeignete Auslenkspannungen über die Klemmen 54, 56 und 58 auf die piezokeramischen Schichten 44 und 46 gegeben. Der Trägerarm 42 biegt sich dann an seinem freien Ende 60 und lenkt den Übertrager 34 in eine Richtung und in einem Maß aus, das von der Größe und Polarität der auf die Klemmen 54, 56 und 58 gegebenen Spannungen abhängt.

In einigen Anwendungsfällen braucht ein piezoelektrisches Antriebselement nur eine piezokeramische Schicht, verbunden mit einem Substrat, zu enthalten. Beispielsweise könnte eine einzige piezokeramische Schicht eine mit einer leitfähigen

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Schicht bedeckte Oberfläche und eine mit einem leitfähigen Substrat verbundene Bodenfläche aufweisen. Dieses Substrat würde die Schicht biegen, wenn zwischen dem Substrat und der leitfähigen Schicht eine Spannung anliegen würde. Sind allerdings große Auslenkungen erforderlich, wie dies beispielsweise bei Videoband-Übertragern der Fall ist, so ist ein Antriebseleraent mit zwei piezokeramischen Schichten (Schichten 44 und 46 der Fig. 2) vorzuziehen,,

Die Einheit 36 hat neben dem piezoelektrischen Antriebselement 43 zur Auslenkung des Übertragers 34 auch noch einen Vibrationssensor in Form eines piezoelektrischen Generators 68. Zum Generator 63 gehört im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Eckteil 70 der piezokeramischen Schicht 44, deren Bodenfläche, wie bereits beschrieben, mit einem Substrat 48 verbunden ist. Es sei jedoch hervorgehoben, daß der Generator 68 auch durch ein Teil gebildet v/erden könnte, das sich in der Mitte der Schicht 44 befindet. Der Generator enthalt eine gesonderte leitfähige Schicht 72, die über dem Eckteil 70 liegt. Die Schicht 72 ist von der leitfähigen Schicht 50 über einen dielektrischen Spalt 74 isoliert, damit der Ausgang des Generators 68 von der auf die Schicht 50 gegebenen Spannung elektrisch getrennt ist.

Der Generator 68 ist am Ort 76 eingespannt. Sein gegenüberliegendes Ende (Ende 78) ist frei und kann ausgelenkt werden. Somit tritt immer dann, wenn Schwingungen oder Auslenkungen im Antriebselement 43 aufgrund von elektrischen oder mechanischen Impulsen auftreten, eine entsprechende Schwingung bzw. Auslenkung am freien Ende 78 des Generators 68 auf. Die Bewegung des Endes 78 erzeugt zwischen dem gemeinsamen Substrat 48 und der leitfähigen Schicht 72 ein elektrisches Signal, das ein Haß für den momentanen Auslenkungsgrad des Antriebselements 43 und des Übertragers 34 ist.

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Wie bereits erwähnt, gehört zum Generator 68 ein piezokeramisches Eckstück 70 der Schicht 44 und enthält das Antriebselement 43 den Hauptteil der Schicht 44. V/ie in den Fig. 2 und 2a dargestellt, ist das Eckstück 70 vorzugsweise ein Bestandteil einer umfassenden piezokeramischen Schicht 44. Eckstüclc 70 muß aber nicht notwendigerweise Bestandteil einer größeren Einheit sein. Beispielsweise könnte der Spalt 74 tiefer sein und die Schicht 44 durchschneiden, so daß ein gesondertes Teil 70 entstünde» Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die auf die Schichten 44 und 46 gegebenen Auslenksignale, selbst wenn sie große Amplituden haben, mit dem Generator 63 praktisch nicht gekoppelt sind, wenn das Stuck 70 Teil der einstückigen Schicht 44 ist. Allerdings ist bei einer Durchtrennung beider Teile, d.h. bei einer Vertiefung des Spaltes bis zum Boden, die Isolation zwischen Antriebselement und Generator besser und die Unempfindlichkeit gegenüber Oberfläche nve rs chmut zungen größer.

Jeder Vibrationssensor, der ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von den Trägerarmvibrationen abgibt, sollte auf Vibrationen in einem Frequenzbereich zwischen etwa 10 Hz bis mindestens 400 Hz ansprechen. Bei 400 Hz hat der dargestellte Zwei-Schicht-Trägerarm eine Resonanzfrequenz. Der Generator 68 der Fig. 2 zeigt, weil er sich längs des Trägerarmes 42 erstreckt, in der Tat über den verlangten Bereich eine gute Frequenzempfindlichkeit. Diese Ansprechcharakteristik erscheint, vor allem bei niedrigen Frequenzen, viel besser zu sein als die Empfindlichkeit eines Generators, der sich quer zur Längsachse des Trägerarms 42 erstreckt.

Ein bevorzugter Trägerarm hat folgende Abmessungen: die Länge L, gemessen vom freien Ende 60 bis zur Einspannstelle 76, beträgt etwa 2,3 cm (0,9")» und die Breite W beträgt etwa 1,5 cm (0,5"). Die Schichten 44, 46 und 48 sind dabei

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jeweils vorzugsweise etwa 0,015 crn (0,006") dick, während die Dicken der leitfähigen Schichten 50, 52 und 72 im Bereich von einigen Mikron liegen. Ferner beträgt die Breite der leitfähigen Schicht 72, gemessen zwischen dem Spalt 74 und der nächsten Kante des Trägerarms 36, vorzugsweise etv/a 1,3 nun (50 mils). Das Substrat 48 besteht vorzugsweise aus Messing, die leitfähigen Schichten 50, 52 und 72 sind Ilickelabscheidungen. Die piezokeramischen Schichten 44, 46 sind mit dem Substrat 48 über einen Epoxykleber od.dgl. verbunden.

Die Übertragereinheit 36 kann in einem (nicht dargestellten) Gehäuse mit Deck- und 3odenteilen untergebracht sein, die die Einheit 36 zwischen sich aufnehmen. Die gesamte Einheit einschließlich des Gehäuses kann mit einem Bolzen zueine

sammengehalten werden, der du rc hy" ge eigne te Öffnung im Deckteil des Gehäuses, durch die Öffnung 66 (Fig. 2) und durch eine weitere öffnung in Bodenteil des Gehäuses hindurchragt. Eine mehr ins einzelne gehende -Beschreibung eines für die Einheit 36 geeigneten Gehäuses ist in der bereits erwähnten US-Fatentanmeldung 663 651> deren Lehre zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung zählen soll, enthalten.

Die bereits beschriebene piezoelektrische Kombination aus einem Antriebselement und einem Generator ist preisgünstig, zuverlässig und kann gesteuert ausgelenkt werden und dabei gleichzeitig ein Ausgangssignal erzeugen, das die gesteuerte oder vibrationsbedingte Auslenkung darstellt. Die Kombination eignet sich vor allem für eine Übertragereinheit eines Videobandgerätes und sei im folgenden in Verbindung mit den nachstehend geschilderten Videobandsystemen schematisch dargestellt.

Die geschilderte piezoelektrische Antriebselement-Generator-Kombination, die zugleich einen Übertrager auslenkt und die

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Übertragervibrationen registriert, ist Teil eines elektronischen Rückkopplungssteuersystems zur Dämpfung von Vibrationen in einem Videoband-Übertrager.

