DE2731666B2

DE2731666B2 - Anordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines rotierenden Elements, insbesondere eines Plattentellers eines Plattenspielers

Info

Publication number: DE2731666B2
Application number: DE2731666A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 7634 Kippenheim Nowak; Ing.(grad.) Reinhard 7630 Lahr Rieger
Original assignee: Geraetewerk Lahr 7630 Lahr De GmbH
Current assignee: Geraetewerk Lahr 7630 Lahr De GmbH
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1977-07-13
Publication date: 1981-04-30
Also published as: FR2400726A1; CH635952A5; GB2003297A; FR2400726B1; GB2003297B; DE2731666A1; NL7807497A; DE2731666C3; US4278923A; DK312978A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines rotierenden Elements, insbesondere eines Plattentellers eines Plattenspielers, welches über ein schlupfbehaftetes Übertragungsmedium (Koppelelement), insbesondere Gummiriemen oder Reibrad, von einem Motor, insbesondere Gleichstrommotor, angetrieben wird, der an eine Steuer- oder Regelschaltung angeschlossen ist.

Bekanntlich weisen sich drehende Teile, insbesondere Plattenteller, welche von einem Motor über ein schlupfbehaftetes Übertragungsmedium (Koppelelement), z. B. über einen Gummiriemen angetrieben und belastet werden, einen Drehzahlabfall gegenüber dem unbelasteten Betriebsfali bzw. gegenüber der als konstant angenommenen Motordrehzahl auf. Dieser bei Belastung auftretende Drehzahlabfall (Schlupf) bei kontanter Motordrehzahl ist eine Erscheinung, welche jedem schlupfbehafteten Übertragungsmedium (Koppelelement) anhaftet. Der Schlupf ist abhängig von der Belastung des rotierenden und anzutreibenden Elements sowie von der Beschaffenheil des Koppelelements zwischen dem antreibenden Motor, z. B. einem geregelten Gleichstrommotor, und dem anzutreibenden rotierenden Element Je größer die Belastung des rotierenden Elements ist, um so größer wird der Schlupf im schlupfbehafteten Übertragungsmedium (Koppelelement). Dieser auftretende Schlupf hai zur Folge, daß das Drehzahlverhältnis vom angetriebenen rotierenden Element und antreibendem Motor kleiner wird. Bei konstanter Drehzahl des antreibenden Motors z.B. eines geregelten Gleichstrommotors, bedeutet dies, daß die Drehzahl des vom Gleichstrommotor über ein

ίο schlupfbehaftetes Übertragungsmedium angetriebenen drehbar gelagerten Elements kleiner wird.

Aus der DE-OS 25 40 079 ist es bekannt, dem Schlupf durch Verwendung eines harten Übertragungsriemens oder durch einen zweiten Motor entgegenzuwirken, um zu einer Gleichlaufstabilisierung des anzutreibenden Rotors zu kommen. Da jedoch das Koppelelement zwischen dem antreibenden Motor und dem anzutreibenden rotierenden Element in vielen Fällen elastisch sein soll und somit der Schlupf bewußt in Kauf genommen wird, bereitet es große Schwierigkeiten, bei Konstanthaltung der Drehzahl des antreibenden Motors auch die Drehzahl des anzutreibenden rotierenden Elements bei wechselnder Belastung desselben konstant zu halten. Dies gilt insbesondere bei anzutreibenden Plattentellern von Plattenspielern oder auch von Capstans von Magnetbandgeräten, insbesondere Tonbandgeräten.

Diese wechselnde Belastung kann beispielsweise bei einem Plattenspieler, dessen Plattenteller über einen Riemer angetrieben wird, beim Auflegen bzw. Abnehmen einer Schallplattenreinigungseinrichtung auf die bzw. von der Schallplatte auftreten. Dabei ändert sich die Belastung und die Drehzahl des Plattentellers.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei Übergangserscheinungen, z. B. Laständerungen, Schwingungen bekämpft werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Kompensation des Schlupfes des Übertragungsmediums auf die Steuer- oder Regelschaltung ein Kompensationssignal, welches der Änderung einer in direktem Zusammenhang zum Motormoment stehenden Kenngröße proportional ist, aufgeschaltet ist und daß die Aufschaltung des Kompensationssignals mit einer Zeitkonstante behaftet ist, die größer ist als die Zeitkonstante der Regelung bzw. Steuerung.

Das Kompensationssignal kann in der Steuer- oder Regelschaltung, welche eine Vergleichsschaltung zum Vergleich der Istdrehzahl des Motors mit einem Sollwert aufweist, entweder den Sollwert oder den Istwert beeinflussen. Der Istwert kann dabei in der Weise beeinflußt werden, daß er gegenüber dem der tatsächlichen Motordrehzahl entsprechenden Istwert verringert ist.

Dabei wird der Istwert der Drehzahl nicht, aus der Drehzahl des anzutreibenden rotierenden Elements, beispielsweise dem Plattenteller des Plattenspielers gewonnen, sondern aus dem Motor, welcher über das mit dem Schlupf behaftete Übertragungsmedium das Element antreibt.

