DE2730134A1

DE2730134A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontrolle und steuerung des ueberspulens von material von einer geber- auf eine empfaengerspule

Info

Publication number: DE2730134A1
Application number: DE19772730134
Authority: DE
Inventors: Alayer Stephane Marie Andre D; John Lesie Hiley
Original assignee: Staar SA
Current assignee: Staar SA
Priority date: 1976-07-05
Filing date: 1977-07-04
Publication date: 1978-02-16
Also published as: BE855968A; NL182592B; CH625479A5; ES460068A1; JPS6026653U; DE2730134C2; AT356917B; NL7707381A; NL182592C; JPS536004A; ATA473977A; CA1101100A; HK71480A; IT1082780B; AU507787B2; AU2661877A; GB1555059A; US4172231A

Description

P-STA-27

,STAAR S.A.
19-21 ruo des Ateliers

B - 1080 BRUXELLES

" Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle und Steuerung des Uberspulens von Material von einer Geber- auf eine Empfängerspule "

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle und Steuerung eines Gerätes für das überspulen von bandförmigem Material von einer Geber- auf eine Empfängerspule, nach welchem die Drehzahlen der beiden Spulen gemessen und, unabhängig von Geschwindigkeit und Richtung des Bandtransfers, das Verhältnis dieser Messwerte aufgestellt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Wenn auch nicht darauf beschränkt, bezieht die Erfindung sich insbesonders auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stellungsanzeige eines Magnetbandes in einem Aufnahme-und Wiedergabegerät in Verbindung mit der automatischen Steuerung bestimmter Gerätefunktionen, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit des Hin-oder Zurückspulens in Abhängigkeit des Füllzustandes der einen oder der andern der beiden Spulen oder Rollen, eine programmierbare Mitnehmerreibung und Bremsung der Spulen, das automatische Anhalten an einer bestimmten Stelle usw.

Im US-Patent No. 3 564 219 und im französischen Patent No. 21 76 356 wurden schon Stellungsanzeigevorrichtungen für das Magnetband eines Aufnahme-und Wiedergabegerätes vorgeschlagen, dessen Arbeitsweise auf der Aufstellung des Verhältnisses zweier Geschwindigkeiten beruht, wie zum Beispiel der

linearen Bandabspulgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit einer der Spulen. Ein auf die Erfassung einer veränderlichen Geschwindigkeit beruhender Stellungsanzeiger kann von der Stellung des Bandes unabhängige Informationen liefern, was zum Beispiel bei der Verwendung von Kassetten interessant ist, und wenn eine Kassette in das Gerät eingeführt wird, bei welcher schon ein Teil des Magnetbandes auf die Empfängerspule aufgerollt ist. Das Aufstellen eines Verhältnisses zweier Geschwindigkeiten liefert darüber hinaus eine absolute, das heisst von der Abspulgeschwindigkeit des Bandes unabhängige Angabe.

Diese in obengenannten Patenten vorgeschlagenen Einrichtungen haben den gemeinsamen Nachteil, dass nur eine Angabe über den jeweiligen Momentandurchmesser der Bandwickel geliefert wird. Nun ist aber das Verhältnis zwischen dem

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Bandwickeldurchmesser und der effektiven Länge des aufgewickelten Bandes Funktion verschiedener Parameter, wie zum Beispiel des Spulenkerndurchmessers und der Banddicke. Dies bedeutet, dass die Informationen über die genaue Länge des schon aufgewickelten oder noch verfügbaren Bandes nur für einen ganz bestimmten Typ von Spulen und Bändern Gültigkeit haben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren eingangserwähnter Gattung zu schaffen, welches einfach, zuverlässig, genau und preiswert ist, welches auf verschiedene Typen von Bändern und Spulen angewandt werden kann und welches einerseits erlaubt, dem Benutzer genaue Informationen über die noch verfügbare oder schon gebrauchte Bandlänge, und zwar in unmittelbar verwendbaren Einheiten, wie zum Beispiel in Minuten und Sekunden zu liefern, und andererseits Angaben, zum Beispiel in Form von elektronischen Signalen, welche in einem geeigneten elektronischen Gerät zwecks automatischer Steuerung bestimmter Funktionen des Aufnahme-und Wiedergabeapparates verarbeitet werden. Die Erfindung sieht ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vor.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangserwähnten Art, dadurch gekennzeichnet, dass im Gerät den Merkmalen der verschiedenen Spulen und Bandtypen entsprechende Stamminformationen gespeichert werden, dass diese Stamminformationen entsprechend den verwendeten Spulen und Bändern freigegeben werden, dass genanntem Verhältnis konforme Zwischensignale erzeugt werden, dass mittels dieser Zwischensignale und der freigegebenen Stamminformationen Ausgangssignale in Funktion der Momentanstellung des Bandes in bezug auf dessen eine und/oder andere Ende gebildet werden, und dass diese Ausgangssignale zur Lieferung von Angaben über die Bandstellung und/oder zur Steuerung bestimmter Gerätefunktionen dienen.

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Die Kombination der Zwischensignale mit den Stamminformationen wird mit der Formel :

1 + (——)²
P2

vorgenommen, in welcher :

*_1 das genannte Verhältnis darstellt und

χ und y die Stamminformationen.

Die Ausgangssignale liefern Angaben über die Menge des auf der Empfängerspule aufgespulten Bandes und zwar, je nach Art der implizierten Konstanten χ und y, über die Bandlänge in absoluten oder Prozentwerten, oder über die Aufspulzeit auf der Empfängerspule, zum Beispiel in Minuten und Sekunden.

Für die Geberspule werden die analogen Angaben durch Verwendung der Formel :

- y

erhalten.

Nach einer ersten Ausgestaltung werden die Ausgangssignale einem Digital-oder Analogzähler zugeführt, und in eine optische Anzeige der Bandstellung verwandelt.

Dieser Zähler wird vorteilhafterweise mit einem Vorwahlknopf und einem automatischen Stopsystem zum schnellen Auffinden einer bestimmten Bandstelle kombiniert.

