DE2836743C2

DE2836743C2 - Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl und der Phasenlage eines von einem Elektromotor angetriebenen rotierenden Gliedes

Info

Publication number: DE2836743C2
Application number: DE2836743A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Fujisawa Kanagawa Tamura; Shigeo Kawasaki Kanagawa Tanaka
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1978-08-22
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE2836743A1; GB2005869B; US4243921A; GB2005869A; JPS5433983A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl und der Phasenlage eines von einem Elektromotor angetriebenen rotierenden Gliedes, wobei der Phasenunterschied zwischen einem Takt-Bezugssignal mit einer vorbestimmten Periode und einem Drehphasensignal des rotierenden Gliedes in einem Phasenkomparator gemessen wird, um die Drehzahl dieses Gliedes entsprechend dem Phasenunterschied zu steuern, mit einem Zähler zum Zählen der Takt-Bezugssignale, wobei der Zähler entsprechend der Periode vines Bezugssignals gelöscht wird, mit einer Sperrschaltung, durch die die momentane Zählinformation des Zählers gesperrt wird, und mit einem Steuerverstärker zum Steuern eier Drehzahl und der Phasenlage des Elektromotors.

Bei einem Videobandaufzeichnungsgerät ist beispielsweise ein Servosystem mit automatischer Frequenzregelung (AFC) und automatischer Phasenregelung (APC) vorgesehen, um Drehzahl und Phase rotierender Elemente, etwa Motoren für den Antrieb von Kopfrad und Bandtransportrolle, zu regeln. Bei den bisherigen Geräten dieser Art wird im allgemeinen ein Analogservosystem verwendet. Bei einem typischen APC-Analogservüsystem für ein Kopfrad oder einen -motor wird ein

Bezugssignal (Vertikalsynchronisiersignal, dessen Frequenz durcn den Faktor 2 dividiert wurde) einer Wellenformung zur Lieferung eines Abtastimpulses unterworfen. Ein Rotationsphase;i-Rechteek(wellen-)-signal derselben Frequenz wie die des Bezugssignals wird aus den Ausgangssignalen zweier uir 180 voneinander entfernter Radtonköpfe geformt und in ein trapezförmiges Signal mit Rampenfunktionen umgewandelt Der Rampen- bzw. Sägezahnteil dieses trapezförmigen Signals wird mittels des Abtastimpulses abgetastet und in einem Abtast- und Haltekreis gehalten bzw. gespeichert Die Größe dieses gespeicherten, abgetasteten Signals stellt die augenblickliche Drehoder Rotationsphase des Kopfrads relativ zum Bezugssignal dar. Das im Abtast- und Haltekreis befindliche, abgetastete Analogsignal wird durch ein Tiefpaßfilter in ein Gleichstromsignal umgewandelt welches den Kopfrad-Motor über einen Motorsteuerverstärker iteuert

Das beschriebene Analogservosystem benötigt einen A-btasi- und Haltekreis, der seinerseits einen großen Kondensator erfordert so daß es schwier j wird, die Servoschaltung in Form eines integrierten Schaltkreises auszulegen. Außerdem werden die im Analogservosy-Stem verwendeten Teile durch Änderungen der Eigenschaften sowie Schwankungen der Umgebungstemperatur ungünstig beeinflußt Die Regelschleife des Analogservosystems wird durch äußere Störsignale stark beeinträchtigt

Aus der DE-OS 24 46 817 ist eine Schaltungsanordflung zum Regeln der Drehzahl und der Phasenlage eines von einem Elektromotor angetriebenen rotieren den Gliedes der eingangs genannten Art bekannt. Diese bekannte Schaltungsanordnung enthält einen Zähler ium Zählen von Taktsignalen mit einer festen Frequenz, der entsprechend der Periode eines Bezugssignals gelöscht wird. Diese Schaltungsanordnung enthält ferner eine auf ein Sperrsignal ansprechende Sperrschaltung zum Sperren einer augenblicklichen Zählinformation '.es Zählers, sowie einen Digital-Analog-Umformer zur Erzeugung eines Analogsignals, welches aus einem Digitalsignal gewonnen wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl und der Phasenlage eines von einem Elektromotor angetriebenen rotitrenden Gliedes der eingangs definierten Art derart zu verbessern, daJ nachteilige Auswirkungen sekundärer Änderungen der Eigenschaften der verwendeten Bauteile sowie Schwankungen der Umgebui.gstemperatur wirksam ausgeschaltet werden und äußere Störsignale oder Störeinflüsse die Betriebsweise uer Schaltungsanordnung nicht beeinflussen können, wobei die gesamte Schaltungsanordnung darüber hinaus besonders vorteilhaft in integrierter Schaltungstechnik ausführbar sein soll.