Aus »Elektro-Anzeiger«, 28. Jahrg. 1975, Nr. 24, S. 618—620, insbesondere S. 619 ist es zwar bekannt, daß bei einem Drehstrom-Nebenschluß-Motor der Schlupf vom Drehmoment abhängt; jedoch reicht es bei der Erfindung nicht aus, nur das Drehmoment als Störgröße in die Regelung bzw. Steuerung einzuführen, sondern es muß auch dafür Sorge getragen werden, daß Schwingungen im Regelkreis bzw. Steuersystem, welche

aufgrund der bewußt in Kauf genommenen Elastizität des Übertragungsmediums bei Obergangserscheinungen auftreten können, unterbunden sind.

In den beiliegenden Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Kompensationsschaltung zur Kompensierung des Schiupi es des zwischen dem Motor und dem anzutreibenden Element befindlichen Übertragungsmediums und

Fig.2 eine Blockschaltung für die Regelschaltung und eine Detailschaltung für die Kompensation des Schlupfes.

In der Fig. 1 wird ein anzutreibendes Element 1, welches ein Plattenteller eines Plattenspielers oder eine mit einem Capsten versehene Schwungmasse eines Magnetbandgerätes sein kann, über ein schlupfbehaftetes Übertragungsmedium 2, welches beispielsweise ein Riemen sein kann, von einem Motor 3, welcher ein geregelter Gleichstrommotor sein kann, pngetrieben. Zur Regelung des Motors 3 ist eine Elektronikeinheit 4 vorgesehen. An den Motor, insbesondere in den Motorstrompfad ist eine Kompensationsschaltung 5 geschaltet Diese Kompensationsschaltung besteht aus einem Drehmomentindikator 6 und einer Signalaufbereitung 7.

Der Drehmomentindikator 6 gibt in Abhängigkeit von der Belastungsänderung, welche auf das anzutreibende Element 1 einwirkt, ein Signal an die Signa.aufbereitungseinrichtung 7 ab. Dieses Signal ist dem Moment proportional. Das in der Signalaufbereitung 7 aufbereitete Signal wird der Elektronikeinrichtung 4 zugeleitet. Diese hält den Motor auf der jeweils erforderlichen Drehzahl.

Wird das anzutreibende rotierende Element 1 J5 belastet, so wird über das schlupfbehaftete Übertragungselement 2 vom Motor ein größeres Drehmoment gefordert. Dieses wird vom Drehmomentindikator 6 erfaßt und wie vorstehend beschrieben, in aufbereiteter Form der Elektronikeinheit 4 mitgeteilt. Das aufbereitete Signal kann dabei einen Istwert oder einen Sollwert für die Motordrehzahl beeinflussen, wobei in der Elektronikeinheit noch eine Vergleichsschaltung vorgesehen ist, welche Istwert und Sollwert miteinander vergleicht und den Motor 3 dann entsprechend ansteuert, so daß der Motor auf eine solche höhere Drehzahl gebracht wird, daß unter Berücksichtigung des Schlupfes des schlupfbehafteten Übertragungsmediums 2 das anzutreibende Element 1 auf konstanter Drehzahl gehalten wird.

Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Schlupf in monotonem Zusammenhang mit dem Drehmoment, welches vom Motor gefordert wird, steht.

In der F i g. 2 ist ein Blockschaltbild der zur Regelung verwendeten Elektronikeinheit 4 im einzelnen dargestellt. Eine Detailschaltung für die Kompensationsschaltung ist zur Beeinflussung des Istwertes an die Vergleichsstelle in dieser Elektronikeinheit gelegt.

Im einzelnen enthält die in der Fig.2 dargestellte Schaltung einen mit dem Motor 3 umlaufenden 6U Tachogenerator 8. An den Tachogenerator 8 ist eine Frequenzaufbereitungsschaltung 9 angeschlossen. Der Ausgang der Frequenzaufbereitungsschaltung 9 ist über einen Widerstand Rv an eine Vergleichsschaltung 10 gelegt Mit der Vergleichsschaltung 10 ist außerdem ein Sollwertgeber 11 verbunden. Der Ausgang der Vergleichsschal lung 10 ist über einen Verstärker 12 und einen Widerstand 14 an die Basis eines Leistungstransistors 13, welcher als Leistungsendstufe für den Antrieb des Motors wirkt, angeschlossen.

Die Kompensationsschaltung zur Kompensation des Schlupfes des schlupfbehafteten Übertragungsmediums 2, welches in der F i g. 2 nicht dargestellt ist enthält eine Diode D_K, welche an den Emitter des Leistungstransistors 13 angeschlossen ist und zusammen mit einem Transistor T_K, dessen Basis ebenfalls am Emitter des Leistungstransistors 13 angeschlossen ist, einen Stromspiegel bildet Der Kollektor des Transistors T_K ist über einen Widerstand R, welcher mit einem Kondensator C ein Zeitglied bildet, an die Vergleichsstelle angeschlossen. Mit dem Emitter des Transistors T_K ist ein Widerstand 7?cverbunden.