Man hat, wie bereits erwähnt, bereits versucht, Übertrager-Vibrationen mit Polstern aus unelastischem Gummi abzufangen. Diese Polster schränken jedoch den effektiven Auslenkbereich des Übertragers ein. V/erden die Polster auf den Lesekopf nahe dem Übertrager in einem drehbaren Abtastantrieb angebracht, so sind sie bei rotierender Trommel hohen g-Kräften ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen kann es schwierig sein, die Polster in ihrer richtigen Lage auf der Trommel zu halten. Ein verbessertes Dämpfsystem, in dem die bereits beschriebene Antriebselement-Generator-Kombination verwendet werden kann, ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Bevor auf dieses Dämpfsystera näher eingegangen wird, soll jedoch der Übertrager-Schaltkreis kurz erläutert werden, damit die Art des Zusammenwirkens zwischen dem Dämpfsysten und dem zugeordneten Schaltkreis klar wird.

Der in Fig. 3 eingezeichnete Übertrager 3'+ liest, wie bereits beschrieben, die zuvor auf Videobandspuren aufgezeichnete Information aus. Der Übertrager ist Teil der Übertragereinheit 36, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist,und enthält einen auslenkbaren Trägerarm 42, der den Übertrager 34 auf Auslenksignale hin auslenkt; Diese Auslenkung dient dazu, die Übereinstimmung des Übertragers 34 mit einer Spur sicherzustellen oder, beispielsweise bei dem bereits beschriebenen Zeitlupenbetrieb, den übertrager auf den Anfang einer Spur zurückzusetzen. Der Trägerarm 42 ist am Punkt 76 eingespannt, sein gegenüberliegendes Ende trägt den Übertrager und kann frei ausgelenkt werden«

Der Übertrager 34 gibt das von ihm erzeugte elektrische Signal auf eine Leitung 82, die dieses Signal zu einem üblichen

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Videoverarbeitungsschaltkreis 84 führt. Dieser Schaltkreis bildet beispielsweise ein zusammengesetztes Fernsehsignal für eine RF-Ubertragung_e

Der Ausgang des Übertragers 34 wird zugleich auf einen-die Übertragerposition steuernden Schaltkreis 86 gegeben. Die Funktion dieses Schaltkreises wird in der zitierten US-Patentanmeldung 668 651 geschildert und gehört nicht zu der vorliegenden Erfindung. Von diesem Schaltkreis 86 sei nur so viel erwähnt, daß er ein "Zitter"-Signal einer festen Frequenz erzeugt und dieses Signal auf den Trägerarm 42 gibt. Der Arm wird daraufhin ausgelenkt, er "zittert" mit einer vorgegebenen Frequenz in Hin-und Herbewegungen über eine Spur hinweg. Da dieses Zittern den Übertrager zu Transversalbewegungen bezüglich der Spur bringt, ist der Signalausgang des Übertragers 34 mit der Zitterfrequenz ampli-tudenmoduliert. Die Einhüllende des amplitudenmodulierten Signals enthält eine Information hinsichtlich der Übereinstimmung zwischen dem Übertrager und der abgetasteten Spur. Diese Information wird registriert und zur Bildung eines Korrektursignals verwendet. Das Korrektursignal bewegt dann den Übertrager 34 zur Mitte der Spur hin. Korrektursignal und Zittersignal erscheinen beide auf der Leitung 88 und werden letztlich auf den auslenkbaren Trägerarm 42 geleitet.

Ein Generator 90 (Übertragerrückstellsignal-Generator) bildet ein elektrisches Signal, das auf den Trägerarm 42 geleitet wird und den Übertrager 34 bei Bedarf selektiv auf den Anfang einer Spur zurücksetzt. Ein Schaltkreis zur Erzeugung eines solchen Rückstellsignals wird in der bereits zitierten US-Patentanmeldung 668 652 offenbart und beansprucht.

Das Rückstellsignal des Signalgenerators 90 und das Zitterkorrektursignal aus dem Schaltkreis 86 werden beide auf einen

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Frequenzkompensator 92 gegeben. Dieser Kompensator enthält einen Verstärker, dessen Frequenz-Anspruchcharakteristik die verbliebenen, unerwünschten Empfindlichkeitsschwankungen des Trägerarms 42 ausgleicht, wenn dieser in der schematisch in Fig. 3 dargestellten Art und Weise mittels einer elektronischen Rückkopplungssteuerung gedämpft wird. Der Frequenzkompensator 92 verstärkt die Wirkung des elektronischen Dämpfkreises, damit sich die erwünschte gleichmäßige Frequenzempfindlichkeit des gesamten Systems einstellt. Der Verstärkungsbereich liegt etwa zwischen 300 und 400 Hz, wo die elektronische Dämpfung den Anstieg in der Frequenzempfindlichkeit des Arms 42 bei seiner mechanischen Resonanzfrequenz erster Ordnung nicht vollständig beseitigt.

Die frequenzkompensierten Auslenksignale des Kompensators 92 werden über eine Leitung 94 auf einen Summierverstärker 96 gegeben, der die Auslenksignale eine» Übertragerdämpfsignal hinzuaddiert, das durch die nachstehend beschriebene Rückkopplungsschleife erzeugt wird. Der Ausgang des Summierverstärkers 96 wird über eine Leitung 98 auf einen Treiberverstärker 100 geleitet, der seinen Eingang verstärkt und ihn auf den auslenkbaren Trägerarm 42 gibt, damit der Übertrager 34 zur Mitte der Spur gesteuert ausgelenkt wird und in dieser ausgerichteten Lage verbleibt.

Die verschiedenen Auslenksignale, die der Trägerarm 42 empfängt, insbesondere die vom Rückstellgenerator 90 erzeugten Signale, können den Arm 42 in unerwünschte Vibrationen versetzen. Dies ist vor allem der Fall, wenn der Arm 42 als ein Zwei-Schicht-Element ausgebildet ist, da derartige Elemente aufgrund ihrer Resonanzcharakteristika zu gedämpften Schwingungen neigen«,

Zum Dämpfen derartiger Schwingungen ist im System der Fig. 3 ein Schaltkreis in Form einer Gegenkopplungsschleife enthalten.

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Diese Schleife entwickelt ein elektrisches Dämpfsignal, das vom Trägeram^· 42 empfangen wird und seine Vibrationen oder Schwingungen dämpft. Das erforderliche Dämpfsignal wird im allgemeinen von einem Signalgenerator abgeleitet, der ein Auslenkgeschwindigkeitssignal erzeugt, das ein Maß für die momentane Auslenkgeschwindigkeit des Übertragers 34 ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 enthält dieser Signalgenerator einen Sensor 102, der mit dem Trägerarm 42 baulich integriert ist. Der Sensor erzeugt ein die momentane Auslenkposition des Übertragers 34 darstellendes Signal, Zum Signalgenerator gehört außerdem ein Differenzierglied 104, das das Ortssignal des Übertragers in ein Geschwindigkeitssignal umwandelt. Der Sensor 102 ist vorzugsweise ein piezoelektrischer Generator der in Fig. 2 dargestellten Art, bei der der Generator mit dem als Zwei-Schicht-Element ausgebildeten Trägerarm zusammen ein Teil bildet.