Nach einer zweiten Ausgestaltung werden die Ausgangssignale dazu benutzt, die Spannung der Spulenantriebsmotoren in Funktion der Bandstellung in der Weise zu verändern, dass die Traktion auf das Band überall gleich gross bleibt.

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Nach einer dritten Ausgestaltung werden die Ausgangssignale dazu verwendet, beim Auf-oder Zurückspulen eine Verzögerung der Bandgeschwindigkeit beim Erreichen des Bandendes und gegebenenfalls auch am Bandbeginn hervorzurufen.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens in einem mit Drehzahlgebern zur Drehzahlmessung jeder der beiden Spulen ausgerüsteten Gerät ist gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor, begreifend zwei die von den Drehzahlgebern erzeugten Impulse totalisierende Zähler, eine Divisionsschaltung, welche bei Empfang eines Steuersignals dem Verhältnis des in genannten Zählern gespeicherten Inhalts konforme Zwischensignale liefert, einen Speicher mit den Stamminformationen über die verschiedenen Spulen und Bandtypen, und einen Schaltkreis zum Kombinieren der Zwischenresultate mit den gespeicherten Stamminformationen in Abhängigkeit von den verwendeten Spulen und Bändern und zum Abgeben von Ausgangssignalen in Funktion der Momentanstellung des Bandes in bezug auf dessen eine oder andere Ende.

Die Ausgangssignale werden einem Anzeigegerät zur Angabe der Bandstellung zugeführt.

In einer bevorzugten Ausführung wird das genannte Steuersignal von einem dritten, die Impulse der beiden Drehzahlgeber speichernden Zähler geliefert, wobei das Steuersignal in dem Augenblick erzeugt wird, wo die Anzahl der von diesem Zähler totalisierten Impulse einen bestimmten Wert erreicht.

Die im Mikroprozessor gespeicherten Stamminformationen werden vorteilhafterweise durch das Betätigen entsprechender Tasten einer Steuertastatur in Abhängigkeit des besonderen, jeweils verwendeten Band-und Spulentyps freigegeben.

Vorteilhafterweise wird eine Vorwahltastatur und

eine Anzahl zwischen dieser Tastatur und der Anzeigevorrichtung eingeschaltete Vergleicher in der Weise vorgesehen, dass ein Stopsignal erzeugt wird, wenn die Bandstellung einem auf der Tastatur vorgewählten Wert entspricht.

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Weitere Merkmale und Besonderheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen :

Figur 1, die schematische Darstellung eines Spulenantriebsmechanismus mit Drehzahlgebervorrichtung ;

Figur 2, eine Schemadarstellung zur Illustration der Funktionsweise einer elektronischen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ;

Figur 3, die detailliertere Darstellung eines Schaltkreises aus Figur 2 für die Stellungsanzeige des Bandes ;

Figur 4, die detailliertere Darstellung eines Schaltkreises aus Figur 2 zur Steuerung der Spulenantriebsmotoren ;

Die Figuren 5 und 6, die detailliertere Darstellung elektronischer Schaltkreise aus Figur 2 zur Steuerung der Antriebsmotordrehzahlen ;

Figur 7, das Spannungsdiagramm eines Schaltkreises zur Verringerung der Bandgeschwindigkeit ; Figur 8, das Schema einer Vorwahleinrichtung.

Die Figur 1 zeigt ein Magnetband 10, welches in Richtung des Pfeils A von einer Geberspule 12 nach einer Empfängerspule 14 hinübergespult wird. Wenn die Erfindung auch mit Bezugnahme auf ein Magnetband-Aufnahme und Wiedergabegerät beschrieben wird, so muss doch bemerkt werden, dass sie ganz allgemein auf Apparaturen angewendet werden kann, bei welchen ein beliebiges Material in Band oder Streifenform von einer Geber-nach einer Empfängerspule hinübergespult wird. In der Folge wird unterstellt, dass die Spulen 12 und 14 in einer nicht gezeigten Kassette enthalten sind, wobei zu bemerken ist, dass die Erfindung ebenso gut bei Tonbandgeräten mit freien Spulen Anwendung finden kann.

Jeder der beiden Spulen 12 und 14 ist ein elektrischer Motor 20, bzw. 22 zum Antrieb der Spulen über die Wellen 16, bzw. 18 zugeordnet. Jede der beiden Wellen 16 und 18 ist mit einem an sich bekannten Drehzahlgeber 24, bzw. 26 versehen.

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42 ■

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 begreift jeder der beiden Drehzahlgeber 24 und 26 eine gezahnte Scheibe 28, bzw. 32 und einen Impulsempfänger 30, bzw. 34.

Ein an sich bekannter, derzeit häufig verwendeter Mikroprozessor ist mit der Referenzzahl 36 versehen. Übersichtlichkeitshalber sind in der Darstellung die Eingänge dieses Mikroprozessors 36 an dessen rechte Seite herangetragen, während die vom Mikroprozessor gelieferten Signalausgänge von seiner linken Seite ausgehen. Der Mikroprozessor 36 erhält Steuersignale von einer Steuertastatur 37, welche dem Benutzer gestattet, die verschiedenen Funktionen des Gerätes, wie schneller Vorlauf, Abspulen mit Normalgeschwindigkeit, Stop, schnelles Zurückspulen, Aufnahme und Pause in Gang zu setzen, wobei diese Funktionen in Figur 1 schematisch durch Einteilungen der Tastatur 37 in der genannten Reihenfolge dargestellt sind.

Ein zweites Tastensystem 38 gestattet dem Benutzer das Einstellen des Gerätes auf die am häufigsten verwendeten Typen, wie zum Beispiel die Typen C60, C90 und C120, deren Merkmale im Mikroprozessor 36 gespeichert sind. Zusätzlich kann eine weitere Taste entsprechend einem weniger bekannten Kassettentyp vorgesehen und die Merkmale dieses Kassettentyps ebenfalls im Mikroprozessor 36 gespeichert werden. Eingangsseitig erhält der Mikroprozessor ebenfalls die durch die Drehzahlgeber 30 und 34 erzeugten Impulse.