Ausgehend von der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Impulsbreitenmodulator zum Liefern eines Ausgangsimpulses mit einer Impulsbreite vorgesehen ist, die eine Funktion der durch die Sperrschaltung gesperrten Zählinformation darstellt, daß der auf die Ausgangssignale des Zählers sowie das Drehphasensignal ansprechender digitaler Phasenkomparator die Sperrschaltung nur dann betätigt, wenn das Drehphasensigriul des rotierenden Gliedes während eines Intervalls zwischen einem Zeitpunkt, zu welchem der Zähler eine erst.· vorbestimmte Zahl zählt, und einem ZeitDunki erscheint, zu welchem der Zähler eine zweite vorbestimmte Zahl zählt, daß der Steuerverstärker die Drehzahl des Elektromotors entsprechend der Impulsbreite des Ausgangsimpulses des Modulators steuert, und daß zwischen dem Impulsbreiten-Modulator und dem Steuerverstärker ein Schalter angeordnet iit, der auf den digitalen Phasenvergleicher anspricht und ein Eingangssignal des Steuerverstärkers auf einem vorbestimmten Potentialpegel festlegt, und dem Modulator nicht an den Eingang des Steuerverstärkers ankoppelt wenn das Drehphasensignal des rotierenden Gliedes vor dem ersten oder nach dem zweiten Zählzeitpunkt des Zählers erscheint

Durch die Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung wird also die Funktion derartiger Servosysteme unter Verwendung eines digitalen Systems verbessert Bei der Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung können sich Fehler aufgrund einer Temperaturdrift nicht auswirken, so lange die Taktfrequenz unverändert konstant bleibt.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung erge^n sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigen

F i fe. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung mit Merkmalen nach der Erfindung für einen Kopfmotor,

F i g. 2 eine graphische Darstellung von Wellenformen zur Veranschaulichung einer typischen Phasenbeziehung zwischen einem Bezugssignal und einem eine Information bezüglich der Rotations- oder Drehphase des Kopfmotors, dessen Phasen /u vergleichen sind, enthaltenden Signal.

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer speziellen Ausführungsform des Impulsbreitenmodulators gemäß Fig.;.

Fig.4 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform des Impulsbreitenmodulators.

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Wellevrformen eines Ausgangssignals des Impulsbreitenmodulators sowie eines Ausgangssignals eines Tiefpaßfilters.

F i g. 6 ein Blockschaltbild des Drehzahlgebers gemäß Fig. 1.

F i g. 7 ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Drehzahlgebers gemJiß Fig. 1.

Fig.8 ein Blockschaltbild des Digitalphasenkomparators gemäß Fig. 1.

Fig.9 ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Phasenkomparator gemäß F i g. 8.

F i g. 1 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung gemäß einer Ausf Jhrungsform mit Merkmalen nach der Erfindung mit APC- und AFC-System. Die Rotatrr>ns- oder Drehphase eines Gleichstrommotors 10 zum Drehen eines Video-Kopfrads wird durch zwei Radtonköpfe 11 und 12 abgegriffen, die auf übliche Weise um 180° voneinander entfernt sind. Die Tonköpfe 11 und 12 liefern einen Meßimpuls, wenn sie in Ausrichtung auf einen am Kopfrad vorgesehenen Magneten gelangen. Bei jeder voller Umdrehung des Kopfrads liefern aie Tonköpfe 11 und 12 jeweils einen Meßimpuls. Die von den Tonköpfen 11 und 12 abgegebenen Meßimpulse werden über geeignete Verstärker 13 und \4 an Setzbzw. Rückstelleingänge eines Flip-Flops 15 angelegt der daraufhin ein Rechteckwellensignal mit einer Periode c:ntsprec!.pnd einer Drehperiode des Knpfrads erzeugt. Das Rechteckwellen-Ausgangssignal besitzt typischerweise eine Frequenz von 30 Hz. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 15 wird einem Wellenformer

16 eingegeben, der einen an einen Digitalzähler 17 anzulegenden LÖSCH-Impuls, einen einem Drehzahlgeber 18 zum Auslesen eines Zählausgangs des Digitalzählers 17 einzuspeisenden LESE-Impuis und einen Impuls TACHO erzeugt, welcher die Drehphase des Kopfrads oder Kopfmotors angibt. Diese Imppulse besitzen dieselbe Frequenz wie das Ausgangssignal des Flip-Flops 15. Der Wellenformer 16 umfaßt eine Nachlaufeinstellschaltung sowie eine Schaltung zum Synchronisieren der Ausgangssignale des Wellenformers 16 mit einem Taktsignal CP.

