DE2743644A1

DE2743644A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer einen bandantrieb

Info

Publication number: DE2743644A1
Application number: DE19772743644
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Sakamoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1978-03-30
Also published as: ATA693277A; GB1579440A; CA1096472A; JPS608541B2; FR2365855B1; DE2743644C2; AT359297B; NL7710621A; US4160195A; FR2365855A1; JPS5342012A

Description

Sony TER MEEF-R · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

- 12 -

BESCHREIBUNG

Gegenstand der Erfindung ist eine Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb, der zwei Motoren umfaßt, die jeweils zugeordnete Bandspulen mit entgegengesetzten Drehmomenten antreiben. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Überwachung der Geschwindigkeit, Laufrichtung und Zugspannung eines Bands, das in zwei Richtungen zwischen einer Abgabe- und einer Aufnahmespule transportiert wird. Hinsichtlich Einzelheiten der Gattung solcher Einrichtungen wird auf den Oberbegriff des Patenthauptan-Spruchs verwiesen.

Zwischen zwei Spulen, einer Aufnahme- und einer Abgabespule laufende Bänder, etwa aus Papier oder einem magnetisch wirksamen Material u.dgl. werden seit langer Zeit zur Aufzeichnung und Speicherung von Information benutzt, die zu einem späteren Zeitpunkt vom Band abgefragt und wiedergegeben werden kann. Insbesondere bei Magnetbändern wird die Information in Form von Analogsignalen, beispielsweise ^al^s Hörinformation, als Video-Information oder %elemetrische Daten aufgezeichnet oder auch als Digitalsignale etwa in der Datenverarbeitung. In zunehmendem Maß erfolgt auch die Magnetbandaufzeichnung von Audio- oder Video-Information in Form von Digitalsignalen. In vielen der pauschal erwähnten Anwendungsgebiete , insbesondere wenn eine Video-Information auf einem Magnetband aufzuzeichnen ist oder wenn ein Magnetband in einem Datenverarbeitungsverbund eingesetzt wird, müssen sowohl die Laufrichtung als auch die Laufgeschwindigkeit des Bands sehr genau überwacht und eingestellt werden können. Bei einem magnetischen Video-Aufzeichnungs-

30

809813/1090

Sony rER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER S77P1 1 1

- 13 -

und/oder -wiedergabegerät (im folgenden VTR-Gerät = Video Tape Recorder) umschlingt das Band wenigstens einen Teilbereich des Mantels einer Führungsrolle in einer spiralförmigen Bahn, um die aufeinanderfolgende Abtastung paralleler Schrägspuren auf dem Band durch einen oder mehrere Wandlerköpfe zu ermöglichen, die im Inneren der Trommel drehbar gelagert sind. Gewünscht wird dabei auch, daß auf dem Magnetband gespeicherte Videosignale mit normaler Bildwiedergabegeschwindigkeit, in verlangsamter Form oder beschleunigt, also mit Zeitraffer wiedergegeben werden können. Außerdem ist ein Bildstillstandsbetrieb oder auch ein Bildrücklaufbetrieb erwünscht. Diese verschiedenen Betriebsarten hängen natürlich von der Geschwindigkeit und Richtung ab, mit der das Band über die Führungstrommel läuft. In jeder dieser Betriebsarten sollte das Band mit gleichförmiger Geschwindigkeit angetrieben werden, um ein Verwackeln oder allgemein Synchronisationsfehler und andere unerwünschte Störungen im wiedergegebenen Videobild zu vermeiden. Auch bei einer wahlweise betätigbaren Umschaltung der Bandgeschwindigkeit, etwa beim Rückspul- oder raschen Vorlaufbetrieb sollte der Bandtransport überwacht werden, um ein Überlaufen oder ein unerwünschtes Abwickeln des Bandes, ein Springen oder Verziehen zu vermeiden.

Bei einem VTR-Geräte wird das Magnetband normalerweise zwischen einem Bandspulenpaar transportiert, d.h. zwischen einem Abgabewickel und einem Aufnahmewickel. Der Spule-zuSpule-Transport kann entweder bei Magnetbandmaschinen mit offenem Bandwickel oder für Video-Kassettengeräte verwendet werden, bei denen beide Bandspulen in einem einzigen leicht handhabbaren Gehäuse eingebaut sind. Bei einem solchen Spulezu-Spule-Transportsystem sollte das Band mit im wesentlichen konstanter Zugspannung transportiert werden. Dies wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß die Aufnahmespule mit

809813/1090

TER MEER MÖLLER · STEINMEISTER S77P1

- 14 -

einem bestimmten Drehmoment beaufschlagt wird und die Abgabespule mit einem Gegendrehmoment, so daß das Band durch die entgegengesetzten Drehmomente unter einer Zugspannung transportiert wird. Ein beträchtliches Problem bei diesen entgegenwirkenden Drehmomenten ist es, eine konstante Zugspannung auch dann aufrechtzuerhalten, wenn das Band beschleunigt oder verzögert wird, oder wenn die Richtung des Bandtransports geändert werden soll. Ist beispielsweise das auf die Abgabespule wirkende Gegenmoment zu klein, so läuft das Band zu rasch von dieser Spule ab, wenn die Transportgeschwindigkeit verlangsamt wird. Ist andererseits das auf die Abgabespule wirkende Gegenmoment zu groß, so kann der Bandzug groß genug werden, um insbesondere bei einer Beschleunigung das Band zu beschädigen.

15

Ein Faktor, der sich auf die gewünschte konstante Bandspannung auswirkt, beruht auf der Änderung des effektiven Momentandurchmessers des Bandwickels auf den beiden Spulen. Da sich die Durchmesser beim Bandtransport ändern, ändert sich auch die Trägheit der jeweiligen Bandspulen mit Wickel, so daß das ziehende Drehmoment bzw. das Gegendrehmoment beeinflußt werden. Es ist also erwünscht oder sogar erforderlich, den tatsächlichen momentanen Wickeldurchmesser sowohl bei der Abgabe-als auch bei der Aufnahmespule abzutasten, um die jeweils aufzuwenden Drehmomente entsprechend anpassen zu können. Obgleich es theoretisch möglich wäre, die Momentandurchmesser durch mechanische Abtaster in Verbindung mit einem photoempfindlichen Element zu erfassen, läßt sich mit einer solchen Anordnung nicht die erforderliehe Genauigkeit hinsichtlich einer unbedingt konstant zu haltenden Bandzugspannung erreichen.

Ein anderer, hinsichtlich der konstanten Bandzugspannung in Betracht zu ziehender Faktor ist die Reibung zwi-

809813/1090

Sony

^rER MEER · MÖLLER ■ STEINMEISTER S77P11 1

- 15 -

sehen dem Band und den verschiedenen Führungselementen im Verlauf des Bandtransportwegs. Bei VTR-Geräten muß insbesondere die Bandreibung an der Führungstrommel berücksichtigt werden. Bei den meisten Betriebsgeschwindigkeiten ist diese Reibung unabhängig von der Bandgeschwindigkeit und kann als konstant angenommen werden. Wegen dieser konstanten Reibung könnte daran gedacht werden, die Bandspannung lediglich durch Einstellung des ziehenden - bzw. entgegenwirkenden Drehmoments ohne Rücksicht auf diese Reibung einzustellen. Ändert sich die Reibung jedoch aus irgendwelchem Grund, beispielsweise deshalb, weil ein bestimmter Bandabschnitt einen niedrigeren Reibungskoeffizienten als der Rest des Bandes aufweist, so kann der Rückwärtszug auf das Band zu niedrig sein, d.h., es tritt ein sogenannter Weglaufeffekt auf.

Bei einer in der US-PS 3 600 654 beschriebenen Überwachungseinrichtung für die Bandgeschwindigkeit solcher Geräte wirkt auf die Aufnahmespule ein Vorwärts-, d.h. das Band auf den Aufnahmewickel ziehendes Drehmoment und ein Gegendrehmoment auf die Abgabespule. Während des Bandvorlaufs wird der Bandrückzug durch das Gegendrehmoment erreicht. Dabei wird jedoch zur Erzeugung eines auf die Abgabespule wirkenden Gegendrehmoments lediglich die für den 5 Antrieb der Aufnahmespule bestimmte Treiberspannung über einen Spannungsteiler auf einen niedrigeren Wert heruntergesetzt. Überschreitet die Vorlaufgeschwindigkeit des Bandes einen vorgegebenen Wert, so wird das Spannungsteilerverhältnis auf einen höheren Spannungswert eingestellt und mithin auch das auf die Abgabespule wirkende Gegendrehmoment, so daß die Bandspannung erhöht und die Bandgeschwindigkeit wiederum vermindert wird. Mit dieser Einrichtung jedoch läßt sich weder die Bandgeschwindigkeit noch der Bandzug ausreichend genau einstellen und überwachen. Auch

809813/1090

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S7IP14-3-

- 16 -

werden die Wirkungen unterschiedlicher Reibwerte des durchlaufenden Bands nicht berücksichtigt.

Bei einer anderen in der US-PS 4 015 177 beschriebenen Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb ist eine gleichmäßigere Regelung der Bandtransportgeschwindigkeit gegeben. Bei dieser Einrichtung wird ein der tatsächlichen Bandgeschwindigkeit entsprechendes Signal gegen ein einer gewünschten Bandgeschwindigkeit entsprechendes Bezugssignal verglichen. Ergeben sich Änderungen zwischen den beiden Geschwindigkeitssignalen, so wird eine der Abweichung entsprechende Spannung erzeugt, die dem Antriebsmotor der einer oder anderen Spule zugeführt wird. Die Bandgeschwindigkeit wird
durch differentielle Regelung der Motorantriebsgeschwindigkeit konstant gehalten. Obgleich die Bandgeschwindigkeit von der Differenz zwischen den dem jeweiligen Motor zugeführten Spannungen abhängt, ist nicht ersichtlich, ob diese einzelnen Spannungen differentiell aufeinander bezogen sind. Auch bei diesem bekannten Bandregelsystem werden die Wirkungen

der Bandreibung nicht berücksichtigt. Auch werden die Motorregelspannungen oder die auf die Bandspulen wirkenden Drehmomente nicht als Funktion der sich ändernden wirksamen
Spulendurchmesser eingestellt. Auch mit dieser bekannten
Überwachungseinrichtung für den Bandtransport ist es schwierig, eine gewünschte konstante Bandzugspannung aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine
Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb, insbesondere in Magnetbandaufzeichnungs- und Wiedergabegeräten zu schaffen, mit der die oben aufgezeigten Nachteile und Schwierigkeiten überwunden werden. Insbesondere ist es das Ziel der
Erfindung, eine genaue Überwachung der Geschwindigkeit und

809813/1090

Sony

TER MEER ■ MÖLLER ■ STEINMEISTER 377P1 1 1

- 17 -

Richtung des Bandlaufs unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Bandzugspannung zu erreichen. Bei der zu schaffenden Bandüberwachungseinrichtung sollen auch die am Band wirkenden Reibungskräfte sowie die sich ändernden Bandspulendurchmesser berücksichtigt werden. Weiterhin sollen außer Richtungsänderungen auch unterschiedliche Bandtransportgeschwindigkeiten in beiden Richtungen ermöglicht werden, ohne daß ein störungsfreier Durchlauf, ein unerwünschtes Abwickeln des Bandes oder ein Verziehen zu befürchten sind.