Von des Ausgängen des Mikroprozessors 36 ist einer mit dem Eingang einer digitalen Bandste1lungsanzeige 40 verbunden. Zwei weitere Ausgänge des Mikroprozessors 36 übermitteln den Motoren 20 und 22 in weiter unten zu beschreibender Weise Steuersignale.

Bei der Aufnahme oder Wiedergabe der Magnetbandinformationen geschieht der Transport des Magnetbandes 10 mit einer sogenannten " Normalgeschwindigkeit " über einen nichtgezeigten Capstan mit Andrückrolle, wobei der Capstan von einem nicht-gezeigten Motor mit gleichförmiger Geschwindigkeit angetrieben wird. Damit das vom Capstan laufend geförderte

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Magnetband 10 sicher auf der Empfängerspule 14 aufgewickelt wird, wird letztere von ihrem Motor 22 in der Weise angetrieben, dass das Magnetband weder eine anormale Traktion erfährt, noch sich zwischen dem Capstan und der Spule 14 anhäuft. Beim Schnellvorlauf oder-rücklauf des Magnetbandes wird der Reibungskraftschluss desselben mit dem Capstan durch das Abheben der diesem zugeordneten Andrückrolle aufgehoben und die aufwickelnde Spule durch ihren Motor 20, bzw. 22 mit hoher Drehzahl angetrieben.

Nachfolgend wird nun die Arbeitsweise des Mikroprozessors 36 und die darin durchgeführten Operationen ausführlicher beschrieben. Hierbei wird für die Bedürfnisse der Beschreibung Bezug auf ein äquivalentes, analoges Modell genommen, wobei selbstverständlich zu unterstellen ist, dass die Funktionsweise des Mikroprozessors auf digitalen Prinzipien basiert.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Drehzahlgeber 30 und 34 vom optischen Typ, bei welchem ein Lichtstrahl von den peripheren Zähnen der Scheiben 28 und 32 zerhackt wird. Bei einem ausgeführten Prototyp beträgt die Anzahl der Zähne, bzw. der Zahnlücken 20 Stück. Diese an sich bekannten Drehzahlgeber 30 und 34 liefern Impulse, welche durch ihre Frequenz oder Amplitude repräsentativ für die Winkelgeschwindigkeit jeder der beiden Spulen 12 und 14 sind.

Die verschiedenen, am häufigsten verwendeten

Kassetten, das heisst die Typen C60, C90 und C120, unterscheiden sich gegenseitig vor allem durch die Magnetbandlänge, welche bei einer normalen Abspulgeschwindigkeit eine Aufnahme oder Wiedergabezeit von 30, 45 oder 60 Minuten jeweils für jede Seite des Magnetbandes ergibt. Eine elementare Formel gestattet es, in Funktion der von den Drehzahlgebern 30 und 34 gelieferten Impulsfrequenz, das heisst in Funktion der Winkelgeschwindkeit der beiden Spulen 12 und 14, mit sehr guter Genauigkeit die Länge des auf jeder der beiden Spulen aufgewickelten Magnetbandes zu berechnen.

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Wenn :

1, = Länge des schon gebrauchten Magnetbandes ;

1~ = Länge des noch nicht gebrauchten Magnetbandes ;

L = Gesamtlänge des Magnetbandes ; e = Magnetbanddicke ; r = Kernradius der Spulen 12 und 14 ;

R, = Aussenradius des Bandwickels auf der Spule 14 ;

R„ = Aussenradius des Bandwickels auf Spule 12 ;

p. = Anzahl der vom Drehzahlgeber 34 abgegebenen Impulse ;

p_ = Anzahl der vom Drehzahlgeber 30 abgegebenen Impulse ;

und wenn davon ausgegangen wird, dass mit genügender Genauigkeit folgende Gleichungen gelten :

1₁ · e = TT ( R₁ ² - r² )

— , ² 2

1₂ · e = // ( R₂ - r )

so erhält man mittels einer elementaren Rechnung und unter Benutzung der Gleichung \ _ ^2 folgende Gleichungen :

R₂ ⁼ P₁

P₁ ²
P2

- B (I) und

I₂ = ö 2~ - ^B

² 1 + ( EZ )²

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in welchen :

T + 1 = L-

τ² - ι

B = 'L

τ² - ι

wo T das Verhältnis ~ darstellt, wenn L = 1„ ist, das heisst

P₂ *

am Bandanfang. T ist demnach eine für jeden Kassettentyp charakteristische, konstante Grosse, welche rechnerisch oder empirisch bestimmt werden kann.

Dividiert man die beiden Glieder der Beziehungen (I) und (I¹) durch L, so erhält man durch Setzen von :

A-_A.. li-UL _und JL = β· =

T² - 1 L T² -

die Gleichungen

I₁ A¹

-Jl = - B¹ (II) und

L 1 + ( £l )² P2

- B' (II·)

Die beiden Glieder der Beziehungen (II) und (II¹) können noch mit der Spieldauer T$ der verschiedenen, weiter oben angegebenen, geläufigen Kassettentypen multipliziert werden. Man erhält dann, indem

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A¹ ' = Λ¹ - ^ und B¹ ' = B¹ · \.-gesetzt wird :

A' '

- B¹¹ (III) und

t₂ - p—- -B-- (III·

Bei diesen Gleichungen gibt die Gleichung (I) die auf der Empfängerspule aufgewickelte Magnetbandlänge an. Die Gleichung (II) gibt das Verhältnis zur auf der Empfängerspule 14 aufgewickelten Magnetbandlänge zu dessen Gesamtlänge, während die Gleichung (III) die Zeit angibt, welche das Magnetband 10 zum Erreichen des Wickelradius R. auf der Empfängerspule 14 gebraucht hat, das heisst eine Stellungsanzeige im Zeitmass über die verflossene Wiedergabe-oder Aufnahmezeit vom Bandbeginn an gerechnet.