Der Ausgang des Sensors 102 wird auf einen Verstärker 106 mit hohem Eingangswiderstand geführte Dieser übertrager stellt eine sehr geringe Belastung des Sensors 102 dar. Da der Sensor 102 im Ersatzschaltbild eine Spannungsquelle in Reihe mit einem Kondensator ist, muß jegliche elektrische Belastung für den Sensor klein sein, um von ihm Niederfrequenzsignale auskoppeln zu können.

Der Ausgang des Verstärkers 106 ist über ein Additionsglied 108, dessen anderer Eingang noch beschrieben v/erden wird, mit dem Differenzierglied 104 verbundene Dieses Teil differenziert das vom Sensor 102 empfangene Ortssignal des Übertragers und wandelt es zu einem der momentanen Übertragergeschwindigkeit entsprechenden Signal um.

Das Differenzierglied 104 hat, wie dargestellt, eine Amplituden-Frequenz-Charakteristik, die der eines Hochpaßfilters

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ähnlich ist und daher die Phase des differenzierten Signals verschiebt« Die Bedeutung dieser Phasenverschiebung, die das die Rückkopplungsschleife durchlaufende Signal erfährt, wird im folgenden erklärt, um das Verständnis für die Funktion der übrigen, noch nicht beschriebenen Elemente der Schleife zu erleichtern.

Da der Trägerarm 42 vorzugsweise ein piezoelektrisches Zwei-Schicht-Element ist, zeigt er die bei piezoelektrischen Kristallen wohlbekannte Charakteristik mit einer Resonanz erster Ordnung und einer Antiresonanz sowie Resonanzen höher Ordnung. Fig. 4a stellt die Frequenz-Ansprechcharakteristik einer Kombination aus einem Zwei-Schicht-Antriebselement und einem Generator (Fig. 2) dar. Diese Anspruchcharakteristik ergibt sich bei Anliegen einer Sinuswelle mit veränderlicher Frequenz und konstanter Amplitude an das piezoelektrische Antriebselement. Gemessen wird der resultierende Ausgang des piezoelektrischen Generators. Die Ergebnisse einer solchen Messung sind in Fig. 4a eingezeichnet, die eine Resonanz bei 400 Hz sowie eine Antiresonanz anzeigt, deren ermittelter Wert, abhängig von dem speziellen Zwei-Schicht-Element, schwankte und zwischen etwa 700 und etwa 1000 Hz lag. Der maximale Ausgang der Antriebselement-Generator-Kombination tritt bei der Resonanzfrequenz auf, der kleinste Ausgang ist bei sehr geringen Frequenzen und am Antiresonanzpunkt zu verzeichnen. Die Charakteristik für Resonanzen höherer Ordnung ist in Fig. 4a nicht eingezeichnet.

Da der Ausgang der Antriebselement-Generator-Kombination bei Resonanz am größten ist, werden Vibrationen oder Schwingungen vorzugsweise bei der Resonanzfrequenz der Kombination auftreten, wenn man das Zwei-Schicht-Element mit einem elektrischen oder mechanischen Impuls erregt. Um die Möglichkeit solcher Schwingungen auszuschalten, ist daher die Rückkopplungsschleife

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so ausgelegt, daß sie auf das Zwei-Schicht-Elernent Dämpfsignale zurückführt, die gegenüber den Signalen, die anfänglich das Element in Schwingungen versetzt haben, eine Phasenverschiebung von 130° aufweisen, und somit der Schwingungsneigung des Elements entgegenwirken.

Um sicherzustellen, daß die Dämpfsignale die erforderliche Phasenbedingung erfüllen, muß der Phasengang der Kombination aus Zwei-Schicht-Antriebselement und Generator in Betracht gezogen werden. Wie der mit "Zwei-Schicht-Element" bezeichneten Kurve der Fig. 4b zu entnehmen, erfahren die Signale nahe der Resonanz (etwa bei 400 Hz) eine Phasenverschiebung von ungefähr 90°, wenn sie die Kombination Antriebsslement-Generator durchlaufen. Hochfrequenzsignale werden dabei in der Phase um 180 verschoben. Da alle Signale vor ihrer Abgabe auf den Trägerarm 42 in der Schleife durch einen invertierenden Rückkopplungsverstärker in der Phase um 180° verschoben werden, müssen die Signale nahe der Resonanz, wenn sie auf ihrem Weg durch die Rückkopplungsschleife insgesamt eine Phasenverschiebung von 180° erfahren sollen, um 90° phasenverschoben werden. Die 90°-Verschiebung ergibt insgesamt eine Phasenverschiebung von Null am Eingang des invertierenden Rückkopplungs-Verstärkers. Damit ist sichergestellt, daß die Schleife bei der Resonanzfrequenz nicht v/egen einer Instabilität im Rückkopplungssystein schwingen kann. Da Signale mit einer Frequenz weit weg von der Resonanz eine sehr geringe Amplitude haben, ist der Verstärkungsfaktor der Schleife für diese Signale stets kleiner als 1, so daß deren Phasenverschiebungen zu keiner Instabilität in der Schleife führen.

Im folgenden wird wieder Bezug auf die Figo 3 genommen. Das im Differenzierglied 104 gebildete Geschwindigkeitssignal wird auf ein Tiefpaßfilter 110 geleitet, dessen obere Grenzfrequenz so gewählt ist, daß sie diejenigen Signale praktisch ausfiltert,

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is

die von den Resonanzen zweiter oder höherer Ordnung des Zwei-Schicht-Elements herrühren. Solche Signale haben im allgemeinen eine Frequenz von über 2000 Hz und v/erden durch das Filter 110 um mindestens 20 dB gedämpft. Das Filter 110 verzögert die Phase der Signale - die Signalphasen sind bereits durch das Zwei-Schicht-Element um 90° verzögert (Fig. 4b) um einen weiteren kleinen Betrag.

Zum Ausgleich der Phasenverzögerung,' die nahe der Resonanz liegende Signale insgesamt erfahren haben, folgt dem Filter 110 ein Netzwerk 112, das die Phase vorauseilen läßt. Dieses Netzwerk verschiebt die Phase des vom Filter 110 empfangenen Signals so weit, daß Signale mit einer Frequenz nahe der Resonanz bei Verlassen des Netzwerks 112 eine Phasenverschiebung von insgesamt etwa 0° haben. Die mit " Netzwerk zur Phasenverschiebung" bezeichnete Kurve der Fig. Ab gibt die Wirkung des Netzwerks 112 wieder. In der Praxis läßt das Differenzierglied 104 die Phase um einen gewissen Betrag vorauseilen, so daß das Netzwerk 112 bei der richtigen Phaseneinstellung für die Signale nahe der Resonanz durch das Differenzierglied unterstützt wird.