Der Zählinhalt des Digitalzählers 17 wird jedesmal dann gelöscht, wenn ein LÖSCH-Impuls vom Wellenformer 16 eingeht, worauf der Digitalzähler die Zählung der Impulse des Taktsignals CP erneut aufnimmt. Der Digitalzähler 17 setzt das Zählen der Impulse des Taktsignals CP fort, während das Kopfrad eine volle Umdrehung durchführt. Eine unmittelbar vor dem Löschen erreichte Zählung stellt eine Information bezüglich der Drehzahl des Kopfrads bzw. Kopfmotors dar. Der Digitalzähler 17 enthält zwei Ausgänge L/l und L1. die jeweils ein Meßsignal für obere Drehzahlgrenze bzw. ein Meßsignal für untere Drehzahlgrenze liefern, wenn der Digitalzähler 17 Zählungen entsprechend den oberen und unteren Grenzdrehzahlen, die einen vorbestimmten Drehzahlbereich des Kopfrads festlegen, durchführt.

Der LESE-Impuls erscheint stets vor dem LÖSCH-Impuls. Der Drehzahlgeber 18 prüft den Erzeugungstakt des Drehzahlobergrenzen- und des Drehzahluntergrenzen-Meßsignals Cl bzw. Li des Digitalzählers 17 sowie den LÖSCH-Impuls. Der Drehzahlgeber 18 weist Ausgänge U Γ und LV auf, die entsprechend dem Ergebnis der genannten Prüfung auf einen Spannungspegel von »1« oder »0« gesetzt werden. Der Spannungspegel am Ausgang eines Schalters 19 wird somit entsprechend den Spannungspegeln der Ausgänge U\' und L 1' geregelt.

Wenn der LESE-Impuls vor dem Drehzahluntergrenzen-Meßsignal L1 erscheint, d. h. wenn sich das Kopfrad mit einer niedrigeren als der unteren Grenzdrehzahl dreht, wird das Ausgangssignal des Schalters 19 auf ein Potential eingestellt, bei dem die Drehzahl des Kopfmotors 10 erhöht wird. Das Ausgangssignal des Schalters 19 wird über eine Motorsteuerschaltung mit einem Tiefpaßfilter 20 und einem Steuerverstärker 21 zum Kopfmotor 10 geleitet.

Wenn der LESE-Impuls nach dem Drehzahlobergrenzen-Meßsignai U\ auftritt, d.h. wenn sich das Kopfrad mit einer höheren als der oberen Grenzdrehzahl dreht, wird das Ausgangssignal des Schalters 19 auf einen solchen Spannungspegel eingestellt, daß die Drehzahl des Kopfmotors 10 verringert wird.

Wenn der LESE-Impuls nach dem Drehzahluntergrenzen-Meßsignal L 1. aber noch vor dem Drehzahl· obergrenzen-Meßsignal U1 erscheint, d. h. wenn sich der Kopfmotor 10 mit einer im vorbestimmten Bereich liegenden Drehzahl dreht, wird der Schalter 19 so betätigt, daß das Ausgangssignai eines noch zu beschreibenden APC-Servokreises an die Motorsteuer-Schaltung angekoppelt wird.

Die beschriebene Schaltungsanordnung umfaßt ein A FC-System, durch welches der Kopfmotor 10 so gesteuert wird, daß seine Drehzahl im vorbestimmten. Bereich liegt