Die Konstanten A, A¹, A'¹ und B, B¹, B¹¹ können für die verschiedenen Kassettentypen statistisch bestimmt werden, um mit genügender Genauigkeit die minimalen Abweichungen zu berücksichtigen, welche zwischen verschiedenen Kassetten des gleichen Typs auftreten können und zum Beispiel auf Montage oder Herstellungsungenauigkeiten zurückzuführen sind. Auf analoge Weise können diese gleichen Konstanten für vorgespielte und nicht repertorierte Kassetten bestimmt werden, deren Länge von einer Kassette zur andern unterschiedlich sind.

Jede beliebige der angegebenen Formeln ergibt bei ihrer Anwendung im Mikroprozessor 36 vollwertige Resultate. Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung wird die Formel (II) so lange benützt, wie der Kassettentyp nicht selektioniert ist ; ist hingegen der Kassettentyp selektioniert, so wird die Formel (III) angewandt. Auf diese Weise übermittelt, sobald

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eine Kassette in den Apparat eingeführt worden ist, der Mikroprozessor 36 nach Erhalt der notwendigen Informationen von der Tastatur 38 über den verwendeten Kassettentyp dem Zähler 40 den jeweiligen Momentanwert der Gleichung (III) während des Abspulens des Magnetbandes. In diesem Falle ist demnach die vom Zähler 40 gelieferte Information eine Zeitangabe. Die Tasten der Tastatur 38 sind vorzugsweise als Leuchttasten ausgeführt, zur Anzeige des sich im Apparat befindlichen Kassettentyps · Das Bedienen dieser Tasten gibt automatisch zum Mikroprozessor 36 die entsprechenden Signale frei betreffs des verwendeten Kassettentyps, Signale, welche zum Berechnen der Gleichung (III), sowie oben beschrieben, notwendig sind.

Die Figur 2 zeigt ein Ubersichtsschema der verschiedenen, vom Mikroprozessor 36 ausgeführten Operationen. Die von den fotoelektrischen Drehzahlgebern 30 und 34 erzeugten Impulse werden den diese Impulse totalisierenden Zählern und 44 zugeführt. Diese beiden Zähler 42 und 44 sind vom gleichem Bautyp und zwar vorzugsweise vom bekannten Shiftregistertyp. Sie sind demzufolge aus mehreren Blocks aufgebaut, wie zum Beispiel im " The TTL Data Book for Design Engineers ", 1.Auflage, Texas Instruments Company, beschrieben wird, wobei diese Blocks eine bestimmte Anzahl Impulse aufnehmen können, in einem experimentellen Prototyp zum Beispiel 256. Diese Blocks, vier an der Zahl , werden aufgeladen, zum Beispiel in der Reihenfolge von links nach rechts. Wenn die vier Blocks eines Zählers voll sind, so wird der letzte Block der Reihenfolge geleert, sodass die in den davorllegenden Blocks gespeicherten Informationen ein Shifting nach dem jeweils dahinterliegenden Block erfahren. Damit wird der erste Block der Reihenfolge geleert und kann wiederum neue Impulse empfangen. Durch diese Methode wird das aufgestellte Verhältnis der Impulsanzahl genauer, da es auf einer grösseren Zahl regelmässig aktualisierter Informationen basiert. Periodisch wird die Berechnung des Verhältnisses der von den beiden Drehzahlgebern gelieferten Impulse berechnet, das heisst das Verhältnis des Inhaltes

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der beiden Zähler 42 und 44. Diese Zählerinhalte werden zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibung mit C., bzw. C₉ bezeichnet v;erden. Das Verhältnis C₉ ist dauernd gleich dem

Pi
Verhältnis —^ der von den beiden Drehzahlgebern 34 und 30 gelieferten Impulse.

Das Auslösen dieser Rechenoperation wird vorzugsweise mittels eines die Impulse der beiden Drehzahlgeber 30 und 34 erhaltenden Zählers 46 durchgeführt, welcher die durchzuführenden Operationen jedesmal dann auslöst, wenn sein Inhalt einen bestimmten Wert erreicht hat. Letzterer ist in einer Versuchsausführung auf 16 festgelegt.

Die von den Zählern 42 und 44 abgegebenen Signale C. und C_ werden den Eingängen zweier Digital- Analog-Wandler 48, bzw. 50 zugeführt. Die am Ausgang jedes der beiden Wandler 48 und 50 entstehenden Spannungen V-^, bzw. V entsprechen demzufolge der in den Zählern 42 und 44 enthaltenen Impulse. Die beiden Spannungen V, und V₉ werden an den Eingängen eines an sich bekannten Operationsverstärkers 52 angelegt, welcher auf Erhalt eines Steuersignals vom Zähler 46 das Verhältnis ~1~

2 ι ausrechnet und ein entsprechendes Spannungssignal V^- = w abgibt. Dieses Signal V, wird an vier Datenverarbeitungsschaltkreise 54, 56, 58 und 60 angelegt, welche jeder aus einem an sich bekannten Operationsverstärker bestehen und deshalb nicht näher beschrieben werden brauchen.

In den Zeichnungen sind illustrationshalber Verstärkertypen dargestellt, die zur Verwendung in der beschriebenen Vorrichtung besonders geeignet sind. Diese Verstärker werden näher beschrieben in " Semiconductor Data Library " Volume 6, Linear Integrated Circuits, Serie A von Motorola Semiconductor Products Inc. Für nähere Einzelheiten betreffs Montage dieser Bausteine und der verwendeten Schaltungen kann zurückgegriffen werden auf das Werk von R. DAMAYE, " L'Ampflificateur Operationnel-Principes et Applications - ",2. Auflage der Societe des Editions Radio.

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Dor Schaltkreis 54 führt die Operationen der Gleichungen (II) oder (III) aus zur Erzeugung eines zu —L oder

Lj

t. proportionalen Signals welches dem Eingang der Anzeigevorrichtung 40 zugeführt wird, welche letztere die Position des Magnetbandes in bezug auf seine gesamte Länge angibt, und zwar als Prozent- oder als Zeitangabe.