Zur Definition der erfindungsgemäßen Lösung für die gestellte Aufgabe wird auf den Patenthauptanspruch verwiesen; vorteilhafte Weiterbildungen sind unter anderem in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der erfindungsgemäßen Uberv/achungseinrichtung lassen sich sowohl die Geschwindigkeit, und zwar in mehreren unterschiedlichen Geschwindigkeitsstufen, die Richtung eines Bandlaufs als auch die auf das Band wirkende Zugspannung überwachen, während das Band zwischen der Abgabe- und der Aufnahmespule transportiert wird. Insbesondere werden die auf die Abgabe- bzw. Aufnahmespule wirkenden Drehmomente auf vorgegebenen Werten auch dann gehalten, wenn die tatsächliche Richtung des Bandtransports sich von einer durch einen Vorgabebefehl angegebenen Richtung unterscheidet.

Der Bandantrieb, für den sich eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung besonders eignet, umfaßt einen ersten bzw. zweiten Antriebsmotor, der mit der Abgabe- bzw. Aufnahmespule verkuppelt ist. Die Antriebsmotoren üben entgegengesetzte Drehmomente auf die Spulen aus, so daß das Band unter Aufrechterhaltung einer gewünschten Rückzugs-

809813/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P111

- 18 -

spannung angetrieben werden kann. Ein Geschwindigkeitssensor erzeugt ein der Bandtransportgeschwindigkeit proportionales Steuersignal, das auf eine Generatorschaltun j zur Erzeugung einer Drehmomentspannung gelangt, die eine erste und eine zweite, einem bestimmten Drehmoment zukommende Spannung (Drehmomentspannung) abgibt, die jeweils dem auf die Abgabe- bzw. Aufnahmespule durch den zugeordneten Antriebsmotor auszuübenden Drehmoment entspricht. Die Drehmomentspannungen ändern sich bei einer Änderung des Geschwindigkeitssteuersignals differentiell in bezug aufeinander. Diese Drehmomentspannungen beaufschlagen entsprechende Motortreiberschaltungen, so daß die durch die Antriebsmotoren auf die Spulen wirkenden Drehmomente so geregelt sind, daß das Band mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit transportiert wird. Eine Befehlssignalschaltung erzeugt Befehlssignale, die die Geschwindigkeit und Richtung vorgeben, in der das Band zu transportieren ist und die Drehmomentspannungen, die die Motortreiberschaltung beaufschlagen, werden in Abhängigkeit von diesen Befehlssignalen eingestellt, um die durch die Antriebsmotoren auf die Aufnahme- bzw. Abgabespule wirkenden Drehmomente differentiell zu ändern.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die effektiven oder momentanen Durchmesser der beiden Bandwickel ermittelt werden, um die durch die Motortreiberschaltungen erzeugten Motorantriebssignale entsprechend den abgetasteten effektiven Bandwickeldurchmessern zu modifizieren.
30

Ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Richtung, in der das Band momentan transportiert wird, abgefragt wird um zu ermitteln, ob dies der Richtung eines Befehlssignals entspricht. Für den Fall, daß

809813/1090

Sony ^rER MEER · MÖLLER ■ STEINMEISTEFi S77P1 1 1

27A3644

- 19 -

diese Richtungen differieren, werden vorgegebene Drehmomentspannungen auf die zugeordneten Motortreiberschaltungen gegeben. Dadurch wird eine plötzliche Umkehr der Bandlaufrichtung für den Fall vermieden, daß die durch Befehl vorgegebene Bandgeschwindigkeit stark vermindert wird, beispielsweise durch einen Bandrichtungsumsteuerbefehl.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Bandantriebsüberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen der Drehgeschwindigkeit und dem Abgabedrehmoment bei verschiedenen Motoren;

Fig. 3 in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen dem Drehmoment, aufgetragen über den

Spannungskennwerten für das im Zusammenhang der Erfindung verwendete Bandantriebssystem;

Fig. 4A bis 4E die zeitkorrelierte Darstellung von einigen Signalverläufen zur Erläuterung der Betriebsweise der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 5A bis 5D wiederum die zeitkorrelierte Darstellung einzelner Signalverläufe zur Erläuterung der Arbeitsweise eines anderen Teils der Überwachungseinrichtung nach Fig. 1.

30

Bei der zur Zeit bevorzugten und erprobten Ausführungsform der Erfindung nach dem Schaltbild der Fig. 1 wird ein Band 1 in zwei Richtungen zwischen Spulen 2A und 2B hin

809813/1 090

Sony

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

27436U

- 20 -

und her transportiert. Wird das Band beispielsweise in der durch einen ausgezogenen Pfeil markierten Richtung befördert, so bildet die Spule 2A die Abgabespule und die Spule 2B die Aufnahmespule· Wird das Band dagegen in der durch einen gestrichelten Pfeil angedeuteten Richtung transportiert, so liegen die Verhältnisse ersichtlicherweise umgekehrt. Als Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße System sei ein Video-Bandgerät, also ein VTR-Gerät betrachtet. Auf seinem Laufweg von der einen zur anderen Spule umschlingt das Band 1 eine Führungstrommel 3 auf wenigstens einem Teilbereich ihres Mantels in einer spiralförmigen Bahn, so daß ein oder mehrere im.Inneren der Trommel drehbar gelagerte Magnetköpfe oder Wandler das Band in parallelen aufeinanderfolgenden Schrägspuren sowohl bei der Aufzeichnung als auch bei der Wiedergabe von Video-Information abtasten. Eine Rolle 4 steht ebenfalls in Berührungskontakt mit dem Band 1 und dreht sich in einer Richtung und Geschwindigkeit, die durch die Bandbewegung gegeben sind. Die Rolle 4 dient zur Abtastung der Geschwindigkeit und Richtung, mit der das Band zwischen den Spulen 2A und 2B transportiert wird.

Die Spulen 2A bzw. 2B sind mit Antriebsmotoren 5A bzw. 5B mechanisch verkuppelt, deren Antriebsenergie in Form von Treibersignalen, also Strömen oder Spannungen zugeführt wird und die entsprechende Drehmomente auf die Spulen ausüben, um das Band in einer gewünschten Richtung und einer gewünschten Geschwindigkeit zu transportieren. Die durch die beiden Motoren 5A bzw. 5B entwickelten Drehmomente sind einander entgegengerichtet. So treibt der Motor 5B die Spule 2B beispielsweise in Aufηahmerichtung, während der Motor 5A die Spule 2A in der Gegenrichtung versucht anzutreiben. Daraus ist bereits ersichtlich, daß die einander entgegengerichteten

809813/1090

TER MEER MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

- 21 -

Drehmomente unterschiedliche Größe oder Stärke haben, so daß die Bandtransportrichtung durch die Differenz dieser beiden Drehmomente bestimmt ist. Es ist weiterhin ersichtlich, daß das auf die Abgabespule wirkende Drehmoment für einen ausreichenden Zug im Band während des Transports sorgt.

Bevor der Aufbau der Motortreiberschaltung nach Fig. in Einzelheiten erläutert wird, sei zunächst auf die Fig.

Bezug genommen, die die Drehzahl/Drehmoment-Kennlinien für verschiedene Motoren wiedergibt. Auf der Ordinate ist die Motordrehgeschwindigkeit oder Drehzahl und auf der Abszisse das durch den Motor entwickelte Abgabedrehmoment aufgetragen. Für einen typischen Induktionsmotor ergibt sich die durch gestrichelte Linie 61 veranschaulichte Drehzahl/ Drehmoment-Kennlinie. Ein Wirbelstrommotor dagegen zeigt die durch die gestrichelte Linie 6E angegebene Drehzahl/ Drehmoment-Kennlinie. Bei der Ausführunsform nach Fig. 1 sind die Antriebsmotoren 5A und 5B Induktionsmotoren, jedoch sind der Anlaufkondensator und Eingangswiderstand jedes Motors so gewählt, daß sich für beide Motoren die durch die ausgezogene Kurve 6M wiedergegebene Drehzahl/ Drehmoment-Kennlinie ergibt. Das durch jeden der Motoren entwickelte Abgabedrehmoment ist also ersichtlicherweise bei niederen und mittleren Drehzahlen im wesentlichen konstant, d.h. bei normalem Motorbetrieb.

Da auf die beiden Spulen 2A und 2B einander entgegengesetzte Drehmomente wirken, ist die auf das Band 1 wirkende Zugspannung bestimmt durch die Drehmomentdifferenz. Demnach sind auch die Ansteuersignale etwa Ansteuerspannungen für die Antriebsmotoren 5A und 5B durch einen bestimmten Differenzbetrag aufeinander bezogen. Den Zusammenhang

809813/1090

Sony TER MEER · MÖLLER ■ STEINMEISTER S77P1 1 1

- 22 -

zwischen den Drehmomenten und Treiberspannungen dieser Motoren zeigt die graphische Darstellung der Fig. 3, bei der auf der Ordinate das Abgabedrehmoment jedes Motors und auf der Abszisse jeweils die Treiberspannung aufgetragen ist. "Wird angenommen, daß die Spule 2A als Abgabespule und die Spule 2B als Aufnahmespule vorgesehen ist, so nimmt die dem Motor 5A zuzuführende Spannung V entlang

der Abszisse von links nach rechts zu, und es ergibt sich ein entsprechend zunehmendes Abgabedrehnioment dieses Motors. Entsprechendes gilt für den Zusammenhang der Treiberspannung V, und dem Abgabedrehmoment für den Motor 5B in umgekehrter Richtung. Die Drehmoment/Spannungs-Kennlinien für die beiden Motoren sind mit T bzw. T, gekennzeichnet. Der gemeinsame

a ο

Auftrag beider Kennlinien in einem Diagramm erleichtert das Verständnis für die unterschiedlichen Drehmomentsdifferenzen, die an den Spulen 2A bzw. 2B wirken. Soll das Band beispielsweise mit konstantem Zug in Vorlaufrichtung bewegt werden, so muß das auf die Spule 2B wirkende Drehmoment beispielsweise dem durch T, .. veranschaulichten entsprechen, während auf die Spule 2A das Drehmoment T .

wirken sollte, um einen ausreichenden Zug im Band sicherzustellen. Soll das Band mit größerer Geschwindigkeit durchlaufen, so muß - vgl. Fig. 3 - das Drehmoment T, beispielsweise von T. ₁ bis T, „ erhöht werden und das Drehmoment T von T ₁ bis T _ vermindert werden. Durch diese differentielle Änderung der beiden Drehmomente T, und T wird nicht nur die Bandgeschwindigkeit erhöht,

SL

sondern es wird außerdem eine im wesentlichen konstante Bandzugspannung aufrechterhalten.
3O

Die Fig. 3 zeigt zwei Sätze einander überlagerter Kennlinien. Der eine durch ausgezogene Kurvenlinien veranschaulichte Satz T bzw. T, entspricht nichtlinearen Kurvenzügen, während eine annähernd lineare Kurvenschar

809813/1090

Sony TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER S7/P1 1 1

- 23 -

durch gestrichelte Linien veranschaulicht ist. Diese unterschiedlichen Kurvenzüge ergeben sich daraus, daß bei der Erfindung auch noch die auf das Band 1 wirkenden Reibkräfte berücksichtigt werden. Wird das Band mit niederen oder mittleren Geschwindigkeiten transportiert, beispielsweise wiedergegeben durch einen konstanten Drehmomentbereich auf der Kurve 6M (Fig. 2), so ist die Reibung im wesentlichen unabhängig von der Bandgeschwindigkeit und kann als relativ konstant angesehen werden. Diese Reibung sei mit dem Hinweiszeichen e bezeichnet; ihr Wert liegt, um ein typisches Beispiel zu nennen, beim etwa dreifachen Betrag der Bandrückzugsspannung an der Abgabeseite des Transportsystems, d.h. beim Dreifachen der durch die Differenz zwischen den

Drehmomenten T, und T verursachten Spannung (unter der ο a

Annahme, daß die effektiven Spulendurchmesser auf der Abgabe- und Aufnahmeseite festgelegt sind). Die Spannung aufgrund der Drehmomente T und T, ist also stets annähernd konstant, wenn sie gleich dem Dreifachen der in Fig. 3 angegebenen Werte entspricht. Liegen die Drehmomente T und T, beispielsweise bei den Werten T . und T, -, , so ist die Bandspannung stabil und liegt bei dem etwa Dreifachen dieser Werte. Ändern sich die Drehmomente beispielsweise auf die Werte T ~ und T, ₂, so daß die Bandgeschwindigkeit höher wird, so bleibt der Bandzug konstant.

