DE2730134C2

DE2730134C2 - Verfahren zur Überwachung und Steuerung des Überspulens von bandförmigen Aufzeichnungsträgern von einer Geber- auf eine Empfängerspule und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2730134C2
Application number: DE2730134A
Authority: DE
Inventors: Stephane Marie Andre Overijse D'Alayer; John Lesie Bruxelles Hiley
Original assignee: Staar Sa 1080 Bruxelles Be
Current assignee: Staar Sa 1080 Bruxelles Be
Priority date: 1976-07-05
Filing date: 1977-07-04
Publication date: 1983-03-03
Also published as: NL182592C; JPS536004A; AT356917B; AU2661877A; CA1101100A; HK71480A; AU507787B2; CH625479A5; BE855968A; JPS6026653U; NL7707381A; IT1082780B; US4172231A; ATA473977A; NL182592B; DE2730134A1; GB1555059A; ES460068A1

Description

IZ 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 erfassende Zähler (42, 44), eine Divisionsschaltung (52), welche bei Empfang eines Steuersignals dem Verhältnis dsr beiden Zählerinhalte entsprechende Zwischer.signale 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) erfaßte Impulsanzahl einen bestimmten Wert erreicht.

14. Vorrichtung 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.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, gekennzeichnet durch eine die Ausgangssignale empfangende Digitalanzeigevoi richtung.

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). (5Sb), welche das vom Divisionsschaltkreis (52) erzeugte Signal empfangen und zwei, die Speisespannungen der Antriebsmotoren (20) bzw. (22) der Spulen (12) bzw. (14) darstellende Signale

18. Vorrichtung nach den Anüprüchen 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 Divisionsscnaltkreis (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 Schieberegistertyp sind und Mittelwerte darstellende Signale liefern.

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abgeben.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung eines Gerätes für das Oberspulen von bandförmigen Aufzeichnungsträgern 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 insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stellungsanzeige eines Magnetbandes in einem Aufnahme- und Wiedergabsgerät 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 Nr. 35 64 219 und im französischen Patent Nr. 21 76 356 wurden schon Stellungianzeigevorrichtungen für das Magnetband eines Aufnahme- und Wiedergabegerätes vorgeschlagen, deren Arbeitsweise auf der Aufstellung des Verhältnisses zweier Geschwindigkeiten beruht, wie zum Beispiel der linearen Bandabspulgeschwindigkeii: 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 Momentandurchmesiser der Bandwickel geliefert wird. Nun ist aber das Verhältnis zwischen dem Bandwickeldurchmesser und der effektiven Länge des aufgewickelten Bandes Funktion verschiedener Parameter, wie ?.. B. des Spulenkerndurchmessers und der tknddicke. Dies bedeutet, daß die Informalionen über die genaue Länge des schon aufgewickelter, oder noch verfügbaren Bandes nur für einen ganz bestimmten Typ von Spulen und Bändern Gültigkeit haben.

In der erwähnten Anordnung nach der FR-PS

21 76 356 werden die Ausgangssignale gezählt und mit einem bekannten Zählwert, der dem Bandendc entspricht, verglichen, um bei ι rreichen dieses Zählwcrts eine Abschaltung des Geräts auszulösen, wobei jedoch keine ständige Anzeige der Bandstellung erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, daß neben einer Steuerung von Gerätefunktionen. /. B. einer Abschaltung, auch eine ständige Information über noch verfügbare oder schon gebrauchte Bandlänge, und zwar in unmittelbar verwendeten Einheiten, wie /.. B. in Minuten und Sekunden, geliefert wird, und zwar ungeachtet unterschiedlicher Bandtypen und in genauer, zuverlässiger und preiswerter Weise.

Din gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß genanntem Verhältnis entsprechende Zwischensignalc erzeugt und mittels dieser Zwischensignale und vorausgehend im Gerät abrufbar gespeicherten .Stamminformationen bezüglich der Merkmale der verschiedenen Spwien und Bändern Ausgangsi.igriale als funktion der Momentanstellung des Bandes in bezug auf dessen eines und/oder anderes Ende gebildet werden, und daß diese Ausgangssignale zur ständigen Lieferung von Angaben über die Bandstellung und in an sich bekannter Weise zur Steuerung bestimmter Gerätefunktionen dienen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind jeweils in den nachgeordneten Unteransprüchen gekennzeichnet.