Im folgenden ist nunmehr das APC-System der Schaltungsanordnung beschrieben. Dabei wird ein von einem empfangenen Fernsehsignal abgetrenntes 60-Hz-Vertikalsynchronisiersignal durch einen Frequenzteiler 22 einer Frequenzteilung durch den Faktor 2 unterworfen, um ein Bezugssignal von 30 Hz zu liefern. Das Bezugssignal wird einem Wellenformer 23 zugeführt, der seinerseits einen mit dem Taktsignal CP synchronisierten FREI- oder LÖSCH-Impuls liefert, um einen Digitalzähler 24 bei jeder Periode des Bezugssignals freizumachen. Der Digitalzähler 24 weist Ausgänge L/2 und L2 auf, von denen ein Meßsignal für Phasenobergrenze und ein Meßsignal für Phasenuntergrenze abnehmbar sind, wenn der Digitalzähler 2<t die Ober- und Untergrenzenwerte oder -großen zählt, die einen vorbestimmten Drehphasen-Regelbereich des Kopfrads bestimmen. Ein Digital-Phasenkomparator 25 dient zum Vergleichen der Entstehungszeitpunkte bzw. -takte des Drehphasen-Meßsignals TACHO sowie des Phasenobergrenzen- und des Phasenuntergrenzen-Meßsignals ü'2 bzw. l2 des Digitrüzshicr: 24. Ausgänge '/2' und L 2' des Phasenkomparators 25 werden entsprechend dem Ergebnis des genannten Vergleichs auf einen Spannungspegel von «1« oder »0« eingestellt. Ein APC-Schalter 26 wird in Abhängigkeit von den Spannungspegeln der Ausgänge VT und L 2' des Phasenkomparators 25 angesteuert.

Wenn der Kopfmotor durch das genannte AFC-System mit einer innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegendem Drehzahl in Drehung versetzt wird und dabei das Drehphasen-Meßsignal TACHO erzeugt wird, bevor das Phasenuntergrenzen-Meßsignal am Ausgang L 2 oder nachdem das Phasenobirgrenzen-Meßsignal am Ausgang t/2 erscheint, d. h. wenn die Rotationsphase des Kopfrads außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, bringt der Phasenkomparator 25 das Ausgangssignal des Schalters 26 auf einen Spannungspegel von »I« oder »0«. Infolgedessen wird dabei der Kopfmotor beschleunigt bzw. verzögert, so daß seine Drehphase innerhalb des vorbestimmten Bereichs gehalten wird. Unter diesen Bedingungen wird das Drehphasen-Meßsignal TACHO erzeugt, nachdem das Phasenuntergrenzen-Meßsignal am Ausgang L 2 des Digitalzählers 24 und bevor das Phasenobergrenzen-Meßsignal am Ausgang U2 des Digitalzählers 24 erscheint. Der Phasenkomparator 25 erzeugt daher ein mit dem Drehphasen-Meßsignal TACHO synchronisiertes SPERR-Signal. Aufgrund dieses Sperrsignals wird die im Digitalzähler 24 enthaltene Zählinformation durch eine Sperrschaltung 27 gesperrt. Dies bedeutet, daß die augenblickliche Zählinformation des Digitalzählers 24 durch das SPERR-Signai abgetastet und in der Sperrschaltung 27 gehalten bzw. gespeichert wirvi. der Ausgang der Sperrschaltung 27 ist mit einem noch zu beschreibenden Impulsbreitenmodulator 28 gekoppelt, der seinerseits eine Impulsreihe liefert deren Breite der in der Sperrschaltung 27 gehaltenen Zählung entspricht nämlich der momentanen Drehphase des Kopfmotors. Die Ausgangsimpulse des Impulsbreitenmodulators 28 werden über die Schalter 26 und 19 dem Tiefpaßfilter 20 eingegeben. Letzteres erzeugt ein Motorsteuer-Gleichspannungssignal, dessen Größe der genannten Impulsbreite entspricht d. h. der momentanen Drehphase des Kopfmotors 10, wodurch dessen Drehphase gesteuert wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung ist das AFC-System dem APC-System vorgeschaltet Dies bedeutet daß zunächst die Drehzahl des Kopfmotors 10 durch das AFC-System in einem vorbestimmten Drehzahlbereich gehalten wird, worauf seine Drehphase durch das APC-System gesteuert wird.

Das Ausgangssignal des durch 2 teilenden Frequenzteilers 22 wird in der Auf/.eichnungsbetriebsart durch einen Steuerkopf auf einem Magnetband aufgezeichnet. Der auf dem Magnetband aufgezeichnete Steuerimpuls wird in der Wiedergabebetriebsart als Bandtransportroilen-Drehinformationssignal des später zu beschreibenden "andtransportrollen-APC-Systems benutzt. Das Bezugsjignal für das Kopfrad-APC-System wird in der Wiedergabebetriebsart durch einen Decodierausgang

29 des Zählers 24 über eine vorbestimmte Zählungszahl geliefert. Während der Zufuhr eines Vertikalsynchronisiersignals wird die Lieferung des decodierten Ausgangssignals (29) beendet. Wahlweise kann in er Wiedergabebetriebsart als Bezugssignal für das Kopfrad-APC-System anstelle des decodierten Ausgangssignals 29 der reproduzierte Steuerimpuls benutzt werden.