25

Liegen die Drehmoment/Spannungs-Kennlinien des Spulenantriebssystems auf der durch die gebrochenen Kennlinien in Fig. 3 angegebenen Kurvenschar, so entspricht die Änderung des Drehmoments T der Änderung des Drehmoments T, . Das

a ^ b

heißt, das Dekrement (T - T ₀) ist gleich dem Inkrement

el 1 el ^

(T_b2 - T_bl). Dies bedeutet, daß beide Spulen 2B und 2A in gleichem Maße beschleunigt werden. Wegen dieser gleichen

809813/ 1090

TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER

Sony
S77P111

- 24 -

Beschleunigung erhöht sich die Bandgeschwindigkeit ohne eine Änderung des Zugs im Band 1. Da das Drehmomentdekrement

{Δ T ) gleich dem Drehmomentinkrement (AT, ) ist, sollte a ft

die Bandspannung konstant bleiben. Wie erwähnt, ist jedoch die Reibung gleich dem etwa dreifachen Wert der durch die in Fig. 3 veranschaulichten Drehmomente hervorgerufenen Zugspannung. Wird daher die Drehmoment/Spannungs-Kennlinie

T gemäß einer der gestrichelten Linien zugrunde gelegt, a

so kann das Dekrement (A T ) ausreichen um den Drehmoment-

wert T ₂ bis in den negativen Bereich hinein zu vermindern (in Fig. 3 nicht gezeigt). Physikalisch bedeutet dies, daß das auf die Spule 2A wirkende Drehmoment sich umkehrt und jetzt nicht mehr als Gegenmoment, sondern als Abgabemoment wirkt. Daraus ist folgendes zu schließen: Wird zusätzlich die Reibung betrachtet und werden die in Fig. 3 durch gestrichelte Linien veranschaulichten Drehmoment/Spannung?;-Kennlinien betrachtet, so kann einer Erhöhung des Drehmoments T, eine Verminderung des Drehmoments T entsprechen, bei der sich aus dem resultierenden Drehmoment T

eine positive Drehung für die Spule 2A anstatt einer Gegen- oder bremsenden Drehung ergibt. Die praktische Bedeutung ist in anderen Worten die: Ändern sich die Reibwerte des Bandes beispielsweise dadurch, daß der Reibungskoeffizient in einem Teil des Bereichs des Bandes sich von dem des restlichen Bandes unterscheidet, so kann der Fall eintreten, daß die Spule 2A positiv, also in Bandlaufrichtung gedreht wird, was ein Abspulen des Bandes zur Folge hat. Um dies zu vermeiden, entsprechen die Drehmoment/ Spannungs-Kennlinien bei dem erfindungsgemäßen Spulenantriebssystem nicht den in Fig. 3 in gestrichelt gezeichneter Linienführung angegebenen, sondern den ausgezogenen Kurvenscharen, aus denen ersichtlich ist, daß die Drehmomente T und T, unter allen praktisch vorkommenden Bea b

809813/1090

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER Sony -- S7 7EJ-U --

- 25 -

triebsbedingungen im positiven Bereich verlaufen.

Im folgenden wird nun der Schaltungsaufbau nach Fig. weiter erläutert:

Die Motorerregerschaltung umfaßt zwei Thyristoren 12A bzw. 12B, die an einer Wechselspannungsversorgung 11 liegen und Wechselspannungssignale oder wenigstens einzelne Abschnitte aus jedem Wechselspannungszyklus auf die Motoren 5A bzw. 5B schalten. Die Steuerelektrode jedes Thyristors ist mit einer Servo-Schaltung verbunden, die einen Bezugsgenerator 14, Komparatoren 16A bzw. 16B, Impulsgeneratoren 17A bzw. 17B, eine Geschwindigkeitsabfrageschaltung sowie Drehmoment/Spannungs-Generatoren 3 5 und 36 umfaßt. Der Bezugsgenerator 14 ist vorzugsweise ein über eine geeignete Koppelschaltung 13, beispielsweise eine Trennschaltung an die Wechselstromversorgung 11 angeschlossener Sägezahngenerator, der durch das am Eingang 11 vorhandene Wechselstromsignal synchronisiert wird und einen Sägezahn während jedes

Halbzyklus der sinusförmigen Wechselspannung abgibt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der Ausgang des Sägezahngenerators 14 über einen zusätzlichen Verstärker geschaltet sein, so daß zwei Sägezahnsignale V₁ und V₂ mit unterschiedlichen Signalpegeln erzeugt werden. Vorzugsweise weist das Sägezahnsignal V. einen niedrigeren Pegel als das andere Sägezahnsignal V- auf.

Die Sägezahnsignale V- bzw. V_ gelangen auf einen Umschalter 15A bzw. 15B. Jeder der Umschalter besitzt zwei stationäre Eingänge, an denen die Sägezahnsignale V₁ bzw. V₂ angelegt sind, während der Abgriff wahlweise über einen beweglichen Kontakt erfolgt, so daß abwechselnd das eine oder andere Sägezahnsignal am Ausgang des Schalters erscheint. Der bewegliche Kontakt des Umschalters 15A ist

809813/1090

Sony TER MEER · MÖLLER ■ STEINMEISTER S77P1 1 1

- 26 -

mit einem Eingang eines Komparators 16A und der Ausgang des anderen Umschalters 15B mit dem Eingang eines weiteren Komparators 16B verbunden. Der Komparator 16A ist über einen Umschalter 19A auf einen Drehmoment/Spannungs-Generator 35 geschaltet, an dessen Ausgang sich eine Drehmomentspannung V ergibt. Andererseits ist der Komparator 16B über einen Umschalter 19B auf einen weiteren Drehmoment/ Spannungs-Generator 36 geschaltet, an dessen Ausgang sich eine Drehmomentspannung V. ergibt. Die Drehmomentspannungen V und V. entsprechend Gleichspannungspegeln, die gegen die Sägezahnsignale V₁ bzw. V₂ in den Komparatoren 16A bzw. 16B verglichen werden um zu bestimmen, wann die abnehmende Flanke bzw. Amplitude jedes Sägezahnsignals gleich der entsprechenden Drehmomentspannung ist. Die Komparatoren 16Λ bzw. 16B erzeugen also in bekannter Weise jeweils ein Ausgangssignal, wenn die Amplitude des Sägezahnsignals V₁ den Drehmomentspannungspegel V erreicht bzw. wenn das Sägezahnsignal V₂ den Drehmomentspannungspegel V. erreicht. Die Ausgänge der Komparatoren 16A bzw. 16B sind auf Impulsgeneratoren 17A bzw. 17B geschaltet, die dadurch getriggert werden und Ausgangsimpulse abgeben, die über Koppelglieder 18A bzw. 18B,die ähnlich dem Koppelglied 13 aufgebaut sein können, als Triggerimpulse auf die Steuerelektroden der Thyristoren 12A bzw. 12B gelangen.

25

Die Abfrageschaltung für die Bandgeschwindigkeit umfaßt eine über eine Achse 22 mit der Rolle 4 verkuppelte Schlitzscheibe 22, die sich also mit der Rolle 4 dreht. Der Schlitzscheibe 21 sind ein erster und ein zweiter Photodetektor 23 bzw. 24 zugeordnet, die jeweils eine auf einer Seite der Schlitzscheibe 22 angeordnete Lichtquelle und einen auf der gegenüberliegenden Seite der Schlitzscheibe angeordneten Photosensor umfassen. Die Schlitz-

809813/1090

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Scny

- 27 -

scheibe weist in periodisch unterteilter Folge Einschnitte, also lichtdurchlässige Abschnitte auf, so daß das auf die Photosensoren auftreffende Licht periodisch unterbrochen wird. Die Photodetektoren 23 bzw. 24 erzeugen also den aufeinanderfolgenden Einschnitten der Schlitzscheibe entsprechende periodische Signale. Der Photodetektor 23 ist auf einen Schmitt-Trigger 25 und der Photodetektor 24 auf einen Schmitt-Trigger 26 geschaltet. Diese Schmitt-Trigger dienen zur Formung der von den Photodetektoren 2 3 bzw. 24 abgegebenen Signale. Die Perioden der geformten Impulssignale hängen von der Zeitkonstante der Schmitt-Trigger und der Drehgeschwindigkeit oder Frequenz aufgrund der Vorgabe durch die Schlitzscheibe 22 ab. Erhöht sich die Geschwindigkeit des Bands 1, so hat dies eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Schutzscheibe 22 zur Folge und entsprechend erhöht sich auch die Folgefrequenz der durch die Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 abgegebenen Impulse. Vermindert sich andererseits die Bandgeschwindigkeit, so fällt auch die Frequenz der Abgabeimpulse der Schmitt-Trigger und 26 ab. Vorzugsweise wird bei jedem Übergang der Ausgangssignale von positiven zu negativen Werten in den Ausgangssignalen der Schmitt-Trigger 25 und 26 ein Impuls übertragen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden diese Impulse über ein Exklusives-ODER-Glied 27 erzeugt, dessen einer Eingang direkt mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 25 und dessen anderer Eingang über eine Verzögerungsleitung 31 mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 25 verbunden ist. Ein weiteres Exklusives-ODER-Glied 28 ist in ähnlicher Weise eingangsseitig einerseits direkt mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 26 und andererseits über eine Verzögerungsleitung 32 ebenfalls mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 26 verbunden. Wie bekannt, erzeugt ein Exklusives-ODER-Glied eine binäre "1" nur dann, wenn die an seinem Ein-

80981 3/ 1090

Sony

HER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

2143844

- 28 -

gang zugeführten Signale sich unterscheiden; es liefert eine binäre "0", wenn am Eingang gleiche Signalpegel vorliegen. Die Verzögerungsglieder 31 bzw. 32 umfassen - wie dargestellt - je einen Kondensator, so daß die in den Verzögerungsgliedern 31 und 32 vorhandenen Kondensatoren aufgeladen werden, wenn der Schmitt-Trigger beim Übergang zu positiven Werten eine binäre "1" erzeugt, d.h., an den Ausgängen der Exklusiven-ODER-Glieder 27 und 28 erscheint eine binäre "1",bis die zugeordneten Kondensatoren geladen sind.