Die Schaltkreise 56 und 58 sind, wie im nachfolgenden noch näher beschrieben werden wird, Steuerkreise für die Abgabe von variablen Spannungen an die Antriebsmotoren 20 und 22. Der Schaltkreis 60 dient zum Erzeugen eines Signals zum Speisen eines Schaltkreises 62, welcher zum Steuern der Drehzahlverringerung der Spulen verwendet wird. Mit Bezug auf das in Figur 3 dargestellte Schema werden nunmehr die im Datenverarbeitungsschaltkreis 54 durchgeführten Operationen

V₁

näher beschrieben. Das das Verhältnis der Spannungen y^l~ darstellende Signal V- wird dem Eingang eines Schaltkreises zur Erhebung ins Quadrat 54a zugeführt, welcher seinerseits ein

2
Spannungssignal V. = V, abgibt. Der Schaltkreis 54a begreift zwei Widerstände Rf und Rs deren Verhältnis bestimmend für

Rf die Hochzahl des Ausgangssignales ist, hier also |^=- = 2. Dieses Signal V. wird an eine der Eingangsklemmen eines Additionsschaltkreises 54b angelegt, während eine andere Eingangsklemme dieses Additionsschaltkreises von einem Einheitsgrössen-Spannungssignal gespeist wird. Dieser Additionsschaltkreis 54b gibt demzufolge eine Spannung V,- = V. + 1 ab, welche an einen der Eingänge eines Divisionsschaltkreises 54c angelegt wird. Eine zweite Eingangsklemme dieses Divisionsschaltkreises 54c erhält ein Signal V-¹ entsprechend dem Wert der weiter oben definierten Konstante A¹. Dieser letztere Eingang des Divisionsschaltkreises 54c erhält automatisch ein der Konstante A¹ ' entsprechendes Signal beim Betätigen des in Frage kommenden Knopfes an der Steuertastatur 38, wodurch die gespeicherten Informationen über den gewählten Kassettentyp freigegeben werden.

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Der Divisionsschaltkreis 54c gibt ein Signal der

A'
Spannung V_g = ~yr ab, welches an eine der Eingangsklemmen eines Subtraktionsschaltkreises 54d angelegt wird, während die andere Eingangsklemme dieses Schaltkreises 54d ein Spannungssignal V,¹ erhält, welches der Konstante B' entspricht oder auch eventuell der Konstante B¹¹, wenn diese letztere durch Betätigen des entsprechenden Knopfes der Tastatur 38 für den gewählten Kassettentyp freigegeben wird. Dieser Subtraktionsschaltkreis 54d liefert ein Spannungssignal W_n' = V_c - B' entsprechend der Beziehung (II), welche den Prozentsatz der auf der Empfängerspule aufgewickelten Magnetbandmenge darstellt. Werden den Schaltkreisen 54c und 54d die Konstanten A¹', bzw. B¹' zugeführt, so erhält man natürlich ein Spannungssignal entsprechend der Gleichung (III), das heisst eine Stellungsangabe des Magnetbandes in Zeiteinheiten. Es ist natürlich auch möglich, die Konstanten A und B in die Schaltkreise 54c und 54d einzuspeisen, um ein der Beziehung

(I) entsprechendes Signal zu erhalten, das heisst eine Angabe über die Länge des auf der Empfängerspule aufgewickelten Bandes.

Das Ausgangssignal des Schaltkreises 54 wird zuerst mittels eines orthodoxen Analog-Digital-Wandlers in einen Digitalwert verwandelt, welcher den Klemmen einer Anzeigevorrichtung 40 des Leuchtdioden-oder Flüssigkristalltyps zugeführt wird.

Da die einzige in den Gleichungen (I), (II), und

(III) vorkommende Variable ein Verhältnis zweier Grossen ist, in diesem Falle der den Spulenwinkelgeschwindigkeiten entsprechenden Impulse, sind die vorstehenden Berechnungen und folglich die daraus resultierende Anzeige immer gültig, unabhängig von der Abspulgeschwindigkeit des Magnetbandes.

Beim Aufwickeln des Magnetbandes auf der Empfängerspule nimmt deren Durchmesser zu und die Traktion auf das Magnetband proportional ab, da die verschiedenen zum Antrieb der Spulen in diesen Apparaten dienenden Motoren normalerweise ein konstantes Drehmoment haben, welches für eine . mittlere Stellung des Magnetbandes ausgelegt ist. Man hat

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nun aber feststellen können, dass bei Ausübung einer konstanten Traktionskraft auf das Magnetband bei dessen Abspulen mit normaler Geschwindigkeit die Abspulqualitäten, wie Jaulen und Wimmern, bedeutend verbessert werden.

Um diese Traktionskraft auf das Magnetband während dem ganzen Abspulprozess konstant zu halten, muss der antreibende Motor solcher Art gesteuert werden, dass sein Drehmoment sich in Abhängigkeit des Empfängerspulendurchmessers ändert. Da aber das Verhältnis der in den Zählern 42 und 44 totalisierten Impulse p, und p_ der Änderung des Wickeldurchmessers der Spulen entspricht, wird diese Steuerung des Motors 22 einfach realisiert, indem seine Speisespannung mittels des vom Schaltkreis 52 abgegebenen Signals V^ verändert wird, welches ja diesem Impulsverhältnis entspricht. Verschiedene einfache Formeln gestatten die mathematische Bestimmung der an den Motorklemmen anzulegenden Spannung, wie zum Beispiel :

V = E-F · ——

^C2

Diese Operationen werden im Schaltkreis 56 für den Motor 22 und im Schaltkreis 58 für den Motor 20 durchgeführt. In Figur 4 sind Einzelheiten des Schaltkreises 56 dargestellt. Das Signal V₃ ( siehe auch Figur 2 ), wird an eine der Eingangsklemmen eines Multiplikationsschaltkreises 56a gelegt, während eine zweite Eingangsklemme dieses Schaltkreises 56a ein dem der Konstante F entsprechendes Signal erhält. Dieser Multiplikationsschaltkreis 56a gibt ein Signal V_1n = F- V, ab, welches an eine der Eingangsklemmen eines Subtraktionsschaltkreises 56b angelegt wird. Eine zweite Eingangsklemme dieses Subtraktionsschaltkreises 56b erhält ein Signal E entsprechend der dem Motor zuzuführenden approximativen Maximalspannung.,