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

— — ν

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\ urgenomnien. in welcher:

da¹· genannte Verhältnis darstellt und

ν und ι ehe V.,:r-i;-iiniormationen.

*5

Die -XusLMnt-vj-.iie liefern .Angaben überdie Menge des ai;' ci-.-r Firipi.ir.i'c-spule aufgespulten Bandes und /■Aar. ie nach -\" ■:·_·- replizierten Konstanten ν und y. über die B:-.: -.-c-: .-. ,:b-^luten oder Prozentwerten. oder ürer : . '·. .· ; . /.-;:· _Λ jf der Empfängerspule, zum Beispici ;r. V - .■ _; .--; S-j-:<:nden.

für ei:-; G-j-.·.--· r. .-j ■ j-der, die analogen Angaben durch Ver-A ·;- -: ,r _t- ·;■;·- · or—.el:

55 F i g. i die detailliertere Darstellung eines Schaltkreises aus F i g. 2 für die Stellungsanzeige des Bandes.

F i g. 4 die detailliertere Darstellung eines Schaltkreises aus F i g. 2 /ur Steuerung der Spulenantriebsniotorcn.

die F i p. 5 und 6 die detailliertere Darstellung elektronischer Schaltkreise aus F i g. 2 /.ur .Steiierun.i.¹ der Antriebsmotordrehzahlen.

F ι g. 7 das Spanriungsdiagramm eines Schaltkreises zur Verringerung der Bandgeschwindigkeit.

F i g. 8 das Schema einer Vorwahleinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt ein Magnetband 10. welches in Richtung des !"''ils Λ von einer Geberspule 12 nach einer Empfängerspule 14 hinübergespult u ird. Wenn die Erfindung auch mit Bezugnahme .uif ein Magnetband Aufnahme und Wiedergabegerät beschrieben wird, so muß doch bemerkt werden, daß sie ganz allgemein auf Apparaturen angewendet werden kann, bei welchen em beliebiges Material in Band oder Streifenform von einer

iVipräilgCrspüiC

P: J

erhalten.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Spulenan-

iriebsmechanismus mit Drehzahlgebervorrichtung.

Fig. 2 eine Schemadarstellung zur Illustration der

Funktionsweise einer elektronischen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

pgp gp

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. |ede der beiden Wellen 16 u'i.-j 18 ist mit einem an sich bekannten Drehzahlgeber 24. bzw. 26 versehen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. I begreift jeder der beiden Drehzahlgeber 24 und 26 eine gezahnte Scheibe 23. 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 erhalt Steuersignale von einer Steuertastatur 37. welche dem Benutzer gestattet, die verschiedenen Funktionen des Geräte··, wie schneller Vorlauf. Abspulen mit Normalgeschwindigkeit. Stop, schnelles Zurückspulen. Aufnahme und Pause in Gang zu setzen, wobei diese Funktionen in F i g. I 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 C 60. C 90 und C 120. 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 den Ausgängen des Mikroprozessors 36 ist einer mit dem Eingang einer digitalen Bandstellungsanzeige 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 Magnetband IO sicher auf der Kmpfängerspule 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 Reibungskraftschluü desselben mit dem Capstan durch das Abheben der uiesem zugeordneten Andrückrolle aufgehoben und die aufwickelnde Spule durch ihren Motor 20. bzw. 22 mit hoher Drehzahl angetrieben.

Nachfolgend wird nun die Arbeitsweise ties Mikroprozessors 36 und die darin durchgeführten Opeiationen 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.

hi: Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind die Drehzahlgeber JU und 34 vom optischen Typ. bei weichem 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 C 60. C 90 und C 120. 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 Winkelgeschwindigkeit der beiden Spulen 12 und 14, mit sehr guter Genauigkeit die Länge des auf jeder der beiden Spulen aufgewickelten Magnetbandes zu berechnen.