Für den negativen Übergang im Ausgangssignal der Schmitt-Trigger 25 bzw. 26, d.h., beim Übergang zu einer binären "0", werden die Kondensatoren in den Verzögerungsgliedern 31 bzw. 32 umgeladen, liefern also an den Eingang des zugeordneten Exklusiven-ODER-Glieds zunächst eine binäre "1", während am anderen Eingang bereits eine binäre "0" steht. Die Exklusiven-ODER-Glieder erzeugen also jeweils eine binäre "1", bis die Kondensatoren in den Verzögerungsgliedern 31 und 32 entladen sind. Die Exklusiven-ODER-Glieder 27 bzw. 28 erzeugen also einen impuls bei jedem übergang im Ausgangssignal der Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 von positiven zu negativen Werten und umgekehrt. Die durch die Exklusiven-ODER-Glieder 27 bzw. 28 erzeugten Impulse gelangen auf ein ODER-Glied 33, dessen Ausgang auf einen Frequenzdiskriminator 34 geschaltet ist.

25

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Photodetektoren 23 und 24 um einen bestimmten Winkelbetrag in Umfangsrichtung der Schlitzscheibe 22 gegeneinander versetzt, und zwar so, daß sich eine Phasendifferenz von 9O° ergibt. Dementsprechend sind auch die durch die Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 abgegebenen Ausgangsimpulse gegeneinander um eine Phasendifferenz von 90 versetzt. Diese

809813/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEiNMEISTER S 7 7P) 1 1

- 29 -

Phasendifferenz wird - wie weiter unten noch näher erläutert ist - zur Drehrichtungsbestimmung für die Schlitzscheibe 22 und damit zur Bestimmung der Transportrichtung des Bands 1 benutzt. Da Impulse sowohl bei positiven als auch bei negativen übergängen in den Ausgangssignalen der Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 auftreten, ist die Frequenz der Ausgangsimpulse der Exklusiven-ODER-Glieder 27 und 28 doppelt so hoch wie die der Schmitt-Trigger-Ausgangsimpulse .

10

Da die Ausgangsimpulse der Exklusiven-ODER-Gatter in einem ODER-Glied 33 verknüpft werden, liegt die Frequenz der durch dieses ODER-Glied erzeugten Impulse viermal so hoch wie die Frequenz der Schmitt-Trigger-Ausgangssignale.

Gleichwohl ist die Frequenz der durch das ODER-Glied 33 abgegebenen Impulse direkt proportional zur Transportgeschwindigkeit des Bands 1. Der Grund für die Erhöhung der effektiven Signalfrequenz, die der Bandgeschwindigkeit entspricht, besteht in dem Bestreben, ein mögliches Fehlersignal,das bei der dynamischen Bestimmung der Bandgeschwindigkeit auftreten kann, möglichst klein zu halten. Die geschwindigkeitsproportionale Frequenz wird durch einen Frequenzdiskriminator 34 beispielsweise in einen Gleichspannungspegel umgesetzt. Wird dieser Frequenzdiskriminator 34 mit zu niedriger Frequenz betrieben, so sind Fehler im Ausgang eher möglich. Enthält der Frequenzdiskriminator 34 beispielsweise einen mit eiern integrierenden Kondensator bestückten Impulsgenerator, so kann dieser Kondensator zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen mit relativ niedriger Frequenz nennenswert entladen werden. DerAusgangspegel am Frequenzdiskriminator wäre also niedriger als der tatsächlichen Frequenz der Impulssignale zukäme. Wird die Frequenz dieser Impulssignale noch weiter vermindert, so

809813/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

27436U

- 30 -

entspricht das Fehlersignal einem noch größeren Anteil im Frequenzdiskriminator-Ausgangspegel. Um dieses Problem zu vermeiden, um also insbesondere das mögliche Fehlersignal klein zu halten, das durch Kondensatorentladung in einem integrierenden Glied auftreten kann, wird die Frequenz der dem Frequenzdiskriminator 34 zuzuführenden Impulse erhöht. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Impulsfrequenz um den Faktor 4 überhöht; selbstverständlich können auch andere Frequenzvervielfachungsfaktoren vorgesehen werden.

10

Der Ausgang des Frequenzdiskriminators 84 ist auf den Drehmoment/Spannungs-Generator 3 5 geschaltet. Wie das Schaltbild zeigt, umfaßt der DrehmomentySpannungs-Generator einen Verstärker, insbesondere einen Differenzverstärker, der den Ausgangspegel des Frequenzdiskriminators auf die Drehmomentspannung V anhebt. Diese nachfolgend als Zuführ-Drehmomentspannung bezeichnete Spannung wird Umschaltern 19A und 19B zugeführt und dient zur Bestimmung des Tastimpulses,der dem Thyristor 12A zugeführt wird und legt damit die Treiberspannung für den Antriebsmotor 5A der Abgabespule fest.

Der Ausgang des Verstärkers 35 ist außerdem mit einom als Differenzverstärker ausgeführten Drehmomentspannungsgenerator 36 verbunden. Der nicht-invertierende Eingang des Differenzverstärkers 36 ist durch einen voreinstellbaren Gleichspannungspegel beaufschlagt und die Zuführdrehmomentspannung V liegt am invertierenden Eingang. Die nachfolgend als Aufnahme-Drehmomentspannung bezeichnete Spannung V. ist proportional zur Differenz zwischen dem Gleichspannungseinstellpegel und der Abgabedrehmomentspannung V . Diese Aufnahmedrehmomentspannung V. gelangt ebenfalls auf die Umschalter 19A und 19B und dient zur

8 0 9813/1090

Sony
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S 2 IP 11 1

- 31 -

Bestimmung der Tastimpulse für den Thyristor 12B und damit zur Festlegung der Treiberspannung für den Antriebsmotor 5B der Aufnahmespule.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der soweit beschriebenen Schaltung in Verbindung mit den Signaldiagrammen
nach den Fig. 4A bis 4E und 5A bis 5D erläutert:

Die am Eingang 11 zugeführte Wechselspannung weist
sinusförmigen Verlauf V auf, wie die Fig. 4A zeigt, üirse Spannung gelangt auf den Sägezahngenerator 14, der die
Sägezahnsignale V₁ und V» abgibt (vgl. Fig. 4B und 4C).
Es sei angenommen, daß die Umschalter 15A und 15B die in Fig. 1 gezeigte Schaltstellung einnehmen. Damit gelangt das Sägezahnsignal V₁ auf den Komparator 16A und das Sägezahnsignal V~ auf den Komparator 16B. Die Aufnahmedrehmomentspannung V, speist über den Umschalter 19B den Komparator 16B, während die Abgabedrehmomentspannung V über den Umschalter 19A den Komparator 16A beaufschlagt. Es sei weiterhin angenommen, daß die Aufnahmedrehmomentspannung V, wesentlich größer sei als die Abgabedrehmomentspannung V .
Dementsprechend triggert der Komparator 16B den Generator 17B, so daß dieser die in Fig. 4D angedeuteten Impulse P. erzeugt, wenn das Sägezahnsignal V~ im Vergleich zur Aufnahmedrehmomentspannung V gleiche Amplitudenwerte erreicht.

Die Impulse P, gelangen auf die Tastelektrode des Thyristors 12B, so daß dieser während des restlichen Halbzyklus durchzündet (vgl. ausgezogene Kurvenabschnitte in Fig. 4E). Der leitende Phasenabschnitt oder der Durchlaßwinkel des Thyristors 12B bestimmt damit die Erregerspannung für den Motor 5B. Der Durchlaßwinkel· ist seinerseits bestimmt durch den Ort oder Einschaltpunkt in jedem Zyklus des Sägezahnsignals Vp, während die Aufnahmedrehmomentspannung V

809813/ 1 090

Sonv

TER MEER ■ MÖLLER · STEINMEISTER _Ί

- 32 -

gleich ist der Amplitude des Sägezahnsignals. Der relative Ort des Tastimpulses P. während jedes Halbzyklus der Wechselstrom-Speisespannung V ist damit eine Funktion der Auf-

nahmedrehmomentspannung V und bestimmt den Durchlaßwinkel oder die Größe der Erregerspannung für den Motor 5B.

In ähnlicher Weise wird das Sägezahnsignal V₁ im Komparator 16A gegen die Abgabedrehmomentspannung V verglichen. Erreicht die Amplitude des Sägezahnsignals V₁ den Pegel der Abgabedrehmomentspannung, so triggert der Komparator 16A den Impulsgenerator 17A und es entstehen Tastimpulse P., die auf den Thyristor 12A gelangen. Der Pegel der Abgabedrehmomentspannung legt damit den Ort der Tast-impulse P. während jedes Halbzyklus der Wechselspannung V fest und damit auch den Durchlaßwinkel oder die Größe der Erregerspannung für den Antriebsmotor 5A. Die Durchlaßzeiten des Thyristors 12A sind in Fig. 4E dargestellt.

Die Fig. 4D und 4E dienen zur Verdeutlichung der Betriebsweise der Impulsgeneratoren 17A bzw. 17B und der Thyristoren 12A bzw. 12B. Die Signalverläufe sind jedoch nicht maßstäblich wiedergegeben, noch ergeben sich für die Thyristoren 12A und 12B in der Praxis gleiche Durchlaßwinkel. Im Gegenteil: Wird das Band 1 von der Abgabespule 2A in Vorwärtsrichtung zur Aufnahmespule 2B befördert, so ergibt sich für den Thyristor 12B ein größerer Durchlaßwinkel als für den Thyristor 12A. Dies bedeutet, daß die Tastimpulse P. für den Thyristor 12B in jedem Halbzyklus der Wechselspannung V früher auftreten als die Tastimpulse

für den Thyristor 12A. Dies entspricht auch der obigen Annahme, daß der Pegel der Aufnahmedrehmomentspannung V. größer ist als der der Abgabedrehmomentspannung V .

809813/1090

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER O-77D1

- 33 -

Durch die Verwendung der Thyristoren 12A und 12B gelangen keine konstanten Spannungspegel auf die Antriebsmotoren 5A und 5B. Vielmehr entsprechen diese Treiberspannungen den jeweiligen Durchlaßwinkeln, wie in Fig. 4E veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem beispielsweise durch den Motor 5A entwickelten Drehmoment und dem Durchlaßwinkel der zugeführten Spannung entspricht einer Gleichung dritten Grades oder aufgelöst einer Quadratwurzelbeziehung. Eine ähnliche Kennlinie ergibt sich für die Beziehung zwischen dem Durchlaßwinkel der Treiberspannung für den Motor 5B und dem durch diesen Motor entwickelten Drehmoment. Unabhängig davon können diese Drehmoment/ Spannungs-Kennlinien so hingezogen werden, daß sie sich an die ausgezogenen Kurvenlinien in Fig. 3 anpassen, wenn der Verlauf des Gleichspannungspegels der Sägezahnsignale V. und V„ geeignet gewählt wird. Werden also die Motoren 5A und 5B durch Spannungen erregt, deren Durchlaßwinkel etwa jenen in Fig. 4E entsprechen, so ergeben sich gleichwohl Drehmoment/Spannungs-Kennlinien für diese Motoren,wie in Fig. 3 gezeigt.