Dieser Schaltkreis 56b liefert ein Signal

V.. = E - F · V₃ entsprechend obenstehender Formel, welche die Steuerspannung für den Motor 22 angibt. Diese Spannung steigt sowie das Verhältnis qz~ abnimmt, das heisst bei Zunahme des Wickeldurchmessers der Empfängerspule 14. Diese

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Drehmomentvergrösserung des Motors 22 kompensiert genau die Drehmomentvergrosserung, welche durch die Durchmesserzunahme der Empfängerspule nötig wurde, sodass während dem ganzen Abspulvorgang eine konstante Traktionskraft auf das Magnetband ausgeübt wird. Es sei bemerkt, dass der Steuerschaltkreis 58 für den Motor 20 gleich dem Schaltkreis 56 ist, sodass er nicht näher beschrieben zu werden braucht.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens ergibt sich als weitere Ausgestaltungsmöglichkeit eine progressive Verzögerung der Bandgeschwindigkeit beim schnellen Umspulen , wenn eines der beiden Bandenden sich nähert. Dieses Verzögern kann bis zum vollständigen Stillstand vorgesetzt werden, wodurch die bekannten automatischen Stopvorrichtungen überflüssig werden. Die Figuren 5 und 6 zeigen beispielsweise zwei Schaltkreise 60a und 60b zur Erzeugung eines Steuersignals für den Schaltkreis 62 zur Verminderung der Geschwindigkeiten in Funktion des Verhältnisses der von den Drehzahlgebern 30 und 34 abgegebenen Impulse. Demgemäss erhalten die Schaltkreise 60a oder 60b vom Schaltkreis 52 ( siehe auch Figur 2 ) das Signal V₃, welches das Drehzahlverhältnis der beiden Spulen darstellt. Diese beiden Schaltkreise sind desweiteren jeder an zwei willkürlich bestimmte Referenzspannungen angeschlossen, welche das Drehzahlverhältnis der beiden Spulen am Bandbeginn,bzw. am Bandende darstellen. Diese Referenzspannungen können ebenfalls mit den verschiedenen Kassettentypen in Beziehung gebracht werden, also ebenfalls mit der Tastatur 38 bei der Wahl des Kassettentyps angesteuert werden. Solange der Wert des Signals V₃ zwischen demjenigen dieser beiden Referenzspannungen Vref, und Vref- liegt, bleibt das von den Operationsschaltkreisen der Schaltungen 60a oder 60b erzeugte Ausgangssignal V auf dem Wert null (siehe Figur 7 ). Solange das Signal V₃ null bleibt, wird der Schaltkreis 62 ( siehe Figur 2 ) nicht durch die Schaltkreise 60a oder 60b beeinflusst und die Empfängerspule mit der grossen Umspulgeschwindigkeit angetrieben. Wird der Wert des Signals V- kleiner als Vref, oder grosser als Vref2, so erscheint das Signal V am Ausgang der Schaltkreise 60a oder 60b ( siehe Figur 7 ). Dieses Signal V wird dem

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Schaltkreis 62 zugeführt und leitet die Bremsung der Geberspule ein. Die Schaltkreise 60a oder 60b treten also beim Einstellen der grossen Umspulgeschwindigkeit sowohl am Bandbeginn als auch am Bandende unmittelbar vor dem Abstellen des Empfängerspulenantriebs in Funktion. Durch diese Anordnung werden weit höhere als die bisher benutzten Umspulgeschwindigkeiten ermöglicht, da jetzt sichergestellt ist , dass das Magnetband dank dieser Geschwindigkeitsverminderung an seinen beiden Enden keinen anormal grossen Traktionskräften ausgesetzt ist.

Es ist selbstverständlich möglich, anstatt der Formeln I, II, III die Formeln I¹, II¹ und III¹ zu verwenden. Hierzu brauchen nur die Anschlüsse am Divisionsschaltkreis

vertauscht zu werden, sodass mit einem Signal gearbeitet P

Pt Pi

wird, welches -p*-proportional ist anstatt —±- . In diesem Falle beziehen sich die gelieferten Informationen, jenach benutzter Formel, auf die absolute oder prozentuale, auf der Geberspule noch verfügbare Bandlänge oder die noch benötigte Zeit um diese Bandmenge auf die Empfängerspule hinüberzuspulen.

Die Figur 8 zeigt, in Blockdarstellung und in

schematischer Weise, eine Schaltung zum Auffinden einer bestimmten Bandstelle durch schnelles Umspulen und zum automatischen Stoppen des Antriebs, sobald die betreffende Stelle erreicht ist.

Mit einer aus vier Schaltern mit Digitalangabe bestehenden Tastatur 80 kann die aufzusuchende Bandstelle eingegeben werden, wonach durch Betätigen einer " Suchbefehlstaste " 85 der Suchvorgang eingeleitet wird. Diese Suchoperation wird vom Mikroprozessor durchgeführt, für die Beschreibung wird jedoch ebenfalls auf ein äquivalentes Schema zurückgegriffen.

Wenn der Zähler die Momentanstellung des Bandes nicht kennt, was der Fall ist, wenn die Kassette gerade erst in den Apparat eingeführt wurde, so wird beim Beginn der Suchoperation genügend Bandlänge abgespult ( mit Normalgeschwindigkeit ), um dem Zähler genügende Informationen über die

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-ST-

Bandstellung zu liefern.