Wenn:

/ι = Länge des schon gebrauchten Magnetbandes;

/: = 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;

/?: = Außenradius des Bandwickels auf Spule 12;

Pi = Anzahl der vom Drehzahlgeber 34 abgegebenen Impulse;

pi = Anzahl der vom Drehzahlgeber 30 abgegebenen Impulse;

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

/,·β= -(A₁ ²-r²), I₂ ■ e = π (R₁ ² - r²),
L = /, + /₂,

so erhält man mittels einer elementaren Rechnung und unter Benützung der Gleichung folgende Gleichungen:
A

P 2

ίο und

/■ =

·- B

B,

in welchen:

f = L

B=L

T- + 1
Γ - I

T^: -

wo T das Verhältnis — darstellt, wenn L = /₂ ist, das

heißt am Bandanfang. T ist demnach eine für jeden Kassentyp charakteristische, konstante Größe, welche rechnerisch oder empirisch bestimmt werden kann.

Dividiert man die beiden Glieder der Beziehungen (I) und (V) durch L, «o erhält man durch Setzen von:

A .. T² + 1

— — A -

und

L = β¹ =

T²- 1

L T¹ - 1

die Gleichungen
A'

I₁ L

1 +

\pj

und

A'

1 +

\P\J

-B'

(H)

an

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

A	und	B	*" = A'*	• r
gesetzt
	" = B'	• r
wird:
	A"

1 +

i-i

- B"

h =

A"

1 +

-y

P\J

(IH')

Bei diesen Gleichungen gibt die Gleichung (I) die auf der Empfängerspule aufgewickeile Magnetbandlänge an. Die Gleichung (II) gibt das Verhältnis zur auf der Empfängerspule 14 aufgewickelten Magnetbandlänge zu dessen Gesamtlänge, während die Gleichung (111) 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. A'. A"und B. B'. ö"können für die verschiedenen Kassettentypen statistisch bestimmt werden, um mit genügender Genauigkeit die minimalen Abweichungen zu berücksichtigen, welche zwischen in verschiedenen Kassetten des gleichen Typs auftreten können und zum Beispiel auf Montage oder Herstellungsiingenauigkeiten zurückzuführen sind. Auf analoge Weise können diese gleichen Konstanten für vorgespielte und nicht repcrtorierte Kassetten bestimmt werden, deren Länge von einer Kassette zur anderen 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 eine Kassette in den Apparat eingeführt worden ist, der Mikroprozessor 36 nach Erhalt der notwendigen Informationen von der Tastatur 38 über den verwendeten Kasettentyp 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 Fig. 2 zeigt ein Übersichtsschema der verschiedenen, vom Mikroprozessor 36 ausgeführten Operationen. Die von den fotoelektrischen Drehzahlgebern 30 und 34 erzeugten Impulse werden den diese Impulse erfassenden Zählern 42 und 44 zugeführt. Diese beiden Zähler 42 und 44 sind vom gleichen Bautyp, und zwar vorzugsweise vom bekannten Schieberegistertyp. Sie sind demzufolge aus mehreren Blöcken aufgebaut, wie zum Beispiel im »The TTL Data Book for Design Engineers«, I. Auflage, Texas Instruments Company, beschrieben wird, wobei diese Blöcke eine bestimmte Anzahl Impulse aufnehmen können, in einem experimentellen Prototyp zum Beispiel 256. Diese Blöcke, vier an der Zahl, werden aufgeladen, zum Beispiel in der Reihenfolge von links nach rechts. Wenn die vier Blöcke eines Zählers voll sind, so wird der letzte Block der Reihenfolge geleert, so daß die in den davorliegenden Blöcken Gespeicherten Informationen eine Verschiebung nach dem jeweils dahinterliege.iden Block erfahren. Damit wird der erste Block der Reihenfolge geleert und kann wiederum neue Impulse empfangen. Durch diese Methode wird das aufgestellte Verhältnis der Inipulsanzahl 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 der beiden Zähler 42 und 44. Diese Zählerinhalte werden zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibung mit C).

bzw. O bezeichnet werden. Das Verhältnis —r ist dauernd gleich dem 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 durchgefOhrt, welcher die durchzuführenden Operationen jedesmal dann iiusiÖM, wenn sein iiiiiali einen ueMiiiimicii Wei i erreicht hat. Letzterer ist in einer Versuchsausführung auf 16 festgelegt.