Die vom Netzwerk 112 abgegebenen Signale nahe der Resonanz haben eine Phase von etwa 0° bezüglich derjenigen Signale, die anfänglich das Zwei-Schicht-Element erregt haben, und können so wie sie sind einem Gegenkopplungsverstärker 114 zugeführt werden. Dieser Verstärker invertiert die vom Netzwerk 112 empfangenen Signale. Der Ausgang des Verstärkers 114 ist das Dämpfungssignal, das im Addierglied 96 mit den Auslenksignalen von der Leitung 94 kombiniert, im Treiberverstärker 100 verstärkt und schließlich zur Vibrationsdämpfung auf den Zwei-Schicht-Trägerarm 42 gegeben wird. Beim Rückkopplungsverstärker 114 ist das Maß der negativen Rückkopplung variabel, damit der Verstärkungsgrad der Rück-

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kopplungsschleife auf verschiedene Zwei-Schicht-Elements abgestimmt werden kann.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Rückkopplungsschleife sind außerdem Vorkehrungen getroffen, um die unterschiedlichen Antiresonanz-Empfindlichkeiten verschiedener Zwei-Schicht-Elemente auszugleichen. In Fig. 4a ist eine Frequenzcharakteristik durch eine durchgehende Linie veranschaulicht, während eine gestrichelte Linie andeuten soll, daß die Antiresonanz-Charakteristik von Element zu Element verschieden sein kann. Beispielsv/eise kann bei 700 Hz die Frequenzempfindlichkeit eines Elements erheblich geringer sein als die eines anderen, wie aus dem Abstand zwischen der durchgehenden Linie und der gestrichelten Linie bei der Frequenz von 700 Hz zu ersehen. Wie aus der Fig. 4b hervorgeht, hat das Rückkopplungssystem mit dem Netzwerk einen derartigen Phasengang, daß Signale nahe 700 Hz um 180° in der Phase verschoben werden. Werden Signale mit einer 130°-Phasenverschiebung auf den invertierenden Rückkopplungsverstärker 114 gegeben, so werden sie letztlich am Trägerarm 42 in Phase mit den ursprünglichen, die Auslenkung erzeugenden Signalen erscheinen. Sie können dann zu Schwingungen bei dieser Frequenz führen, wenn sie bei Frequenzen, bei denen die Schleife positiv rückkoppelt, eine ausreichend hohe Amplitude haben. Zwei-Schicht-Elemente mit einer Frequenzempfindlichkeit, wie sie durch die durchgehende Linie der Fig. 4a dargestellt wird, haben bei 700 Hz einen sehr kleinen Ausgang, so daß der Schleifenverstärkungsfaktor des Systems für derartige Signale insgesamt so klein ist, daß Schwingungen - ungeachtet des Phasenganges dieser Elemente - nicht auftreten. Haben Zwei-Schicht-Elemente jedoch bei 700 Hz einen größeren Verstärkungsfaktor, wie dies durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, so können sie, wenn nicht auf andere Weise für eine(Phasen-)Kompensation gesorgt ist, das System instabil machen. Das in Fig. 3 darge-

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stellte Rückkopplungssystem gleicht derartige Differenzen zwischen verschiedenen Zwei-Schicht-Elementen dadurch aus, daß ein Teil des erregenden Auslenksignals dem Ausgang des Sensors 102 hinzuaddiert wird«, Durch eine solche Addition werden die Signale, die normalerweise eine Phasenverschiebung von 180° zwischen dem Eingang des Zwei-Schicht-Elements 42 und dem Ausgang des Sensors 102 erfahren, effektiv zum Verschwinden gebracht. Signale mit einer solchen 180°-Phasenverschiebung liegen, wie aus Fig. 4b hervorgeht, in der Nähe der Antiresonanz. Daher können Signale nahe der Antiresonanz wirkungsvoll zu Null gemacht v/erden, wenn man die Übertragereinheit 36 mit einem Teil des normalerweise eingegebenen Signals "kurzschließt".

Zur Realisierung eines solchen "Kurzschlusses" mit einem Teil des Auslenksignals und zur Zusammenführung dieses Teil mit dem im Sensor 102 erzeugten Ortssignal sind das Potentiometer 116 und das Summierglied 108 vorgesehen. Die am Ausgang des Summierglieds 96 auftretenden Ablenksignale werden durch den Treiberverstärker 100 und das Potentiometer 116 geleitet. Vom Potentiometer wird ein Teil des Auslenksignals über eine Leitung 118 auf das Summierglied 108 gegeben. Das Summierglied 108 empfängt daneben, vom Verstärker 106, die im Sensor gebildeten Ortssignale. Die Auslenksignale, die auf ihrem Weg vom Eingang des Trägerarms 42 bis zum Ausgang des Sensors 102 eine Phasenverschiebung von 180° erfahren (diese Signale haben Frequenzen nahe der Antiresonanz), werden im Summierglied 108 zum Verschwinden gebracht, so daß die Schleife auch bei Frequenzen nahe der Antiresonanz stabil bleibt. Diese Maßnahme schafft nahe 700 Hz eine künstliche Null, so daß die Übertragereinheit, ungeachtet des verwendeten Zwei-Schicht-Elements, stets so wirkt, als habe sie nahe 700 Hz effektiv den V/ert Null. Aus diesem Grund ist der Schleifenverstärkungsfaktor für Signale nahe 700 Hz immer kleiner als 1, und die

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Rückkopplungsschleife für Signale bei derartigen Frequenzen ist stabilisiert.

Ein Schaltkreis, der die Funktionen der in Fig. 3 schernatisch als Blöcke angedeuteten Einheiten bewirkt, ist in Fig. 5 dargestellt.

Die Auslenksignale für den Übertrager, einschließlich des Zittersignals und der erwähnten Rückstellsignale, werden an der Klemme 120 auf den Frequenzkompensator 92 gegeben. Der Kompensator enthält zwei übliche Verstärker 122 und 124. Der Frequenzgang des Kompensators 42 ist in üblicher Weise durch die RC-Kopplung in der Umgebung des Verstärkers 122 und zwischen den Verstärkern 122 und 124 bestimmt und hat eine Gesaratverstärkung, die mit der Frequenz im Bereich zv/ischen 300 und 400 Hz abnimmt. Diese Einsattelung dient dazu, die bei der elektronischen Dämpfung verbliebenen frequenzabhängigen Schwankungen in der Auslenkempfindlichkeit des Trägerarms 42 auszugleichen.

Der Ausgang des Verstärkers 124 wird über die Leitung 94 auf einen Addierverstärker 96 gegeben, der außerdem, an seinem nicht-invertierenden Eingang, ein Signal von der Rückkopplungsschleife empfängt. Der Ausgang des Addierverstärkers 96 wird über die Leitung 98 zum Treiberverstärker 100 geleitet.

Die negative Rückkopplungsschleife beginnt an der Klemme 126, an der der Ausgang des Sensors 102 auftritt. Das Signal vom Sensor 102 wird auf einen Verstärker 106 gegeben, der aus einem üblichen, frequenzkompensierten Rückkopplungsverstärker 128 besteht. Der Ausgang des Verstärkers 128 wird auf den invertierenden Eingang des Addierverstärkers 108 gegeben, der außerdenjfem gleichen Eingang einen Teil der Auslenksignale empfängt, um, wie bereits beschrieben, bei der Antiresonanz-

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frequenz eine künstliche Null zu erzeugen. Dioden 131 schützen den Verstärker 128 vor zerstörenden HochspannungsSchwankungen, die durch versehentliche Kurzschlüsse zwischen den Sensor 102 und dem Eingang des Trägerarms 42 hervorgerufen werden könnten.