Das Band 1 wird von der Spule 2A zur Spule 2B mit einer Geschwindigkeit befördert, die durch die Differenz zwischen den durch die Motoren 5B und 5A entwickelten Drehmomente entspricht; dabei wirkt eine Spannung auf das Band, die ebenfalls durch diese Motordrehmomente bestimmt ist. Die Bandgeschwindigkeit ist durch die Ausgangssignale der Detektoren 23 und 24 festgelegt, die in der Phase gegeneinander um versetzt sind. Diese Ausgangssignale ihrerseits triggern die Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 und liefern die in den Fig. 5A bzw. 5B veranschaulichten Impulssignale S.. bzw. S^ · Wie dargestellt, sind diese Impulssignale ebenfalls um 90

80981 3/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEiNMEISTER S77P111

- 34 -

in der Phase gegeneinander versetzt. Die Exklusiven-ODER-Glieder 27 bzw. 28 liefern jeweils die Impulse P, (vgl. Fig. 5C), die mit den positiven bzw. negativen Flanken der Signale S₁ bzw. S„ zusammenfallen. Werden die durch die Exklusiven-ODER-Glieder 27 und 28 erzeugten Impulse P-, im ODER-Glied 23 miteinander kombiniert, so ergeben sich die in Fig. 5D veranschaulichten resultierenden Ausgangsimpulse P_f, deren Folgefrequenz dem Vierfachen der Frequenz der Impulssignale S₁ oder S₂ entspricht. Die Frequenz der Impulse P, wird durch den Frequenzdiskriminator 34 festgestellt, der einen zu dieser Frequenz proportionalen Ausgangspegel V, abgibt. Der Pegel P, bildet ein Geschwindigkeitsüberwachungssignal, das proportional ist zur Tr-rmsportgeschwindigkeit des Bandes 1 .

15

Der Pegel V, wird zur Erzeugung der Abgabedrehmomentspannung V verstärkt. Diese Abgabedrehmomentspannung wird von der vorgegebenen Gleich-Vorspannung im Differenzverstärker 36 subtrahiert und führt zur Aufnahmedrehmomentspannung V,.

Erhöht sich die Geschwindigkeit des Bands 1, so steigt auch das Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, entsprechend an. Dies wiederum erhöht den Pegel der Abgabedrehmomentspannung V und führt zu einer Verminderung des Pegels der Aufnahmedrehmomentspannung V_fc. Ersichtlicherweise ändern sich also die Pegel der Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmomentspannung differentiell in Relation zu einander in Abhängigkeit von Änderungen des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V. . Eine Erhöhung des Pegels der Abgabedrehmomentspannung V führt zu Triggerimpulsen P., die auf die Tast-

809813/1090

Sony

TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

27A3644

- 35 -

elektrode des Thyristors 12A gelangen und in jedem Halbzyklus der Wechselspannung V früher auftreten. Damit er-

höht sich der Durchlaßwinkel und die Erregerspannung für den Motor 5Λ. Durch Verminderung des Pegels der Aufnahmedrehmomentspannung V gelangen gleichzeitig Impulse P, auf die Tastelektrode des Thyristors 12B, die jedoch innerhalb jedes Halbzyklus der Wechselspannung V später auf-

treten. Durch die damit verbundene Verkürzung des Durchlaßwinkels wird die Erregerspannung für den Motor 5B vcrkleinert. Das durch die Motoren 5A und 5B entwickelte Drehmoment ändert sich also differentiell, wobei sich beispielsweise das auf die Abgabespule 2A wirkende Drehmoment T

erhöht, während sich gleichzeitig das Drehmoment T, an der Aufnahmespule 2B vermindert. In anderen Worten: Die Bandgeschwindigkeit wird wiederum verringert und stellt sich auf den gewünschten konstanten Geschwindigkeitspegel ein.

Fällt andererseits die Geschwindigkeit des Bands 1 aus irgendwelchen Gründen ab, so vermindert sich auch das Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, und damit der Pegel der Abgabedrehmomentspannung V , während sich der Pegel der Aufnahmedrehmomentspannung V, erhöht. Dies führt zu einem verzögerten Auftreten der auf den Tasteingang des Thyristors 12A gelangenden Impulse, während die Tastimpulse für den Thyristor 12B früher erscheinen. Damit erhöht sich der Durchlaßwinkel der Erregerspannung für den Motor 5B, während sich der Durchlaßwinkel für die Erregerspannung zum Motor 5A verkleinert. Diese differentielle Änderung der Erregerspannungen führt zu einer Erhöhung der Bandgeschwindigkeit, d.h., wiederum zur Einregulierung der Geschwindigkeit auf einen gewünschten konstanten Wert.

809813/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P", 1 1

- 36 -

Die dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt außerdem eine Befehlssignalschaltung, die einen manuell zu betätigenden Wähler 41 und eine Abfrageschaltung 42 umfaßt. Diese Befehlssignalschaltung erzeugt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal S, und ein Richtungsbefehlssignal S,, die die gewünschte Geschwindigkeit und Richtung vorgeben, in der das Band 1 zu transportieren ist. Der Wähler 41 kann beispielsweise einen Drehknopf aufweisen und die Abfrageschaltung 42 kann ein einstellbares Potentiometer enthalten, dessen Anzapfpunkt verschieblich und mit dem Knopf 41 mechanisch gekoppelt ist. Der Detektor 42 kann einen gabelförmigen Kontakt mit einem mit dem verschiebbaren Anzapfpunkt des Potentiometers verbundenen Wischer aufweisen, um einen Kontakt zum einen oder anderen Abschnitt des gabelförmigen Kontakts herzustellen. Die beiden Abschnitte des gabelförmigen Kontakts können mit unterschiedlichen Spannungen, beispielsweise einer binären "1" und einer binären "0" beaufschlagt sein, so daß ein Richtungsbefehlssignal S, durch den Wischkontakt erzeugt wird, das einer binären "1"

entspricht, wenn der Knopf 41 beispielsweise in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, während sich andererseits beim Drehen des Knopfs 41 im Gegenuhrzeigersinn ein Richtungsbefehlssignal S_d ergibt, das einer binären "0" entspricht. Liegt an dem in der Abfrageschaltung 42 vorhandenen Potentiometer beispielsweise am Mittenabgriff eine positive Spannung vor und an den gegenüberliegenden Enden eine Bezugsspannung, beispielsweise Massepotential, so wird der Anzapfpunkt des Potentiometers bei einer Drehung des Knopfs 41 im Uhrzeigersinn in einer ersten Richtung verschoben, wobei sich die Spannung erniedrigt. Beim Drehen des Knopfs in Gegenuhrzeigerrichtung dagegen erniedrigt sich die Spannung am Anzapfpunkt des Potentiometers ebenfalls. Das

809813/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 Ll

- 37 -

Geschwindigkeitsbefehlssignal S, vermindert sich also von einem Maximum aus, wenn der Knopf 41 von der Neutralstellung aus in einer der beiden Richtungen verdreht wird. Steht der Knopf in der Neutralstellung, so ergibt sich für das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, ein Maximalwert. Für den Aufbau der Abfrageschaltung 4 2 kommen auch andere Konstruktionsmöglichkeiten infrage.

Wie dargestellt, gelangt das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, auf den Frequenzdiskriminator 34 und stellt dementsprechend den Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, ein. Der Frequenzdiskriminator 34 kann eine den Gleichspannungspegel ändernde Schaltung aufweisen, wodurch das Geschwindigkeitssignal V, vermindert wird, wenn sich der Pegel des Geschwindigkeitsbefehlssignals S, verkleinert. Ein Beispiel für eine solche Pegeleinstellschaltung ist ein Verstärker mit einstellbarem Verstärkungsgrad, der bestimmt wird durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, .

20

Das Richtungsbefehlssignal S-,, das entweder einer binären "1" oder einer binären "0" entsprechen kann, wird als Steuersignal auf die Umschalter 19A und 19B gegeben. Das Richtungsbefehlssignal S, entspricht einer binären "1", wenn der Knopf 41 in einer Richtung gedreht wird, daß der Bandtransport 1 von der Spule 2A zur Spule 2B erfolgt. Wird die umgekehrte Richtung für den Bandtransport gewählt, so entspricht das Richtungsbefehlssignal S, einer binären "0". Gelangt eine binäre "1" als Steuersignal auf die Umschalter 19A und 19B, so entspricht die Schalterstellung derjenigen, die in Fig. 1 veranschaulicht ist. Gelangt umgekehrt eine binäre "0" auf die Umschalter 19A und 19B, so speist die Aufnahmedrehmomentspannung V. den Komparator

809813/1090

Sony

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ^U LVLL

27436Λ4

- 38 -

16A und die Abgabedrehmomentspannung V den Komparator 16B. Soll beim Betrieb die Transportgeschwindigkeit des Bands erhöht v/erden, so wird der Knopf 41 so gedreht, daß das Geschwindigkeitsbefehlssignal S. vermindert wird. Dies wiederum vermindert den Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals und damit die Abgabedrehmomentspannung V , während die Aufnahmedrehmp.mentspannung V. erhöht wird. Eine Erhöhung der Aufnahmedrehmomentspannung wiederum verrutscht die Tastimpulse für den Thyristor 12B auf einen früheren Zeitpunkt, während diejenigen für den Thyristor 12A später auftreten. Dementsprechend steigt der Durchlaßwinkel und damit die Erregerspannung für den Motor 5B an, während diejenige für den Motor 5A kleiner wird. Dieser differentiellen Änderung des Drehmoments entspricht eine Erhöhung der Bandtransportgeschwindigkeit. Wird andererseits der Knopf 41 in einer Richtung gedreht, so daß sich die Bandtransportgeschwindigkeit vermindert, so erhöht sich das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, und damit auch der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, , so daß sich der Pegel der Abgabedrehmomentspannung V erhöht und derjenige der Aufnahmedrehmomentspannung V, erniedrigt. Diese Einstellung der Drehmomentspannungen bewirkt eine differenzielle Änderung der Erregerspannungen für die beiden Motoren und damit eine Verminderung der Bandlaufgeschwindigkeit.

25

Bei der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß der Knopf 41 um einen bestimmten Winkelbetrag im Uhrzeigersinn relativ zur Neutralstellung verdreht wurde, beispielsweise so, daß das Richtungsbefehlssignal S, einer binären "1" entspricht. Wird der Knopf 41 dagegen in der

809813/1090

Sonv

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1

27436U

- 39 -

entgegengesetzten Richtung verdreht, so daß das Richtungsbefehlssignal S, auf den Binärzustand "0" springt, so werden die Umschalter 19A und 19B betätigt. Jetzt gelangt die Abgabedrehmomentspannung V entsprechend der Betätigung des Knopfs 41 über den Umschalter 19B auf den Komparator 16B und stellt damit die Abgabedrehmomentspannung für den Motor 5B für die Abgabespule ein. In ähnlicher Weise gelangt die Aufnahmedrehmomentspannung V entsprechend der Betätigung des Knopfs 41 über den Umschalter 19A auf den Komparator 16A, so daß am Motor 5A zur Betätigung der Aufnahmespule eine entsprechende Aufnahmedrehmomentspannung erscheint. Dabei überschreitet das durch den Motor 5A entwickelte Drehmoment dasjenige des Motors 5B, so daß die Richtung des Bandtransports umgekehrt wird.

Ersichtlicherweise läßt sich also mit einer wahlweisen Betätigung des Knopfs 41 die Geschwindigkeit und Richtung des Bandtransports bestimmen.