Die von den Zählern 42 und 44 abgegebenen Signale Ci und C2 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. Vi entsprechen demzufolge der in den Zählern 42 und 44 enthaltenen Impulse. Die beiden Spannungen Vi und V₂ werden an den Eingängen eines an sich bekannten Operationsverstärkers 52 angelegt, welcher auf Erhalt eines Steuersignals vom Zähler 46

das Verhältnis — ausrechnet und ein entsprechendes Spannungssignal V3= — abgibt. Dieses Signal V₅ 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 Verwc idung 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'Amplificateur Operationnel-Principes et Applications — «, 2. Auflage der Societe des Editions Radio.

Der Schaltkreis 54 führt die Operationen der Gleichungen (II) oder (III) aus zur Erzeugung eines zu A- oder f, 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 F i g. 3 dargestellte Schema werden nunmehr die im Datenverarbeitungsschaltkreis 54 durchgeführten Ope-

rrtii)! .ΐη näher beschrieben. Das das Verhältnis der

Spannungen -j darstellende Signal V₁ wird dem

Eingang eines Schaltkreises zur Erhebung ins Quadrat 54a zugeführt, welcher seinerseits ein Spannungs.>ignal V₄=V₁ abgibt. Der Schaltkreis 54a begreift zwei Widerstände /?/"und Rs. deren Verhältnis bestimmend tür die Hochzahl des Ausgangssignales ist, hier also

-- = 2. Dieses Signal V₄ wird an eine der Eingangs-

klemmen eines Additionsschaltkreises 54£> angelegt, während eine andere Eingangsklemme dieses Additionsschaltkreises von einem Einheitsgrößcn-Spannungssignal gespeist wird. Dieser Additionsschaltkreis 54b gibt demzufolge eine Spannung Vs=V₄+! ab, welche an eit.en der Eingänge eines Divisionsschaltkreises 54c angelegt wird. Eine zweite Eingangsklemme dieses Divisionsschaltkreises 54c erhält ein Signal V·,' entsprechend dem Wert der weiter oben definierten Konstante A'. Dieser letztere Eingang des Divisionsschaltkreises 54c erhält automatisch ein der Konstante \ "entsprechendes Signal beim Betätigen des in Frage kommenden Knopfes an der Steuertastatur 38, wodurch die gespeicherten Informationen über den gewählten Kassettentyp freigegeben werden.
Der Divisionsschaltkreis 54c gibt ein Signal der

Spannung V₆= -¹— ab, welches an eine der Eingangsklemmen eines Subtraktionsschaltkreises 54c/ angelegt wird, während die andere Eingangsklemme dieses Schaltkreises 54c/ ein Span.ijngssignal V_b' erhält, welches der Konstante ß'entspriclit oder auch eventuell der Konstante B". wenn diese letztere durch Betätigen des entsprechenden Knopfes der Tastatur 38 für den gewählten Kassettentyp freigegeben wird. Dieser Subtraktionsschaltkreis 54c/liefert ein Spannungssignal Vj = Vb-B' entsprechend der Beziehung (II), welche den Prozentsatz der auf der Empfängerspule aufgewikkelten Magnetbandmenge darstellt. Werden den Schaltkreisen 54c und 54d die Konstanten A", bzw. B" 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 ßin die Schaltkreise 54c und 54c/ 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 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 (1), (II), und (III) vorkommende Variable ein Verhältnis zweier Größen 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 der- Magnetbandes ausgelegt ist. Man hat nun aber feststellen können. <iaß hei Ausübung einer konstanten Traktionskraft auf das Magnetband bei dessen Abspulen mit normaler Geschwindigkeit oie Abspulqualitäten, wie |aulen und Wimmern, bedeutend verbessert werden.

lim diese Trakii^/iskraft aut das Magnetband wTPf-nd dem ganzen Abspulprozeß konstant zu halten, muß der antreibende Motor solcher A ! gesteuert werden, daß sein Drehmoment sich i;< Abhängigkeit des Empfüngerspulendurchmessers ändert. Da aber das