Der Ausgang des Addierverstärkers 108 wird dann auf das Differenzierglied 104 geleitet, das einen Kondensator 129 in Reihe mit einem Widerstand 130 enthält.

Das Tiefpaßfilter 110, das den Ausgang des Differenzierglieds 104 empfängt, besteht aus einem aus zwei Verstärkern 132 und 134 gebildeten aktiven elliptischen Filter 136.

Das Netzwerk 112 empfängt den Ausgang des Filters 110; es enthält einen Kondensator 136 in Reihe mit einem Widerstand 138. Der Ausgang des Netzwerks 112 wird auf den invertierenden Eingang eines herkömmlidien Rückkopplungsverstärkers 114 geführt, dessen Rückkopplung und damit auch dessen Durchlaßverstärkung durch Einstellung eines variablen Widerstands 140 verändert werden kann. Der Ausgang des Verstärkers 114 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang des Addierverstärkers 96 verbunden und wird dann auf den Treiberverstärker 100 geführt, der seinerseits den Trägerarm 42 erregt und damit den Übertrager 34 in der bereits geschilderten Weise auslenkt.

Das beschriebene Dämpfsystem schafft eine verbesserte Dämpfung für auslenkbare Videoband-Übertrager ohne Beschränkung des dynamischen Übertragerbereichs. Die Rückkopplungsschleife sorgt in Verbindung mit der Antriebselement-Generator-Übertragereinheit dafür, daß Videobandgeräte zuverlässig und mit geringen Kosten vibrationsgedämpft werden. Neben Videobandgeräten kommen auch andere Vorrichtungen in Frage, bei denen Vibrationen in einer Übertragereinheit mit einem auslenkbaren

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Zwei-Schicht-Element eine Dämpfung erfordern.

Bisher wurde beschrieben, wie ein Videoband-Übertrager gesteuert ausgelenkt und gedämpft werden kann, damit die Übereinstimmung zwischen Übertrager und Bandspur gewahrt bleibt. Im folgenden soll ein verbessertes Zwei-Schicht-Übertragersystem einschließlich eines Verfahrens zum Anlegen von Auslenksignalen an ein auslenkbares Zwei-Schicht-Element geschildert werden, mit dem sich eine besonders große Auslenkempfindlichkeit erzielen läßt. Ein derart verbessertes System eignet sich für die bereits erläuterte Bandgerät-Anordnung und wird im Zusammenhang mit dieser Anordnung dargestellt werden. Es ist jedoch selbstverständlich, daß das nachstehend beschriebene Verfahren zum Betrieb eines auslenkbaren Zwei-Schicht-Elements auch bei anderen Anwendungsfällen, bei denen ein großer Auslenkbereich für das Zwei-Schicht-Element erzielt werden sollte, sinnvoll ist.

Ein Zwei-Schicht-Element für eine Auslenkung in beiden Richtungen besteht im allgemeinen aus zwei Schichten aus piezokeramischem Material, die an gegenüberliegende Seiten eines leitfähigen Substrates fixiert sind. Ein Ende des Zwei-Schicht-Elements ist eingespannt, das gegenüberliegende Ende endet frei und biegt sich, wenn man eine Spannung an das Element legt.

Die Richtung, in die sich das Zwei-Schicht-Element biegt, hängt von der Polarität der angelegten Spannung sowie von der Polungsrichtung der beiden piezokeramischen Schichten ab. Die Polungsrichtung einer piezokeramischen Schicht wird dadurch erzeugt, daß man sie zunächst einem gerichteten elektrischen Feld aussetzt, das die Schicht in Feldrichtung polarisiert. Die polarisierte piezokeramische Schicht hat dann eine sog. "Pollingsrichtung" und zeigt daraufhin charakteristische

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mechanische Eigenschaften, wenn man Spannungen anlegt.

Eine bekannte Methode zur Auslenkung eines Zwei-Schicht-Elements ist in Fig. 6 dargestellt. Bei dieser Technik enthält ein Zwei-Schicht-Element 142 piezokeramische Schichten 144 und 146, die an gegenüberliegenden Seiten eines leitfähigen Substrats 148 fixiert sind. Das Element 142 ist am Ort 152 eingespannt, während sein freies Ende 152 frei endet und sich biegen kann.

Die piezokeramischen Schichten 144, 146 sind jeweils mit einem Pfeil versehen, der ihre jeweiligen Polungsrichtungen anzeigt. Sind sie so, wie in Fig. 6 dargestellt, ausgerichtet (beide Pfeile weisen in die gleiche Richtung), so haben sie eine gemeinsame Polungsrichtung.

Die dargestellten Polungsrichtungen kommen dadurch zustande, daß man an einer piezokeramischen Schicht eine Spannung anlegt, deren positives Potential am Ende des Pfeils und deren negatives Potential an der Pfeilspitze liegt. In Fig. 6 wird beispielsweise das Element 142 nach oben durch eine Spannungsquelle 154 gebogen, die zwischen den Elementen 144, 146 und dem Substrat 148 eingeschaltet ist. Die Pole der Quelle 154 liegen so, daß die am Element 144 liegende Spannung dieselbe Richtung hat wie die ursprüngliche Polarisierungsspannung, während die Quelle 154 auf die Schicht 146 eine Spannung gibt, deren Polarität zu der der ursprünglichen Polarisierungsspannung entgegengesetzt ist» Stimmt die Polarität einer auf eine piezokeramische Schicht gegebenen Auslenkspannung mit der Polarität der ursprünglichen Polarisierungsspannung für diese Schicht überein, so spricht man davon, daß die angelegte Auslenkspannung in der Polungsrichtung anliegt. Demgemäß ist die Quelle 154 mit der Schicht 144 in deren Polungsrichtung und mit der Schicht 146 entgegengesetzt zu deren Polungsrichtung verbunden.

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Werden zwei piezokeraraische Schichten so zusammengesetzt und eingespannt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, so biegt sich das Zwei-Schicht-Element in Richtung derjenigen Schicht, die in Richtung ihrer Polungsrichtung erregt wird. Demgemäß biegt sich das Element 142 nach oben zur Seite der Schicht 144, wenn sie durch eine Quelle 154 mit der eingezeichneten Polarität angetrieben wird. Legt man an das Zwei-Schicht-Element keine Spannung, so tritt keine Auslenkung auf. Verbindet man das Substrat 148 und die Schichten 144, 146 mit einer Spannungsquelle mit umgekehrter Polung (Quelle 156 in Fig«, 4c), so wird die Schicht 146 in ihre Polungsrichtung gebogen, und das Element 142 bewegt sich, wie dargestellt, nach unten.

Für einige Anwendungsfälle reicht die in Fig. 6 dargestellte Methode aus, bei der eine Auslenkspannung in die Polungsrichtung einer piezokeramischen Schicht und entgegengesetzt zur Folungsrichtung einer zweiten piezokeramischen Schicht angelegt wird. Werden jedoch große Auslenkstrecken verlangt, so sind entsprechend große Auslenkspannungen erforderlich. Es hat sich herausgestellt,daß das Anlegen von großen Spannungen in einer zur Polungsrichtung einer piezokeramischen Schicht entgegengesetzten Richtung zu einer polarisation dieser Schicht führen kann und damit das Biegevermögen dieser Schicht verringert.