Wenn hingegen der Zähler die Bandstellung kennt, wird die Suchoperation durch Vergleich dieser Bandstellungsangabe mit derjenigen der Tastatur 80 ausgeführt. Je nach dem Vorzeichen des Unterschieds zwischen diesen beiden Werten geschieht die Suchoperation entweder durch schnellen Bandvorlauf odor durch schnellen Dandrücklauf. Der Aussuchvorgang als solcher besteht dann in einem dauernden Vergleich der Momentananzeige des Zählers mit derjenigen der Tastatur

80. Sind diese beiden Werte gleich, so wird die Suchoperation unterbrochen und der Apparat stoppt. In Figur 8 sind vier, die Vorwahltastatur 80 schematisierende Digitalanzeigeschalter

81, 82, 83 und 84 dargestellt. Die ihnen zugeführte Information wird unmittelbar im jeweiligen Schalter kodiert. Die Ausgänge dieser Schalter 81, 82, 83 und 84 sind mit den Ausgängen von Vergleichern 91, 92, 93 und 94 verbunden, zum Beispiel des Typs 7486 ( Texas Instruments ), welche an einem zweiten Eingang die kodierten Impulse des Zählers 40 erhalten, welcher letzterer die Bandstellung anzeigt.

Wird die " Suchbefehlstaste " 85 betätigt, so

treten die Vergleicher 91, 92, 93 und 94 in Aktion und vergleichen, und zwar jeder gleichzeitig, die von der Tastatur (in vier Ziffern unterteilte ) gelieferte Information mit derjenigen des Digitalanzeigezählers 40. Wenn alle Vergleicher an ihrem Ausgang null haben,(was der Fall ist, wenn die Zahlen von Zähler 40 und Tastatur 80 übereinstimmen ), so erzeugt ein " STOP "-Schaltkreis 100 einen Impuls für das Anhalten des Apparates. Die der Vorwahl entsprechende Bandstelle liegt dann vor den Magnetköpfen.

Zur Steigerung der Suchgenauigkeit ist vorgesehen, die Abspulgeschwindigkeit des Magnetbandes zu verringern, sobald der Unterschied zwischen Momentanstellung des Bandes und Anzeige der Tastatur 41 unter einen bestimmten Wert fällt ( zum Beispiel 30 Sekunden ). Die Endphase der Suchoperation findet dann mit niedriger Geschwindigkeit statt wodurch der

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'Π

Zähler eine sehr genaue Stellungsanzeige geben kann und damit eine Verfeinerung der Vorwahl ermöglicht wird. "

Es ist ebenfalls vorgesehen, dass, sobald die anvisierte Bandstellung erreicht ist, das Band automatisch mit Normalgeschwindigkeit weiterspult , wenn die " Suchbefehlstaste " und die Taste für Normalgeschwindigkeit gleichzeitig betätigt worden waren.

Anstatt einer Tastatur 80 mit vier Schaltern, kann es vorteilhaft sein, zur Eingabe der Vorwahl eine Digitaltastatur mit zehn von ο bis 3 numerierten Tasten vorzusehen. In diesem Fall wird der in diese Digitaltastatur eingegebene Vorwahlwert am Zähler 40 angezeigt, während die Informationen über die Bandstellung im Apparat gespeichert werden.

Die in Figur 8 in isolierter Stellung dargestellte ^M Suchbefehlstaste " 85 kann selbstverständlich auch in die Tastatur 37 in Figur 1 eingegliedert werden.

Es sollte bemerkt werden, dass ein mit der Erfindung ausgerüstetes Versuchsgerät es erlaubt hat, eine bisher nicht erreichbare Genauigkeit zu erzielen, und zwar sowohl betreffend die Bandstellungsanzeige als auch die Steuerung der Antriebsmotoren in Funktion der Bandstellung. Diese Genauigkeit ist hauptsächlich dem Umstand zu verdanken, dass bei den verschie-· denen Operationsphasen, wie zum Beispiel in den Zählern 42 und 44 und für die Speicherung der Konstanten, Mittelwerte verwendet werden. Da in vorstehender Beschreibung die Verwendung von Mikroprozessoren unterstellt wurde, wurden die verwendeten Formeln absichtlich vereinfacht um Bauteile dieses heute vielfach verwendeten,und deshalb preiswerten Typs verwenden zu können. Trotz dieser Vereinfachungen ist, wie sich an einem Prototyp bestätigt hat, das Verhältnis Genauigkeit/ Bauteileanzahl vorzüglich. Es ist natürlich für den Fachmann durchaus möglich, verfeinerte Bauteile und Schaltkreise zu verwenden und damit auf der Basis genauerer Formeln zu arbeiten, ohne dass deswegen der Grundgedanke der Erfindung invalidiert würde. "

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Es muss noch bemerkt werden, dass die Erfindung auch für andere Anwendungen als die beschriebene vorteilhaft eingesetzt werden kann. Sie kann, allgemein ausgedrückt, überall dort eingesetzt werden wo es sich darum handelt, das überspülen von band-oder strangförmigem Material von einer Geber- auf eine Empfängerspule zu überwachen und/oder zu steuern, insbesondere in Zusammenhang mit der Speicherung hierbei benötigter Informationen. Im Rahmen dieser Anwendungsmöglichkeiten erlaubt es die Erfindung zum Beispiel, bei verschiedenen Magnetbandtypen auf eine Synchronisierungsspur mit Zeitmessignalen verzichten zu können.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Kontrolle und Steuerung eines Gerätes für das überspülen von bandförmigem Material von einer Geber-auf eine Empfängerspule, nach welchem die Drehzahlen der beiden Spulen gemessen und, unabhängig von Geschwindigkeit und Richtung des Bandtransfers, das Verhältnis dieser Messwerte aufgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Gerät die den Merkmalen der verschiedenen Spulen und Bandtypen entsprechenden Stamminformationen gespeichert werden, dass diese Stamminformationen entsprechend den verwendeten Spulen und Bändern freigegeben werden, dass genanntem Verhältnis konforme Zwischensignale erzeugt werden, dass mittels dieser Zwischensignale und der freigegebenen Stamminformationen Ausgangssignale in Funktion der Momentanstellung des Bandes in bezug auf dessen eine und/oder andere Ende gebildet werden, und dass diese Ausgangssignale zur Lieferung von Angaben über die Bandstellung und/oder zur Steuerung bestimmter Gerätefunktionen dienen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale einer optischen Stellungsanzeige übermittelt werden zur digitalen Angabe der Bandstellung.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale dazu verwendet werden, das Antriebsdrehmoment für das Band in Funktion der jeweiligen Bandstellung zu verändern und damit eine gleichmässige Traktionskraft während des gesamten Abspulprozesses auf das Band auszuüben.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale dazu verwendet werden, die Ab-oder Aufspulgeschwindigkeit in Funktion der Bandstellung zu verändern.