ίο Verhältnis der in den Zählern 42 und 44 erfaßten Impulse p\ und P₂ der Änderung des Wickeldurchmessers der Spulen entspricht, wird diese Steuerung des Motors 22 einfach realisiert, indem seine Speisespannung mittels des vom Schallkreis 52 abgegebenen Signals V₁ verändert wird, welches ja diesem !mpulsverhältnis entspricht. Verschiedene einfache Formeln gestatten die mathematische Bestimmung der an den Motorklemmen anzulegenden Spannung, wie zum Beispiel:

²ⁿ r.

V =E-F^.

Diese Operationen werden im Schaltkreis 56 für den Motor 22 und im Schaltkreis 58 für den Motor 20 durchgeführt. In F i g. 4 sind Einzelheiten des Schaltkreises 56 dargestellt. Das Signal V₃ (siehe auch F i g. 2), wird an eine der Eingangsklemmen eines Multiplikationsschaltkreises 56a gelegt, während eine zweite Eingangs- klemme dieses Schaltkreises 56a ein dem der Konstante F entsprechendes Signal erhält. Dieser Multiplikationsschaltkreis 56a gibt ein Signal Vi₀=F · Vj ab, welches an eine der Eingangsklemmen eines Subtraktionsschaltkreises 56f> angelegt wird. Eine zweite Eingangsklemme dieses Subtraktionsschaltkreises 56t> erhält ein Signal Ξ entsprechend der dem Motor zuzuführenden approximativen Maximalspannung.

Dieser Schaltkreis 56£> liefert ein Signal Vu = E-F- Vj entsprechend obenstehender Formel, welche die Steuerspannung für den Motor 22 angibt.

Diese Spannung steigt sowie das Verhältnis — abnimmt, das heißt bei Zunahme des Wickeldurchmessers der Empfängerspule 14. Diese Drehmomentvergrößerung des Motors 22 kompensiert genau die . Yehmomentvergrößerung, welche durch die Durchmesserzunahme der Empfängerspule nötig wurde, so daß während dem ganzen Abspulvorgang eine konstante Traktionskraft auf das Magnetband ausgeübt wird. Es

so sei bemerkt, daß der Steuerschaltkreis 58 für den Motor 20 gleich dem Schaltkreis 56 ist, so daß er nicht näher beschrieben zu werden braucht.

In Weiterfijhrung 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 Fig.5 und 6 zeigen beispielsweise zwei Schaltkreise 60a und 60£> 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 60fe vom Schaltkreis 52 (siehe auch F i g. 2) das Signal V₃, welches das Drehzahlverhältnis der beiden Spulen darstellt. Diese beiden Schaltkreise sind des weiteren

jeder an zwei willkürlich bestimmte Referenzspannungen angeschlossen, weiche 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. So lange der Wert des Signals Vj zwischen demjenigen dieser beiden Referenzspannungen Vref\ und Vreh liegt, bleibt das von den Operationsschaltkreisen der Schaltungen 60a oder 606 erzeugte Ausgangssignal V₁ auf dem Wert null (siehe F i g. 7). So lange das Signal V₅ null bleibt, wird der Schaltkreis 62 (siehe Fig.2) nicht durch die Schaltkreise 60a oder 606 beeinflußt und die Empfängerspule mit der großen Umspulgeschwindigkeit angetrieben. Wird der Wert des Signals V3 kleiner als Vref] oder größer als Vreh, so erscheint das Signal V₅ am Ausgang der Schaltkreise 60a oder 606 (siehe Fig. 7). Dieses Signal V_s wird dem Schaltkreis 62 zugeführt und leitet die Bremsung der Geberspule ein. Die Schaltkreise 60a oder 606 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 uieser Geschwindigkeitsverminderung an seinen beiden Enden keinen anormal großen Traktionskräften ausgesetzt ist.