Ein vorteilhaftes Merkmal der in Fig. 1 dargestellten Schaltung besteht darin, daß die auf die Motoren 5A und 5B gelangenden Erregerspannungen eingestellt oder als Funktion der momentanen effektiven Durchmesser der Bandwickel auf der Abgabe-und Aufnahmespule kompensiert werden. Dies wird durch mit den Spulen 2A bzw. 2B verkoppelten Schlitzscheiben 51A bzw. 51B, Schmitt-Trigger 53A bzw. 53B, Frequenzdiskriminatoren 54A bzw. 54B und Komparatoren 55A bzw. 55B erreicht. Wie bekannt, muß bei zunehmendem Wickeldurchmesser die Drehzahl der Spule vermindert werden, um eine konstante Lineargeschwindigkeit des Bandes aufrechtzuerhalten. Entsprechend muß die Spulendrehzahl erhöht werden, wenn der Wickeldurchmesser abnimmt. Läuft das Band beispielsweise von der Spule 2A ab und wird auf die Spule 2B aufgewickelt, so erhöht sich die Winkelgeschwindigkeit der Spule 2A und damit der Schlitzscheibe 51A,

809813/ 1 090

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ςΐ^ρΐ ' 1

- 40 -

während die Winkelgeschwindigkeit der Spule 2B und damit der Schlitzscheibe 51B vermindert wird. Die Schlitzscheiben 51A und 51B sind wie dargestellt mit periodisch am Umfang verteilten Einschnitten 51a bzw. 51b versehen, ähnlich wie die Schlitzscheibe 22. Auch an diesen Schlitzscheiben 51A bzw. 51B sind Photodetektoren 52A bzw. 5 2B vorgesehen, die ähnlich aufgebaut sind wie die zuvor beschriebenen Photodetektoren 23 und 24. Der Ausgang des Photodetektors 52A gelangt auf den Schmitt-Trigger 53A und das Ausgangssignal des Photodetektors 52B auf den Schmitt-Trigger 53B. Als Folge der Ausgangssignale des jeweils zugeordneten Photodetektors liefern die Schmitt-Trigger 53A bzw. 53B Impulssignale, deren Frequenz sich in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der jeweiligen Schlitzscheibe ändert. Die Ausgangssignale der Schmitt-Trigger 53A bzw. 53B gelangen auf die Frequenzdiskriminatoren 54A bzw. 54B, die vorzugsweise jeweils einen integrierenden Kondensator enthalten und damit einen Ausgangsgleichspannungspegel abgeben, der proportional ist zur Frequenz der vom zugeordneten Schmitt-Trigger zugeführten Impulse. Damit ist der Gleichspannungspegel am Ausgang der Frequenzdiskriminatoren auch proportional zur Winkelgeschwindigkeit der jeweils zugeordneten Schlitzscheibe.

25

Den Frequenzdiskriminatoren 54A bzw. 54B sind die Komparatoren 55A bzw. 55B nachgeschaltet, die außerdem durch das Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, beaufschlagt sind. Jeder Komparator vergleicht den Ausgang des zugeordneten Frequenzdiskriminators, d.h. das zur Winkelgeschwindigkeit der zugeordneten Schlitzscheibe proportionale Signal gegen das Geschwindigkeitsüberwachungssignal VY .

809813/1090

Sony

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER _Ja2.7E1 11

- 41 -

Mit anderen Worten: Jeder Komparator vergleicht die Winkelgeschwindigkeit entweder der Abgabe- oder der Aufnahmespule gegen die Lineargeschwindigkeit des Bandes. Die Komparatoren 55Λ bzw. 55B liefern dem Vergleich entsprechende Schaltsignale, die als eine binäre "1" oder eine binäre "0" auf die Umschalter 15Λ bzw. 15B gelangen.

Für ein Betriebsbeispiel sei angenommen, daß das Band 1 von der Abgabespule 2A zur Aufnahmespule 2B transportiert werde . Anfänglich dreht die Spule 2A und damit die Schlitzscheibe 51A langsamer als die Spule 2B und die Schlitzscheibe 21B. Der durch den Frequenzdiskriminator 54A erzeugte Pegel,der proportional ist zur Winkelgeschwindigkeit der Spule 2A, liegt niedriger als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, . Demgemäß gelangt eine binäre "0" vom Komparator 55A auf den Umschalter 15A, der dadurch so betätigt wird, daß das Sägezahnsignal V₁ den Komparator 16A beaufschlagt. Zu diesem Zeitpunkt ist der durch den Frequenzdiskriminator 54B gelieferte Pegel, der proportional ist zur Winkelgeschwindigkeit der Spule 2B, größer als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, . Damit gelangt eine binäre "1" vom Komparator 55B auf den Umschalter 15B, so daß das Sägezahnsignal V~ den Komparator 19B beaufschlagt.

25

Vermindert sich im Verlauf des Umspulvorgangs der effektive Durchmesser der Abgabespule 2A, so steigt die Winkelgeschwindigkeit an. Zu irgendeinem Zeitpunkt wird ein Durchmesser erreicht, bei dem der am Frequenzdiskriminator 54A auftretende Gleichspannungspegel gleich und sodann größer ist als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, . Zu diesem Zeitpunkt gelangt vom Kom-

809813/1090

Sony

TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTER S_I7P_11 1

27436U

- 42 -

parator 55A eine binäre "1" auf den umschalter 15A, der damit betätigt wird, so daß jetzt das Sägezahnsignal V_ auf den Komparator 16A gelangt. Da das Sägezahnsignal V₉ größer ist als das Sägezahnsignal V-, das zuvor am Komparator 16A lag, wird die Amplitude des Sägezahnsignals V₉ gleich dem Pegel der Abgabedrehmomentspannung V , bezogen auf einen Zeitpunkt, der weiter innerhalb des Zyklus der sinusförmigen Wechselspannung V liegt. Mit anderen Worten: Die Zuführung des Sägezahnsignals V~ zum Komparator 16A vermindert den Durchlaßwinkel am Thyristor 12A und damit die Erregerspannung zum Motor 5A. Fällt also der wirksame Spulendurchmesser der Abgabespule 2A unter einen bestimmten Schwellenpegel, so wird die Erregerspannung für den Spulenantriebsmotor 5A vermindert und damit entsprechend auch das auf die Spule 2A wirkende Drehmoment.

Andererseits vergrößert sich der wirksame Durchmesser an der Aufnahmespule 2B und damit verringert sich die Winkelgeschwindigkeit. Entsprechend vermindert sich der am Ausgang des Frequenzdiskriminators 54B auftretende Pegel solange, bis er gleich oder geringer wird als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, . Zu diesem Zeitpunkt schaltet die durch den Komparator 55B gelieferte binäre "1" auf den Binärwert "0" um, wodurch der Umschalter 15B betätigt wird, so daß jetzt das Sägezahnsignal V₁ auf den Komparator 16B gelangt. Da der Pegel des Sägezahnsignals V₁ kleiner ist als der des Sägezahnsignals V₉, wird die Aufnahmedrehmomentspannung V. gleich der Amplitude des Sägezahnsignals V₁, und zwar zu einem Zeitpunkt, der innerhalb des Zyklus der Wechselspannung V früher liegt.

Damit wird der Durchlaßwinkel am Thyristor 12B vergrößert und damit auch die Erregerspannung für den Motor 5B. Vergrößert sich also der effektive Durchmesser an der Spule 2B

809813/1090

Sony TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER ^ S77P1 1 1

- 43 -

über einen bestimmten Schwellenwert, so wird das auf diese Spule durch den Motor 5B wirkende Drehmoment vergrößert.

Vermindert sich also der effektive Durchmesser der Abgabespule bis unter einen bestimmten Betrag, so wird die dem zugeordneten Spulenantriebsmotor zugeführte Erregerspannung und damit auch das Drehmoment an der Abgabespule vermindert. /Andererseits wird die Erregerspannung für den Antriebsmotor der Aufnahmespule und damit das auf diese Spule wirkende Drehmoment erhöht, wenn der effektive Durchmesser an der Aufnahmespule den vorgegebenen Betrag überschreitet.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist außerdem eine Schutzschaltung vorgesehen, die eine plötzliche Umkehr oder Änderung im Bandlauf verhindern soll für den Fall, daß der Steuerknopf 41 plötzlich betätigt wird, beispielsweise in die Neutralstellung zurückgedreht wird. Die Vorteile, die sich aus dieser Schutzschaltung ergeben, seien nachfolgend erläutert:

Es sei wiederum angenommen, daß das Band 1 von der Spule 2A zur Spule 2B mit relativ hoher Durchlaufgeschwindigkeit transportiert v/erde. Die Abgabedrehmomentspannung V liegt also wesentlich niedriger als die Aufnahmedrehmomentspannung V.. Weiterhin sei angenommen, daß das Sägezahnsignal V₁ am Komparator 16A und das Sägezahnsignal V₂ am Komparator 16B liege. Wird jetzt der Knopf 41 plötzlich in die Neutralstellung zurückgedreht, so steigt das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, scharf an. Dies wiederum erhöht das Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, , was eine plötzliche Erhöhung der Abgabedrehmomentspannung

809813/1090

TER MEER - MOLLER · STEINMEISTER

Sony
C77P111

- 44 -

V und eine Verminderung der Aufnahmedrehmomentspannung V₊. zur Folge hat. Es ist möglich, daß der Komparator 16A ein Sägezahnsignal V₁ feststellt, dessen Amplitude den Pegel der Abgabedrehmomentspannung V erreicht, bevor der Kornparator 16B ermittelt, daß das Sägezahnsignal V₂ einen Pegel erreicht hat, der dem Pegel der Aufnahmedrehmomentspannung V, entspricht. Damit können die auf den Thyristor 12A gelangenden Tastimpulse innerhalb des Zyklus der Wechselspannung V früher auftreten als die Tastimpulse,

die auf den Thyristor 12B gelangen. Dies bedeutet, daß der Durchlaßwinkel der Erregerspannung für den Motor 5Λ der Abgabespule den Durchlaßwinkel der Erregerspannung für den Motor 5B der Aufnahmespule übersteigenjkann. Ein plötzlichtes Zurückdrehen des Knopfs 41 in die Neutralstellung kann also einen Befehl zur Umkehr der Bandtransportrichtung führen.

Um diese Möglichkeit auszuschließen, ist eine Schutzschaltung vorgesehen, die ermittelt, ob die tatsächliche Bandtransportrichtung gleich der durch Befehl eingegebenen Transportrichtung ist. Unterscheiden sich diese Richtungen, so werden die Pegel der Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmomentspannung nicht länger mittels des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, bestimmt. Vielmehr werden augenblicklich vorgegebene Abgabe- und Aufnahmedrehmomentspannungen erzeugt.

Die erwähnte Schutzschaltung enthält ein D-Flip-Flop 61, dessen D-Eingang vom Ausgang eines Schmitt-Triggers mit einem Impulssignal S₁ (Fig. 5A) versorgt wird, während der Takteingang durch das vom Schmitt-Trigger 26 gelieferte

809813/1090

Sony

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER G77P1 1 1

- 45 -

Impulssignal S_ beaufschlagt wird (Fig. 5B). Der Ausgang des Flip-Flops 61 ist mit einem Eingang eines Exklusiven-ODER-Glieds 62 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Detektor 42 verbunden ist und von dort das Richtungsbefehlssignal S, erhält. Der Ausgang des Exklusiven-ODER-Glieds ist auf die Basis eines Transistors 63 geschaltet, an dessen Emitter eine vorgegebene Spannung, beispielsweise Massepotential liegt, und dessen Kollektor über eine in Sperrichtung gepolte Diode an den Ausgang des Verstärkers 35 angeschlossen ist.

Das D-Flip-Flop 61 fragt die tatsächliche Transportrichtung des Bands 1 ab und erzeugt ein Binärsignal, das der ermittelten Bandlaufrichtung entspricht. Wie die Fig.