In Fig. 7 ist ein Verfahren dargestellt, mit dem sich ein Zwei-Schicht-Element mit Auslenkspannungen großer Amplitude betreiben läßt, ohne daß die Polarisierungen bei einer piezokeraraischen Schicht zu befürchten sind. Bei diesem verbesserten Verfahren enthält ein Zwei-Schicht-Element zwei elektrisch gepolte piezokeraraische Schichten 160, 162, die ebenfalls eine gemeinsame Polungsrichtung haben und mit einem gemeinsamen, zwischen den beiden Schichten befindlichen Substrat 164 verbunden sind. Das Element 158 ist an seinem einen Ende

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166 eingespannt und an seinem anderen Ende (Ende 168) frei und biegbar. Bei dieser Auslenktechnik v/erden Auslenkspannungen auf die piezokeramischen Schichten in der Weise gegeben, daß die Polarität der an eine Schicht angelegten Spannung stets mit der Polungsrichtung dieser Schicht übereinstimmt. Dadurch kann das Zwei-Schicht- Element stark ausgelenkt werden, ohne daß eine der beiden piezokeramischen Schichten depolarisiert wird«,

V/ie aus Fig. 7 zu entnehmen, ist für den Fall, daß das Element 158 nach oben ausgelenkt werden soll, eine Spannungsquelle 170 zwischen die piezokeramische Schicht 16O und das Substrat 164 so eingesetzt, daß die Polarität der an der Schicht 16O anliegenden Spannung der Polungsrichtung dieser Schicht entspricht. An der Schicht 162 liegt keine Spannung mit entgegengerichteter Polarität, da ein Großteil der Biegebewegung des Elements durch die in ihre Polungsrichtung ausgelenkte Schicht bewirkt wird.

Soll das Zwei-Schicht-Element 158 nach unten ausgelenkt werden, so wird eine Spannungsquelle 172 zwischen die ScHcht und das Substrat 164 in der Weise gesetzt, daß die Polarität der an der Schicht 162 anliegenden Spannung gleichgerichtet ist zu der Polungsrichtung dieser Schicht. An der Schicht liegt keine Spannung mit entgegengerichteter Polarität an.

Soll das Zwei-Schicht-Element 158 in seiner Ruhelage verbleiben, so v/erden Quellen 170 und 172 von gleicher Größe zwischen die Schichten 160 bzw, 162 und dem Substrat 164 eingeschaltet, so daß beide piezokeramischen Schichten 160, 162 in ihre jeweiligen Polungs richtungen erregt werden,, Da die auf beide Schichten ausgeübten Auslenkkräfte gleich sind, stellt sich im Ergebnis ein Zustand ohne Auslenkung ein«

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Auch wenn die Quellen 170, 172 als KonstantspannungsqueIlen dargestellt sind, so braucht dies nicht immer der Fall zu sein. Soll das Zwei-Schicht-Element 158 nach oben und nach unten mit variablem Maß ausgelenkt werden, so könnten die Quellen 170, 172 zur Durchführung einer solchen Bewegung entsprechend variabel gestaltet sein. Allerdings sollte die Polarität der auf die Schichten I60, 162 gegebenen Spannungen stets zur Polungsrichtung der jeweils beaufschlagten Schichten gleichgerichtet sein.

Ein Verfahren zur Änderung der Größe und Frequenz der Element-Auslenkung ist schematisch in Fig. 8a dargestellt. Fig. 8a veranschaulicht, daß eine Gleichspannung aus einer Quelle 174 auf die Schicht in deren Polungsrichtung angelegt wird. Die Schicht 162 enthält eine Gleichspannung aus einer Quelle 176, ebenfalls unter Beachtung der Polaritätsbedingung« Vorzugsweise sollen die Quellen 174 und 176 positive bzw. negative Gleichspannungen mit einer Größe von 1/2 V haben, wobei V die Differenz zwischen den Spitzenwerten des größten an die Schichten I60 bzw. 162 gelegten Auslenksignals ist. Die Schichten I6O und 162 sind somit mit entgegengesetztem Vorzeichen um 1/2 V_mQ "vorgespannt", so daß in Abwesenheit von

max

anderen Auslenkspannungen das Zwei-Schicht-Element 148 nicht ausgelenkt wird.

Zur Erzeugung einer alternierenden Auslenkung des Zwei-Schicht-Eleraents 158 ist eine Wechselspannungsquelle I68 zwischen die Schichten 160, 162 sowie dem Substrat 164 über zwei Verstärker 180, 182 und Gleichspannungsquellen 174 und 176 verbunden. Der Abstand zwischen den Spitzenwerten des Wechselspannungs-Auslenksignals, das in Phase an die Schichten I60 und 162 gelegt wird, kann nun so groß wie V_mov sein, ohne daß eine der

niet λ

beiden Schichten zu irgendeiner Zeit eine Summenspannung mit einer zur Polungsrichtung der Schicht entgegengesetzten Riarität empfängt.

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Ändert sich das Auslenksignal der Quelle 178 etwa sinusförmig, so liegt an der Schicht 160 eine Summenspannung an, wie sie in Fig. 8b eingezeichnet ist. Sind die Schichten 16O und 162 entgegengesetzt mit 1/2 ν__Λν vorgespannt und befindet sich das überlagerte Wechselspannungssignal in Phase mit den beiden Schichten, so hat die an jeder der Schichten 16O bzw. 162 anliegende Summenspannung stets eine mit der Pοlungsrichtung der Schichten übereinstimmende Polarität. Die in Fig. 8b mit "Auslenkung" bezeichneten Kurven zeigen, daß das Zwei-Schicht-Klement 153 gemäß der momentanen Amplitude der Wechselspannung aus Quelle 178 ausgelenkt wird«,

Ist die Summenspannung an der Schicht 160 mehr (oder weniger) positiv, bezogen auf den Wert 1/2 V__ . so wird die Summen-

IQcLX

spannung an der Schicht 162 entsprechend weniger (oder mehr) negativ. Wegen der von der Quelle 176 gelieferten Vorspannung wird aber die Summenspannung an der Schicht 162 stets in der Polungsrichtung dieser Schicht bleiben - unter der Voraussetzung, daß die Größe der V/echselspannung den Wert V_m„_v nicht überschreitet.

Das zum Betrieb des Zwei-Schicht-Elements 158 vorgesehene System der Fig. 8a ist gleichspannungsmäßig vollständig gekoppelt, so daß das Element 158 durch die Quelle 178 bei sehr niedrigen Frequenzen betrieben werden kann. In Fällen, in denen eine Niederfrequenzauslenkung des Zwei-Schicht-Elements nicht erforderlich ist, könnte man ein System verwenden, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. In diesem System wird lediglich ein Verstärker 184 zur Verstärkung der Wechselspannung der Quelle 186 benötigt«, Die verstärkte Auslenkspannung wird an die Schichten 160 und 162 über Koppelkondensatoren 186 bzw. 188 angelegt. Voneinander getrennte Gleichspannungsquellen 190, 192, die jeweils eine Amplitude von 1/2 V abgeben, spannen die Schichten 160 und 162 vor, so daß dis Summenspan-

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nung an jeder Schicht in der Polungsrichtung dieser Schicht bleibt.