Es ist selbstverständlich möglich, anstatt der Formeln I, II, III die Formeln Γ, ΙΓ und III* zu verwenden. Hierzu brauchen nur die Anschlüsse am Divisionsschaltkreis vertauscht zu werden, so daß mit einem Signal gearbeitet wird, welches —proportional ist anstatt —.In

Pi Pi

diesem Falle beziehen sich die gelieferten Informationen, je nach 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 Fig. 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 Digilalangabe 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 Bandstellung zu liefern.

Wenn hingegen der Zähler die ßandstclliing kcnnl. wird die Suchoperation durch Vergleich dieser Banclsicllungsangabc mit derjenigen der Tastatur 80 ausgeführt. |e nach dem Vor/eichen des Unterschieds /wischen diesen beiden Werten geschieht die Suchopcration entweder durch schnellen ßandvorlauf oder durch schnellen ßandrücklmif. Der AusMichvorgang als solcher besteht dann in einem daiienvlrn 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 F i g. 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), weiche 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 »STQPw-Scbaltkreis 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 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

♦0 vorteilhaft sein, zur Eingabe der Vorwahl eine Digitaltastatur mit zehn von 0 bis 9 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 Fig.8 in isolierter Stellung dargestellte »Suchbefehlstaste« 85 kann selbstverständlich auch in die Tastatur 37 in F i g. I 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 Antriebsriiutoren in Funktion der Bandstellung. Diese Genauigkeit ist hauptsächlich dem Umstand zu verdanken, daß bei den verschiedenen 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

^w 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

^ft'> Genaiiigkeit/ßauteileanzahl vorzüglich. F's ist natürlich für den Fachmann durchaus möglich, verfeinerte Bauteile und Schaltkreise zu verwenden und damit auf der Basis genauerer Formeln /11 arbeiten, ohne daß

deswegen der Grundgedanke der Erfindung verlassen würde.

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 Überspulen 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 Synchroniiierungsspur mit Zeitmeßsignalen verzichten zu können.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung und Steuerung eines Gerätes für das Überspulen von bandförmigen Aufzeichnungsträgern 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 genanntem Verhältnis entsprechende Zwischensignale erzeugt und mittels dieser Zwischensignale und vorausgehend im Gerät abrufbar gespeicherten Stamminformationen bezüglich der Merkmale der verschiedenen Spulen und Bändern Ausgangssignale als Funktion der Momentanstellung des Bandes in bezug auf dessen eines und/oder anderes Ende gebildet werden, und daß diese Ausgangssignale zur ständigen Lieferung von Angaben Ober die Bandstellung und iu in sich bekannter Weise 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 ge^snten 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.

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 Ausgangssignak zur Steuerung eines automatischen Stopmechanismus für eine vorgewählte Stelle des Bandes verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in periodischen Intervallen Zwischensignale erzeugt werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Ausgangssignale nach einer der folgenden Formeln erfolgt:

ι + U^-

/1 und h clic Ausgangssignalc sind und die auf der Empfangerspüle aufgewickelte Bandlän-

40

50

55

60

65

ge, bzw. die auf der Geberspule aufgewik-

kelte darstellen;
p\ und pi 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:

Ί _

A'

-B'

A'

\P\

■~ B'

L die Gesamtlänge des Bandes ist;

— und — Ausgangssignale sind unü den Anteil des

auf der Empfängerspule, bzw. den Anteil

des auf der Geberspule aufgewickelten

Bandes darstellen;
p\ und pi die Drehzahlen der Empfänger-, bzw. der

Geberspule darstellen;
,4'und B' ein zweiter, die Starnminformationen 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 de beiden folgenden Formeln erfolgt:

i\ =

1 +

f-T

VP2/

-B"

/2 =

Λ"

+ I —

t\ und I₂ die Ausgangssignale sind und die zwischen dem Bandanfang verflossene, bzw. noch bis zum Bandende verfügbare Zeit darstellen;

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

/V'iind ß"ein dritter, (.lic Slamminformationen 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:

V = E - F ■ ^- gesteuert wird,

V die Speisespannung der Motoren ist;

E die maximale, für diese Motoren vorgesehene Speisespannung ist;

F eine eine Stamminiormation darstellende Konstante ist;

—- das Verhältnis der Spulendrehzahlen darstellt.