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INSPECTED
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale zur Steuerung eines automatischen Stopmechanismus am Bandende verwendet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale zur Steuerung eines automatischen Stopmechanismus für eine vorgewählte Stelle des Bandes verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in periodischen Intervallen Zwischensignale erzeugt werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der Ausgangssignale nach einer der folgenden Formeln erfolgt :

- B oder 1 = —— - B

1 + (-^)^{2 2} 1 + ,J?2_,2

P2

1, und 1_ die Ausgangssignale sind und die auf der Empfängerspule aufgewickelte Bandlänge, bzw. die auf der Geberspule aufgewickelte darstellen ;

p, und p₂ die Drehzahl der Empfänger-, bzw. der Geberspule darstellen ;

A und B ein erster, die Stamminformationen in bezug auf das verwendete Band, bzw. Spule darstellender Konstantentyp ist.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der Ausgangssignale nach einer der beiden Formeln erfolgt :

¹I __ „. ..... ^X2

A¹

- B¹ oder —=- = - B¹

Zl ^ L , . , P, 2

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L die Gesamtlänge des Bandes ist ;

I₁ I₂
—— und τ— Ausgangssignale sind und den Anteil des auf der

L· L·

Empfängerspule, bzw. den Anteil des auf der Geberspule aufgewickelten Bandes darstellen ;

p. und p_ die Drehzahlen der Empfänger-,bzw. der Geberspule darstellen ;

A* und B¹ ein zweiter, die Stanuninformationen in bezug auf das verwendete Band, bzw. Spule darstellender Konstantentyp ist.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der Ausgangssignale nach einer der beiden folgenden Formeln erfolgt :

t. = - B¹¹ oder t = B¹

¹ P₁ 2 ² P₂ 2

^P2 P₁

t, und t₂ die Ausgangssignale sind und die zwischen dem Bandanfang verflossene _t bzw. noch bis zum Bandende verfügbare Zeit darstellen ;

p. und p₂ die Drehzahlen der Empfänger-, bzw. der Geberspule darstellen ;

A¹¹ und B¹¹ ein dritter, die Stanuninformationen in bezug auf das verwendete Band, bzw. Spule darstellender Konstantentyp ist.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisespannung der Spulenantriebsmotoren nach der Formel :

^Cl
V = E-F · gesteuert wird ,

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V die Speisespannung der Motoren ist ;

E die maximale, für diese Motoren vorgesehene Speisespannung ist ;

F eine eine Stanuninformation darstellende Konstante ist ;

1_ das Verhältnis der Spulendrehzahlen darstellt.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 11, in einem mit Drehzahlgebern (24), (26) zur Drehzahlmessung jeder der beiden Spulen (12), (14), ausgerüsteten Gerät, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (36), begreifend zwei die von den Drehzahlgebern (24), (26), erzeugten Impulse totalisierende Zähler, eine Divisionsschaltung (52), welche bei Empfang eines Steuersignals dem Verhältnis des in genannten Zählern (42), (44) gespeicherten Inhalts konforme Zwischensignale liefert, einen Speicher mit den Stamminformationen über die verschiedenen Spulen- und Bandtypen, und einen Schaltkreis zum Kombinieren der Zwischenresultate mit den gespeicherten Stamminformationen in Abhängigkeit von den verwendeten Spulen und Bändern und zum Abgeben von Ausgangssignalen in Funktion der Momentanstellung des Bandes in bezug auf dessen eine oder andere Ende.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal von einem dritten, die Impulse der beiden Drehzahlgeber (24), (26), speichernden Zähler (46) geliefert wird, wobei genanntes Signal in dem Augenblick erzeugt wird, wo die vom Zähler (46) totalisierte Impulsanzahl einen bestimmten Wert erreicht.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 13,

gekennzeichnet durch eine Tastatur 38, deren einzelne Tasten den Informationen über einen bestimmten Spulen-und Bandtyp entsprechen und deren Betätigung die in Frage kommenden Informationen des Speichers freigibt.

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15. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 13, gekennzeichnet durch eine die Ausgangssignale empfangende Digitalanzeigevorrichtung.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 15, gekennzeichnet durch ein Vorwahltastensystem (80) und eine Reihe Vergleicher (91), (92), (93), (94) zwischen dem Tastensystem (80) und der Anzeigevorrichtung (40) , wobei die Vergleicher ein Stopsignal abgeben wenn die Bandstellung einem auf dem Tastensystem (80) vorgewählten Wert entspricht.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, gekennzeichnet durch zwei Datenverarbeitungsschaltkreise (56), (58), jeder begreifend einen Multiplikationsschaltkreis (56a), (58a) und einen Subtraktionsschaltkreis (56b), (58b), welche das vom Divisionsschaltkreis (52) erzeugte Signal empfangen und zwei, die Speisespannungen der Antriebsmotoren (20) bzw. (22) der Spulen (12) bzw. (14) darstellende Signale

^Cl
V = E-F- -

abgeben.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, gekennzeichnet durch einen ein vom Divisionsschaltkreis (52) erzeugtes Signal empfangenden Vergleicherschaltkreis (60), welcher ein Signal zur Antriebsverzögerung der einen und/oder der anderen der beiden Spulen (12), (14) gibt, wenn der Wert des vom Divisionsschaltkreis (52) abgegebenen Signals oberhalb einer ersten oder unterhalb einer zweiten Schwelle liegt.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähler (42) , (44) vom Shiftregisterty.p sind und Mittelwerte darstellende Signale liefern.

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