Bei dem System der Fig. 8a ist um die Gleichspannungsquelle 174 und den Verstärker 180 eine gestrichelte Linie in Form eines Dreiecks gezogen, um anzudeuten, daß diese beiden Elemente in der Praxis zu einem einzigen zusammengesetzten Verstärker zusammengefaßt werden können, der sowohl das Auslenksignal verstärkt als auch für die geeignete Vorspannung sorgt. Entsprechend können auch die Quelle 176 und der Verstärker 182 zu einer einzigen Verstärkereinheit zusammengezogen werden. Ein Beispiel für zwei solche Verstärkereinheiten zum Betrieb eines Zwei-Schicht-Elements ist in Fig. 10 dargestellt. Das mit dem Schaltkreis in Fig. 10 betriebene Zwei-Schicht-Element ist Teil einer Übertragereinheit 194, die zur Verwendung in dem Videobandgerät der Fig. 3 gedacht ist. Die Übertragereinheit 194 ist in Fig. 10 schematisch und vereinfacht dargestellt, sie ähnelt jedoch vorzugsweise einer Einheit 36 gemäß Fig. 2. (Der piezokeramische Generator 68 ist lediglich der Übersicht halber nicht als Teil der Übertragereinheit eingezeichnet.)

Die Übertragereinheit 194 enthält eine obere piezokeramische Schicht 196 und eine untere piezokeramiische Schicht 198. Beide Schichten sind mit einem gemeinsamen, geerdeten Substrat 200 verbunden. Auslenksignale werden an die Übertragereinheit 194 über die obere und untere leitfähige Schicht 202 bzw. gelegt. Die piezokeramischen Schichten 196 und 198 sind, wie durch die Pfeile angedeutet, in einer gemeinsamen Richtung gepolt.

Auf der Einheit 194 ist ein Übertrager 199 befestigt, der in der bereits geschilderten Art und Weise ausgelenkt wird. Die piezokeramische Schicht 196 wird durch den zusammengesetzten

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Verstärker (Verstärkereinheit) 206, die piezokeramische Schicht 198 durch die Verstärkereinheit 208 betrieben. Die Verstärker 206 und 208 erhalten an Eingangsanschlüssen 210 Wechselspannungsauslenksignale auf niedrigem Pegel, verstärken diese Signale und geben sie, überlagert einer Gleichspannungsvorspannung, auf die leitfähigen Schichten 202 und 204. Im allgemeinen enthält der Verstärker 206 eine erste Verstärkerstufe, die aus einem Differentialtransistorpaar (Transistoren 212 und 214) besteht, und eine zweite Verstärkerstufe, gebildet aus einem weiteren Differentialtransistorpaar (Transistoren 216 und 218). Der Ausgang des Transistors 213 überbrückt den Transistor (Transistor 220) der Gleichspannungsquelle. Das verstärkte Signal am Kollektor des Transistors 218 wird auf die Basen von Emitterfolgern 224 und 226 und über Emitterwiderstände 228 und 230 auf eine Ausgangsklemme 232 geführt. Das am Ausgang 232 auftretende Signal wird auf die Basis des Transistors 214 über einen Rückkopplungswiderstand 234 zurückgeführt, so daß der Verstärker 206 wie ein herkömmlicher Operationsverstärker mit negativer Rückkopplung arbeitet.

Die an der Ausgangsklemme 232 anliegende Gleichspannung beträgt in einem typischen Beispiel +100 V und wird durch Widerstände 236 und 238, durch den Rückkopplungswiderstand 234 und durch die +200-V-Stromversorgung bestimmt. An der Ausgangsklemme 232 kann ein Wechselspannungssignal mit einer Differenz von 200 V zwischen den Spitzen auftreten, ohne daß die Spannung an der piezokeramischen Schicht 196 eine zu deren Polungsrichtung entgegengesetzte Polarität annehmen würde. Transistoren 240 und 242 stellen für die Emitterfolger 224 bzw. 226 Kurzschlußsicherungen dar, sie begrenzen deren Ausgangsstrom, wenn die Ausgangsklemme 232 versehentlich geerdet werden sollte. Die Verstärkereinheit 208 entspricht der Verstärkereinheit 206 und liefert ein verstärktes Auslenksignal

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an seinem Ausgang 244_O Dieses Signal ist einer Gleichspannung von -100 V überlagert. Die Verstärker 206 und 208 können zusammen verwendet werden, um die Verstärkung des Treiberverstärkers 100 aus Fig. 3 durchzuführen.

Dia Verstärkereinheiten 206 und 208 liefern Wechselspannungsausgangssignale mit großer Amplitude, die einer Gleichspannung überlagert sind. Die Summenspannung erregt das biegbare Zwei-Schicht-Slement ohne es depolarisieren, so daß sichergestellt ist, daß das ausgelenkte Element seine Auslenkempfindlichkeit nicht verliert. Das Übertragersystsm der Fig. 10 und die in den Fig. 8a und 9 dargestellten und beschriebenen Verfahren ermöglichen den auslenkbaren Zwei-Schicht-Elementen eine verbesserte Arbeitsweise.

Es wurden bisher verschiedene verbesserte Zwei-Schicht-Vorrichtungen und Verfahren beschrieben, die, auch wenn sie zu verschiedenen Erfindungen gehören, zusammen in Verbindung mit einem verbesserten Videoband-Lesesystem offenbart wurden. So stellt beispielsweise die Kombination aus dem Zwei-Schicht-Antriebselement und dem Generator eine gedrungene, zuverlässige Vorrichtung zur Registrierung der momentanen Auslenkposition eines auslenkbaren piezokeramischen Trägerarms dar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Vorrichtung Teil einer verbesserten Videoband-Leseanordnung und erzeugt ein Ausgangssignal, das die Auslenkposition eines Übertragers anzeigt. Mit dieser neuen Anordnung werden Schwierigkeiten überwunden, die sonst bei auslenkbaren Lesevorrichtungen auftreten: Die unerv/ünschten Übertragervibrationen bei Empfang eines elektrischen oder mechanischen Impulses werden durch Erzeugung eines Ausgangssignals verringert, das in ein Dämpfungssignal umgewandelt werden kann_o

Die Dämpfung der Übertragervibrationen wird durch das ge-

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schilderte Steuersystem mit Rückkopplung erzielt. Dieses System erzeugt ein Signal, das die Geschwindigkeit eines ausgelenkten oder vibrierenden Übertragers anzeigt, wandelt das Geschwindigkeitssignal in ein Dämpfungssignal um und gibt das Dämpfungssignal auf den Trägerarm für den Übertrager und dämpft damit die Übertragerschwingungen. Die verbesserte Kombination aus Zwei-Schicht-Antriebselement wird in diesem Dämfungssystem vorzugsweise dazu verwendet, ein die momentane Übertragerposition anzeigendes Signal zu erzeugen» Das Signal für die Übertragergeschwindigkeit wird durch Differenzierung des Signals für den Übertragerort abgeleitet. Bei dem Dämpfsystem sind Vorkehrungen dafür getroffen, daß das Rückkopplungssystem bei Frequenzen nahe der Resonanz und der Antiresonanz der Kombination aus Zwei-Schicht-Antriebselement und Generator stabilisiert wird. Die Rückkopplungsschleife führt im Zusammenwirken mit der neuen, ein Zwei-Schicht-Antriebselement sowie einen Generator enthaltenden Übertragereinheit zu einer wirksamen Dämpfung eines auslenkbaren Videoband-Übertragers ohne Einengung des dynamischen Übertragerbereiches. Hinzu kommt, daß dieses elektronische Dämpfsystem durch die hohen Beschleunigungen, denen es normalerweise in einem Videoband-Lesesystem ausgesetzt ist, nicht nachteilig beeinflußt wird.