5A und 5B erkennen lassen, eilt das Impulssignal S.. dem Impulssignal S₀ um 90° voraus. Wird also das Band 1 von der Spule 2A zur Spule 2B transportiert, so gelangt das Impulssignal S₁ auf den D-Eingang, bevor das Impulssignal S„ am Takteingang eintrifft. Wird das Band 1 in Vorlaufrichtung transportiert, so liefert das Flip-Flop 61 also eine binäre "1". Läuft das Band 1 dagegen in umgekehrter Richtung, so gelangt ersichtlicherweise der niedrigere oder negative Abschnitt des Impulssignals S₁ auf den D-Eingang, und zwar gleichzeitig mit einem Anstieg des auf den Takteingang des Flip-Flops 61 gelangenden Impulssignals S_?. Wird das Band 1 also in umgekehrter Richtung angetrieben, so liefert das Flip-Flop 61 eine binäre "0".

Es sei daran erinnert, daß das Richtungsbefehlssignal S, bei einem Bandvorlaufbefehl einer binären "1" entspricht und bei einem Bandrücklaufbefehl einer binären "0". Bewegt sich also das Band 1 tatsächlich in Vorlaufrichtung und also in Übereinstimmung mit dem eingegebenen 3efehl, so wird jedem Eingang des Exklusiven-ODER-Glieds

8098 13/1 090

Sony

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

- 46 -

eine binäre "1" zugeführt. Läuft das Band 1 dagegen in umgekehrter Richtung und entspricht diese Laufrichtung ebenfalls einem eingegebenen Befehl, so werden beide Eingänge des Exklusiven-ODER-Glieds 62 mit einer binären "0" beaufschlagt. Wird das Band "1" also in der befehlsgemäßen Richtung transportiert, so liefert das Exklusive-ODER-Glied 62 eine binäre "0" an den Transistor 63, so daß dieser im nichterregten Zustand, d.h. also gesperrt bleibt. Bewegt sich das Band 1 dagegen in Vorwärtsrichtung, wird jedoch durch den Knopf 41 der Befehl auf Rücklaufrichtung vorgegeben, so gelangen unterschiedliche Binärsignale auf das Exklusive-ODER-Glied 62, das damit eine binäre "1" an den Transistor 63 weitergibt, so daß dieser in den leitenden Zustand schaltet. In ähnlicher Weise wird der Transistor 63 auch dann leitend geschaltet, wenn das Band 1 in umgekehrter Richtung läuft durch den Knopf 41 dagegen der Befehl zum Vorlauf gegeben ist. Leitet der Transistor, so tritt am Ausgang des Verstärkers 35 ein relativ niedriger Spannungspegel auf. Der Pegel der Abgabedrehmomentspannung V wird also auf einen vorgegebenen Festpegel geändert. Dieser relativ niedrige Pegel wird außerdem vom dem Differenzverstärker 36 zugeführten Gleich-Vorspannungspegel abgezogen, was zu einem festgelegten Pegel der Aufnahmedrehmomentspannung V. führt. Unterscheidet sich also die tatsächliche Bandtransportrichtung von der durch Befehl vorgegebenen Richtung, beispielsweise dann, wenn ein unrichtiger oder unzweckmäßiger Befehl versehentlich gegeben wurde, so steigt das Aufnahmedrehmoment an, wodurch jede unerwünschte oder für das Band gefährliche Bandbewegung verhindert wird.

Kurz zusammengefaßt, läßt sich die Wirkungsweise der

809813/1090

Sony

TER MEER ■ MCU-ER · STEINMEISTER S77P1 1 1

- 47 -

Schaltung nach Fig. 1 dahingehend beschreiben, daß differentiell unterschiedliche Drehmomente an den Spulen 2A und 2B erzeugt werden, um Geschwindigkeit und Richtung des Bandes selektiv zu steuern und einen im wesentlichen konstanten Rückzug auf das Band sicherzustellen. Die durch die Motoren entwickelten Drehmomente sind in Fig. 1 durch ausgezogene Kurvenscharen veranschaulicht, was - wie dargelegt - Bandbeschädigungen für den Fall verhindert, daß die Bandreibung an den einzelnen Teilen im Transportweg im Verlauf des Banddurchlaufs sich ändert. Wird ein Befehl zur Verminderung der Geschwindigkeit gegeben, so lassen sich die differentiellen Drehmomente entsprechend ändern und selbst ohne Gefahr auch dann ändern, wenn das Band rasch von der Abgabespule abläuft.

15

Die Erfindung wurde insbesondere anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt. Für den Fachmann sind jedoch mehrere Änderungen und Abwandlungen in einzelnen Baugruppen der Schaltung verwirklichbar, ohne vom Erfindunqsgedanken abzuweichen. So können beispielsweise die Exklusiven-ODER-Glieder 27 und 28 zusammen mit den Verzögerungsgliedern 31 und 32 beispielsweise durch Differenzierschaltungen zur Erzeugung von Impulsen P, an den positiven bzw. negativen Ubergangsflanken der Impulssignale S. und S_ ersetzt sein. Auch können die Induktionsmotoren 5A bzw. 5B durch Gleichstrommotoren ersetzt sein. Für die Umschalter 15A, 15B und 19A, 19B werden vorzugsweise Schalterelernente in Festkörperschaltkreistechnik verwendet. Eine andere Abwandlungsmöglichkeit besteht darin, die Schlitzscheibe 22 und die Photodetektoren 2 3 und 2 4 durch andere geschwindigkeitsermittelnde Elemente zu ersetzen. Ist das Band 1 beispielsweise ein Video-Band, auf dem üblicherweise in

809813/ 1 090

Sony TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER S77P1 1 1

- 48 -

periodischer Folge Steuer- oder Kontrollimpulse entlang der Bandkante aufgezeichnet sind, so können auch diese Impulse abgefragt werden und deren Folgefrequenz (oder ein Vielfaches davon) kann zur Anzeige der Bandgeschwindigkeit verwendet werden.

Kurz zusammengefaßt, läßt sich die Erfindung wie folgt darstellen:

Der Erfindungsgegenstand ist eine Einrichtung zur Uberwachung der Geschwindigkeit, Richtung und Zugspannung eines Bandes, das zwischen einer Abgabespule und einer Aufnahmespule vorzugsweise in beiden Richtungen transportiert wird. Die Abgabespule und die Aufnahmespule sind je mit einem Antriebsmotor verkuppelt, die jeweils entgegengesetzte Drehmomente auf diese Spulen ausüben, so daß das Band unter Einhaltung einer bestimmten Zugspannung in beiden Richtungen angetrieben werden kann. Ein Geschwindigkeitsdetektor erfaßt die Transportgeschwindigkeit des Bandes und erzeugt ein proportionales Geschwindigkeitsüberwachungssignal. Drehmomentspannungsgeneratoren sprechen auf das Geschwindigkeitsüberwachungssignal an und erzeugen eine erste und eine zweite Drehmomentspannung, die den jeweils erwünschten Drehmomenten für die Motoren bzw. für die Abgabe-und Aufnahmespule entsprechen; dabei ändern sich die beiden Drehmomentspannungen in bezug aufeinander um differentielle Beträge, wenn sich das Geschwindigkeitsüberwachungssignal ändert. Die Drehmomentspannungen werden über Treiberelemente, die auf diese Drehmomentspannungen ansprechen, in erste bzw. zweite Treibersignale umgesetzt, die die Antriebsmotoren beaufschlagen und so das auf die Abgabe- bzw. Aufnahmespule wirkende Drehmoment festlegen, und zwar so, daß das Band

80981 3/ 1 090

Sony

-^R MEER - MÜLLER ■ STEINMEISTER S77P1 1 1

- 49 -

mit im wesent liehen konstanter Geschwindigkeit transportiert wird. Mittels eines Befehlssignalgenerators lassen sich Steuerbefehle für die Geschwindigkeit und Bandtransportrichtung eingeben und die beiden Drehmomentspannungen werden in Abhängigkeit von den Befehlssignalen so eingestellt, daß die Treibersignale sich differentiell ändern and mithin auch die auf die beiden Spulen wirkenden Drehmomente .

8098 13/1 090

e e f s e i t e

Claims

PATENTANWALTS TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER D-OOOO München Ρ.Σ D-4800 Bielefeld Triftstraße 4 Siekerwall 7 S77P111 28. September 1977 SONY CORPORATION 7-35 Kitashinagawa 6-chome, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb Priorität: 28. September 1976, Japan, Ser.Nr. 116170/76 PATENTANSPRÜCHE

1. überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb mit zwei ^-Bandspulen, die durch je einen zugeordneten Motor mit entgegengesetzten unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt sind, so daß ein Bandvorrat von der einen auf die andere Bandspule

und umgekehrt unter Einhaltung eines gewünschten Zugs umspulbar ist, gekennzeichnet durch

- einen die Band(transport)-Geschwindigkeit abtastenden Geschwindigkeitssensor (4, 21, 22, 23, 24), der ein zur Bandgeschwindigkeit proportionales überwachungssignal

809813/Ί 090

Sony

TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

(V ) erzeugt;

- zwei auf das Steuersignal ansprechei.de Drehmoment-Spannungsgeneratoren (35, 36) zur Erzeugung von ersten bzw. zweiten das Motor-Drehmoment an der ersten (2A) bzw. zweiten Bandspule (2B) bestimmenden Spannungssignalen (Drehmomentspannungen V , V), die sich bei Änderung des Uberwachungssignals in Relation zueinander differentiell ändern und zur Einregulierung einer im wesentlichen konstanten Bandantriebsgeschwindigkeit auf je eine Motortreiberschaltung (16, 17, 18A, B etc.) geschaltet sind, deren an die beiden Motoren (5A, 5B) abgegebene Treibersignale hinsichtlich des Abgabedrehmoments derart geregelt sind, daß ein im wesentlichen konstanter Bandtransport eingehalten ist und

- einen Befehlssignalgenerator (41, 42), der die Geschwindigkeit und Laufrichtung des Bandes vorgibt und dessen Befehlssignale zur differentiellen Änderung der auf die beiden Bandspulen wirkenden Drehmomente auf eine die beiden Drehmomentspannungen für die Motort'-eiberschaltungen einstellende Einheit (34, 19A, 19B) geschaltet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Motortreiberschaltungen folgende Baugruppen umfassen:

- einen Bezugssignalgenerator (14) zur Erzeugung veränderlicher Bezugssignale;

- einen Komparator (16A bzw. 16B), der die ersten bzw. zweiten Drehmomentspannungen gegen die Bezugssignale (V., V_) vergleicht, um die Phasen der Bezugssignale auf Gleichheit mit der ersten bzw.