Bei Belastung des rotierenden Elements 1 wird der Motor 3 über das schlupfbehaftete Übertragungsmedium 2 abgebremst und seine Drehzahl herabgesetzt Dieser Drehzahlabfall teilt sich dem Tachogenerator 8 mit, welcher starr an die Motorachse angekoppelt ist Über den Tachogenerator 8 gelangt die Information der herabgesetzten Motordrehzahl zur Elektronikeinheit insbesondere zur Frequenzaufbereitungsschaltung 9. In dieser Aufbereitungsschaltung wird das drehzahlproportionale Signal des Tachogenerators aufbereitet und in der Vergleichsschaltung 10 mit dem Sollwert des Sollwertgebers 11 verglichen. Auf diese Weise erkennt man die Drehzahländerung des Motors 3. Die Leistungsendstufe, welche den Motor antreibt, wird aufgeregelt, und es wird dem Motor mehr Strom bzw. mehr Energie zugeführt. Auf diese Weise wird der Motor auf seine ursprüngliche Istdrehzahl, welche nun der Solldrehzahi entspricht, gebracht

Um jedoch noch den Schlupf des schlupfbehafteten Übertragungsmediums 2 zu berücksichtigen, ist die Kompensationsschaltung 5 vorgesehen, von der in der F i g. 2 im einzelnen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Kompensationsschaltung 5 erkennt durch den im Motorstrorr.pfad angebrachten Drehmomentindikator 6 den Belastungszustand und teilt dies der Regelschaltung mit. Die Kompensationsschaltung wirkt dabei als Stromquelle, welche an der Vergleichsstelle eingreift und den Ist-Wert dergestalt beeinflußt, daß der neu entstandene Ist-Wert gleichbedeutend zu einer niedrigeren Motordrehzahl als der tatsächlichen Motordrehzahl wird. Insofern ist die Regelung nun bestrebt, diesen Zustand zu ändern und den Motor durch Zuführung von noch mehr Energie auf die vermeintlich richtige Drehzahl zu bringen. Auf diese Weise gewinnt man eine Kompensation des Schlupfes des schlupfbehafteten Übertragungsmediums 2.

Wie schon erwähnt, bildet dabei die Diode Dk zusammen mit dem Transistor Tk einen Stromspiegel. Der Strom durch den Transistor T_K folgt über das Stromspiegelverhältnis dem Motorstrom des antreibenden Motors. Der Kollektorstrom des Transistors Tk ist dabei so bemessen, daß am Widerstand Rv de: Spannungsabfall hervorgerufen wird, welcher über die Vergleichsschaltung 10 und den Leistungstransistor 13 die Drehzahl des Motors um den Faktor des Schlupfes im schlupfbehafteten Übertragungsmedium 2 erhöht. Der Schlupf im Belastungsfall läßt sich für die jeweils verwendeten anzutreibenden Elemente 1 und Übertragungsmedien 2 ohne weiteres empirisch ermitteln.

Durch entsprechende Bemessung des Widerstandes Re bzw. des Stromspiegelverhältnisses läßt sich eine Über- oder Unterkompensierung erzielen. Mit Hilfe des vom Widerstand R und C gebildeten Zeitgliedes bestimmt man die Angriffszeit der Kompensations-

schaltung. Man kann dadurch ein Schwingen der Regelung verhindern. Hierzu bemißt man die Zeitkonstante für das Zeitlgied aus dem Widerstand R und dem Kondensator C größer als die Zeitkonstante der Regelung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines rotierenden Elements, insbesondere eines Plattentellers eines Plattenspielers, welches über ein schiupfbehaftetes Übertragungsmedium (Koppelelement), insbesondere Gummiriemen oder Reibrad von einem Motor, insbesondere Gleichstrommotor, angetrieben wird, der an eine elektrische Steueroder Regelschaltung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des Schlupfes des Übertragungsmediums (2) auf die Steuer- oder Regelschaltung (4) ein Kompensationssignal, welches der Änderung einer in direktem Zusammenhang mit dem Motormoment stehenden Kenngröße proportional ist, aufgeschaltet ist und daß die Aufschaltung des Kompensationssignals mit einer Zeitkonstanten behaftet ist, die größer ist als die Zeitkonstante der Regelung bzw. Steuerung.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalaufbereitungsschaltung (7) einer Kompensationsschaltung (5) als an der Vergleichsstelle einer in der Steuer- oder Regelschaltung (4) vorhandenen Vergleichsschaltung (10) eingreifende Stromquelle ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (10) die Ist-Drehzahl des Motors (3) mit einem Soll-Wert vergleicht

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Kompensationssignal entweder der Soll-Wert oder der Ist-Wert beeinflußt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der beeinflußte Ist-Wert gegenüber dem der tatsächlichen Motordrehzahl entsprechenden Ist-Wert verringert ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (5) einen Stromspiegel auf wein.