Die Dämpfsignale sowie die Signale zur Auslenkung des Übertragers werden vorzugsweise mit den hier offenbarten Verfahren und Vorrichtungen gegeben. Auf diese V/eise werdei die bei früheren Techniken stets aufgetretenen Depolarisationseffekte beseitigt. Dies geschieht dadurch, daß die Auslenksignale eine Polarität haben, die stets mit der Polungsrichtung der piezokeramischen Schicht, an der die Signale liegen, übereinstimmt. Eine Verstärkereinheit, mit der diese verbesserte Technik realisiert werden kann, empfängt Auslenksignale mit großer Amplitude und gibt sie auf das Zwei-Schicht-Element, und Generator

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das in beiden Richtungen stark ausgelenkt werden kann, ohne daß Depolarisationserscheinungen auftreten, und dadurch eine hohe Auslenkempfindlichkeit behält.

Die geschilderten Verbesserungen sind in einem neuen, verbesserten Videoband-Lesesystem für Videobandgeräte, insbesondere für Geräte mit gewendeltem Band, zusammengefaßt gewesen. Es dürfte jedoch klar sein, daß die einzelnen Verbesserungen auch unabhängig voneinander und in anderen Anwendungsfällen als Videoband-Lesesystemen Verwendung finden können.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(J\ .J Anordnung zur Dämpfung von Vibrationen in einem auslenkbaren übertrager, insbesondere einem Videoband-Übertrager, gekennzeichnet durch einen Trägerarm (Träger 42), der den Übertrager (34) trägt und ihn auf ein elektrisches Signal (Auslenksignal) hin auslenkt,

durch einen ersten Signalgenerator (Geschwindigkeitssignalgenerator 102, 106, 104) zur Erzeugung eines Signals (Auslenkgeschwindigkeitssignal), das die momentane Auslenkgeschwindigkeit des Übertragers (34) darstellt, oder/und durch einen zweiten Signalgenerator (Ortssignalgenerator 102, 106) zur Erzeugung eines Signals (Ortssignal), das den momentanen Ort des Übertragers (34) darstellt, und durch einen Gegenkopplungskreis, der sich zwischen dem Signalgenerator bzw. den beiden Signalgeneratoren und dem Träger (42) befindet und einen Teilkreis (Überführungskreis 110, 112) zur Überführung des Auslenkgeschwindigkeitssignals bzw. Ortssignals in ein Dämpfungssignal sowie einen weiteren Teilkreis (114) enthält, der zur Dämpfung von Trägervibrationen das Dämpfungssignal auf den Träger (42) gibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (42) ein, vorzugsweise piezoelektrisches, Zwei-3chicht-Element (158) enthält«
3ο Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwei-Schicht-Slement (158) einen, vorzugsweise baulich mit dem Zwei-Schicht-Element (158) integrierten, Sensor (102) enthält, der ein die momentane Auslenkposition des Übertragers (34) anzeigendes Signal (Ortssignal) erzeugt.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Zwei-Schicht-Element (158) an einem Ende (76)

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ORIGINAL INSPECTED

eingespannt ist und an seinem gegenüberliegenden Ende (60) aus gelenkt werden kann.
5· Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (102) einen piezoelektrischen Generator (68) enthält, der sich im wesentlichen von dem eingespannten Ende bis zum auslenkbaren Ende des Zwei-Schicht-Elements (158) erstreckt.
6. Anordnung nach einsm der Ansprüche 2 bis 5_f dadurch gekennzeichnet, daß das Zwei-Schicht-Element (158) eine Charakteristik mit Resonanzen erster und höherer Ordnung sowie ggf. mit einer Antiresonanz hat und daß der Gegenkopplungskreis ein Filter (110) enthält, das von dem Dämpfungssignal diejenigen Komponenten des Auslenkgeschwindigkeitssignals fernhält, die von den Resonanzen höherer Ordnung stammen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungskreis einen Phasenkompensator (112) enthält, der die Phasenverschiebungen zwischen dem Auslenksignal und dem Auslenkgeschwindigkeitssignal ausgleicht und dadurch den Gegenkopplunskreis davor bewahrt, durch starke Vibrationen des Zwei-Schicht-Elements (158) bei dessen Resonanz erster Ordnung in Schwingungen zu geraten.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ohne Geschwindigkeitssignalgenerator, bei der der Übertrager Teil eines Videoband-Aufzeichnungsgerates ist und Informationen aus Spuren des Videobandes ausliest und elektrische Signale (Auslenksignale) empfängt, die den Übertrager auf die Mitte der ausgelesenen Spur auslenken, gekennzeichnet durch einen Zwei-Schicht-Trägerarm (158), dessen eines Ende eingespannt ist und dessen gegenüberliegendes Ende, an dem der Übertrager

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angebracht ist, frei ist und ausgelenkt werden kann, wobei der Trägerarm (42) auf die Auslenksignale hin zur Positionierung des Übertragers (34) auf die Mitte der Spur (32) ausgelenkt wird, und durch ein Addierglied (103) neben dem Ortssignalgenerator (106), das einen Teil des Auslenksignals zu dem Ortssignal hinzuaddiert und dadurch den Verstärkungsfaktor des Gegenkopplungskreises bei Frequenzen nahe der Antiresonanz erster Ordnung des Zwei-Schicht-Slements (158) verringert.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungskreis einen Teilkreis zur Umwandlung des Ortssignals in ein Auslenkgeschwindigkeitssignal, vorzugsweise ein Differenzierglied (104), sowie ein Filter (HO) zum Ausschluß von Ortssignalkomponenten, die von den Resonanzen höherer Ordnung des Zwei-Schicht-Elements (158) stammen, enthält, daß der Phasenkompensator (112) nicht nur die Phasenverschiebungen zwischen dem Auslenksignal und dem Ortssignal, sondern auch die durch das Filter (112) bei Frequenzen nahe der Resonanz erster Ordnung des Zwei-Schicht-Elements (158) hervorgerufenen Phasenverschiebungen ausgleicht und daß ein Gegenkopplungsverstärker (114) vorgesehen ist, der das phasenkompensierte Auslenkgeschwindigkeitssignal empfängt, invertiert und es zur Dämpfung von Trägerarmschwingungen auf den auslenkbaren Trägerarm (42) gibt.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9_f dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (102) einen piezokeramischen Generator (68) enthält, daß der Phasenkompensator (112) den Ausgang des Filters (HO) empfängt und daß sich zwischen dem phaseninvertierenden Verstärker (114) des Gegenkopplungskreises und dem auslenkbaren Trägerarm (42) ein weiterer Verstärker (Auslenkverstärker 100) befindet.

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