8098 13/1090

Sony

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

zweiten Drehmomentspannung zu überprüfen und - eine erste und eine zweite Zuführschaltung zur Einspeisung der beiden wechselnden Treibersignale, derer Durchlaßzeit innerhalb eines Zyklus der Bezugssignale durch den jeweiligen Komparator festgelegt ist, auf die beiden Motoren.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich ändernden Bezugssignale mindestens ein erstes und ein zweites Sägezahnsignal (V. und Vy) enthalten, daß der Komparator einen ersten (16Λ) und einen zweiten Komparatorbaustein (16B) zum Vergleich jeweils einer Drehmomentspannung gegen ein zugeordnetes Sägezahnsignal sowie jeweils einen den beiden Komparatorbausteinen nachgeschalteten Impulsgenerator (17A bzw. 17B) umfaßt, der jeweils ein Impulssignal (P.) abgibt, wenn die zugeführte Drehmomentspannung mit einem Sägezahnamplitudenpegel übereinstimmt, und daß die Impulssignale als Tastsignale auf einen jeweils zugeordneten Thyristor (12A bzw. 12B) gelangen, der ein mit den Sägezahnsignalen synchronisiertes Treibersignal abgibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Befehlssignale ein Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Richtungsbefehlsignal enthalten, und daß die auf diese Befehlssignale zur Einstellung der beiden Drehmomentspannungen ansprechende Einheit einen auf das Geschwindigkeitsbefehlssignal ansprechenden Pegeleinsteller zur differentiellen Einstellung des Drehmomentspannungspegels aufweist, derart, daß die auf den Motor der Aufnahmebandspule wirkende Drehmomentspannung bei einer Vergrößerung des Geschwindigkeitsbefehls signals ansteigt und die auf den anderen Antriebsmotor

8098 13/1 090

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER f 7 7di

wirkende Drehmomentspannung abfällt, während bei einem Absinken des Geschwindigkeitsbefehlssignals eine abnehmende Drehmomentspannung auf die Treiberschaltung des erstgenannten Motors und eine ansteigende Drehmomentspannung auf die Treiberschaltung des zweitgenannten Motors gelangt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Geschwindigkeitssensor ein Signal liefert, dessen Frequenz sich als Funktion der Bandgeschwindigkeit ändert und einen nachgeschalteten Frequenzdiskriminator (34) umfaßt, der eine zur Frequenz des erzeugten Signals proportionale Spannung abgibt, und daß die so erzeugte Spannung in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsbefehlssignal am Pegeleinsteller einstellbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehmoment-Spannungsgenerator einen den eingestellten Spannungspegel anhebenden Verstärker aufweist, dessen ausgangsseitige verstärkte Drehmomentspannung auf eine der Motortreiberschaltungen gelangt, und daß der eingestellte verstärkte Spannungspegel in einem Differenzverstärker von einem Vorspannungspegel subtrahiert wird und die daraus gewonnene Drehmomentspannung auf die andere Motortreiberschaltung gelangt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Umschalter (19A, 19B), die selektiv auf das Richtungsbefehlssignal ansprechen und die der ersten bzw. zweiten Motortreiber-

809813/1090

Sony

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER D77P1 1 1

schaltung zuzuführende Drehmomentspannung in Abhängigkeit von einer Änderung des Richtungsbefehlssignals umschalten.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

- einen Richtungsfühler (61-63) , der die tatsächliche Bandtransportrichtung abtastet;

- eine Vergleichsschaltung, die die tatsächliche Bandtransportrichtung gegen das Richtungsbefehlssignal vergleicht und

- eine Einrichtung zur Erzeugung festgelegter Drehmomentspannungen, die auf die beiden Motortreiberschaltungen schaltbar sind, wenn die tatsächliche Bandtransportrichtung sich von dem Richtungsbefehlssignal unterscheidet.

9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motortreiberschaltungen folgende Baugruppen aufweisen:

- mindestens einen Sägezahngenerator zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Sägezahnsignals;

- je einen Komparator (16A bzw. 16B), der die erste bzw. zweite Drehmomentspannung (V bzw. V.) gegen das erste bzw. zweite Sägezahnsignal (V₁ bzw. V~) vergleicht;

- einen ersten und einen zweiten Umschalter (19A bzw. 19B), über den das erste bzw. zweite Sägezahnsignal auf den ersten bzw. zweiten Komparator gelangt;

809813/1090

Sony

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

- einen ersten und einen zweiten Impulsgenerator (17A bzw. 17B) zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Impulssignals als Folge eines Vergleichs der ersten Drehmomentspannung gegen das erste Sägezahnsignal bzw. die zweite Drehmomentspannung gegen das zweite Sägezahnsignal und

- einen ersten und einen zweiten Thyristor (12A bzw.

12B), die jeweils durch eine Bezugsspannung (V ) be-

aufschlagt und durch das erste bzw. zweite Impulssignal getriggert sind, so daß der erste bzw. zweite Motor entsprechend der Durchlaßzeit des zugeordneten Thyristors unter Strom steht und

- einen den Bandspulendurchmesser ermittelnden Abtaster (51 , 52), der den auf der ersten bzw. zweiten Bandspule vorhandenen momentanen Bandwickeldurchmesser abfragt und ein Signal zur Umschaltung des ersten bzw. zweiten Umschalters abgibt, um das auf den ersten

bzw. zweiten Komparator gelangende Sägezahnsignal umzuschalten, wenn der zugeordnete Bandwickeldurchmesser einen vorgegebenen Schwellwert über- bzw. unterschreitet.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der den Bandwickeldurchmesser abfragende Abtaster einen ersten bzw. zweiten mit der ersten bzw. zweiten Bandspule verkoppelten Frequenzgenerator umfaßt, die ein erstes bzw. zweites Signal abgeben, dessen jeweilige Frequenz proportional ist zur Drehgeschwindigkeit der zugeordneten Bandspule, daß den

8 09813/1090

Sony

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S 7 7P1 1 1

Frequenzgeneratoren jeweils Frequenzdiskriminatoren (54A, 54B) nachgeschaltet sind, die einen ersten bzw. zweiten zur ersten bzw. zweiten Frequenz proportionalen Signalpegel abgeben und daß die Signalpegel durch einen ersten bzw. zweiten Komparator (55A, 55B) gegen das Geschwindigkeitsüberwachungssignal (V ) so verglichen werden, daß jeder Komparator ein erstes Ausgangssignal abgibt, das einen den Schwellenwert des Bandwickeldurchmessers unterschreitenden Wert angibt, wenn der eingegebene Signalpegel das Geschwindigkeitssteuersignal überschreitet und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, das ein Überschreiten eines vorgegebenen Bandwickeldurchmessers anzeigt, wenn der entsprechende Signalpegel kleiner ist als das Geschwindigkeitssteuersignal.

11. überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 zur überwachung der Geschwindigkeit, Richtung und Zugspannung auf das zwischen einer Abgabespule und einer Aufnahmespule transportierte Band, gekennzeichnet durch

- einen mit der Abgabespule (z.B. 2A) bzw. der Aufnahmespule (z.B. 2B) gekoppelten Antriebsmotor

(5A bzw. 5B), die entgegengesetzte, jedoch unterschiedliche Drehmomente auf die jeweils zugeordnete Bandspule ausüben, und einen Antrieb des Bands zwischen den beiden Spulen in beiden Richtungen unter Einhaltung einer bestimmten Zugspannung gewährleisten;

- eine Einrichtung (4, 21, 22, 23, 24 i.V.m. 25-34) zur Ermittlung der Transportgeschwindigkeit des Bandes (1) und zur Erzeugung eines dazu proportionalen Geschwindigkeitsüberwachungssignals (V. );

809813/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

- mindestens einen auf das Geschwindigkeitsüberwachungssignal ansprechenden Drehmoment-Spannungsgenerator (35, 36) zur Erzeugung einer das Drehmoment für die Abgabespule bestimmenden Abgabe-Drehmomentspannung und einer das Drehmoment für die Aufnahmespule angebenden Aufnahme-Drehmomentspannung, die sich bei einer Änderung des Geschwindigkeitsüberwachungssignals differentiell in bezug zueinander ändern;

- eine Generatorschaltung zur Erzeugung eines Abgabetreibersignals als Funktion der Abgabe-Drehmomentspannung, welches Abgabetreibersignal über den Abgabeantriebsmotor die Rückzugspannung im Band bestimmt;

- einen Generator zur Erzeugung eines Aufnahme-Treibersignäls als Funktion der Aufnahmedrehmomentspannung, welches Aufnahmetreibersignal auf den Aufnahmeantriebsmotor gelangt und den Bandtransport zur Aufnahmespule besorgt;

- eine Schaltungsgruppe zur Zuführung der Abgabebzw. Aufnahme-Drehmomentspannungen zu den Generatorschaltung en für die Abgabe- bzw. Aufnähmetreibersignale;

- eine Einrichtung (41, 42) zur Vorgabe eines Geschwindigkeitssignals für die Bandtransportgeschwindigkeit und zur Erzeugung eines Richtungsbefehlssignals zur Vorgabe der Bandtransportrichtung;

- eine Schaltungseinheit zur differentiellen Änderung der Abgabe- und Aufnahmedrehmomentspannung entsprechend dem Geschwindigkeitsbefehlssignal;

809813/1090

Sony

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

— 9 —

- eine Einrichtung zur selektiven Bestimmung, welche der Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmomentspannungen in Übereinstimmung mit dem Richtungsbefehlssignal zuzuführen ist;

- eine Prüfeinrichtung (51, 52 i.V.m. 53, 54, 55) zur Überprüfung der effektiven Durchmesser der Bandwickel auf der Abgabe- und Aufnahmespule und

- eine Schaltungseinheit zur Änderung der Abgabe- und Aufnahmetreibersignale in Übereinstimmung mit den überprüften effektiven Bandwickeldurchmessern.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungseinheit zur Änderung der Abgabe- und Aufnahmetreibersignale eine erste Baugruppe zur Verminderung des Abgabetreibersignals, wenn der effektive Durchmesser der Abgabespule einen vorgegebenen Durchmesserwert unterschreitet und eine zweite Baugruppe zur Erhöhung des Aufnahmetreibersignals umfaßt, wenn der effektive Durchmesser der Aufnahmespule den vorgegebenen Durchmesserwert überschreitet.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Abfrage der effektiven Durchmesser der Bandwickel je einen der Abgabe- bzw. Aufnahmespule zugeordneten Geschwindigkeitsdetektor , die jeweils ein der Drehgeschwindigkeit der zugeordneten Bandspule proportionales Geschwindigkeitssignal abgeben und Schaltungseinheiten umfaßt, die einerseits bestimmen, ob das der Abgabespule entsprechende Geschwindigkeitssignal kleiner ist als das Geschwindigkeitsüberwachungssignal (V, ) oder andererseits das der Aufnahmespule entsprechende Geschwindigkeitssignal größer ist als

809813/1090

Sony TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S77P111

- 10 -

Geschwindigkeitsüberwachungssignal zur Anzeige dafür, daß der Durchmesser der Abgabespule einen bestimmten Durchmesser unter- und der Durchmesser der Aufnahmespule einen bestimmten Durchmesser überschritten hat.

14. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung, ob die tatsächliche momentane Transporteinrichtung mit einer durch einen Steuerbefehl vorgegebenen Transportrichtung übereinstimmt und mit einer Schaltungsgruppe zur Steuerung der Drehmomentspannungsgeneratoren in Abhängigkeit vom Signal der Richtungsprüfeinrichtung zur Erzeugung festgelegter Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmoment spannungen für den Fall, daß die tatsächliche momentane Bandtransportrichtung von der durch Befehl vorgegebenen Bandtransportrichtung abweicht.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsgruppe zur Steuerung der Drehmomentspannungsgeneratoren Umschalter (19A, 19B) umfaßt, die erregbar sind, wenn die tatsächliche Bandtransportrichtung von der durch Befehl vorgegebenen Bandtransportrichtung abweicht, um durch Umschaltung den Drehmomentspannungsgeneratoren eine vorgebbare Spannung aufzudrücken.

16. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung zur Änderung des Geschwindigkeitsüberwachungssignals in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehlssignal und

- eine Schaltung zur Bestimmung, welche der Abgabebzw. Aufnahmedrehmomentspannungen zu den Abgabe-

809813/1090

Sony TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1

bzw. Aufnahme-Treibersignalgeneratoren in Abhängigkeit von dem Richtungsbefehlssignal zugeführt sind.

809813/1090