Fig. 2 veranschaulicht ein typisches Zeitsteuerdiagramm für die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung. Dabei veranschaulichen F i g. 2A das Ausgangsbezugssignal des Frequenzteilers 22, Fi g. 2B den dem Digitalzähler 24 zugelieferten LÖSCH-Impuls, Fig. 2C das Ausgangssignal des Flip-Flops 15 und F i g. 2D den TACHO-Impuls.

Nachstehend ist anhand von F i g. 3 eine Ausführungsform des Impulsbreitenmodulators 28 erläutert. Ein Trägerimpuls MP mit geeigneter Frequenz wird an einen Setzeingang Seines voreinstellbaren Abwärtszählers 30 sowie an einen Rückstelleingang R eines Für Flops 31 angelegt. Bei Anlegung des Trägerimpulses an den Setzeingang S wird die in der Sperrschaltung 27 gehaltene Zählung in den voreinstellbaren Abwärtszähler 30 geladen. Letzterer wird zum Abwärtszählen mit einem Taktsignal 2Cp beschickt, dessen Frequenz doppelt so hoch ist wie diejenige des Taktsignals CP. Aufgrund des Taktsignals 2Cp zählt der Abwärtszähler

30 von der voreingestellten Zählung aus abwärts. Wenn der Zähler 30 die Zählung »0« erreicht hat, wird das Flip-Flop 31 gesetzt. Die Zeitspanne zwischen dem Rückstellen und Setzen des Flip-Flops 31 entspricht der in der Sperrschaltung 27 gespeicherten Zählung. Obgleich das Ausgangssignal des Flip-Flops 31 daher dieselbe Frequenz besitzt wie das Trägersignal MP, variiert der Impulstastverhältnisfaktor des Ausgangssignals entsprechend einer in der Sperrschaltung 27 gehaltenen Zählung. Mit anderen Worten: das Trägersignal MPerfährt eine Impulsbreitenmodulation.

F i g. 5A veranschaulicht die Wellenformen von Ausgangssignalen des Impulsbreitenmodulators 28 bei verschiedenen Drehphasen des Kopfmotors innerhalb des vorbestimmten Phasenbereichs. Fig.5B zeigt dagegen die Ausgangszustände des Tiefpaßfilters 20, welche jeweils den Ausgangssignalen des Impulsbreitenmodulators gemäß Fig.5A entsprechen. Die Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 20 besitzt eine Größe entsprechend einem Tastverhältnisfaktor des Ausgangssignals des Impulsbreitenmodulators 28. Der Kopfmotor 10 wird durch das Gleichspannungsausgangssignal des Tiefpaßfilters 20 gesteuert, bis er die richtige Drehphase erreicht

F i g. 4 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform des Impulsbreitenmodulators 28. Dabei wird das Taktsignal 2CPeinem zweiten Zähler 32 aufgeprägt, welcher dieselbe Zahl von Bitstufen besitzt wie die Sperrschaltung 27. Ein einer Frequenzteilung urterworfenes Ausgangssignal von der letzten Bitstufe des zweiten Zählers 32 wird als Trägerimpuls dem Rückstelleingang des Flip-Flops 31 zugeführt Ein Komparator 33 stellt einen Vergleich zwischen einer vom Zähler 32 erreichten Zählung und einer in der Sperrschaltung 27 gehaltenen Zählung an. Wenn zwischen beiden Zählungen Koinzidenz vorhanden ist, liefert der Komparator 33 einen Setzimpuls an das Flip-Flop 31. Beim Impulsbreitenmodulator gemäß Fig.4 erzeugt das Flip-Flop 31. ebenso wie bei der Ausführungsform nach F i g. 3, ein impulsbreitenmoduliertes Ausgangssignal, dessen Impulsbreite entsprechend der in der Spprrschaltung 27 gehaltenen Zählung variiert, während es dieselbe Frequenz besitzt wie der Trägersignalimpuls MP.

Das Kopfradsystem wird durch äußere Störeinflüsse weniger stark beeinflußt als das Band(transport)rollensystem. Infolgedessen kann der Bereich er linearen Steuerung durch ein Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators 28 des Kopfrad-APC-Servosystems, d.h. eine Zeitspanne TL zwischen dem PhasenuntergrenzenrvieBsignai des Digiialzählcrs 24 und dem Pha«enohergrenzen-Meßsignal, 5—10% einer Periode ('/30 s) des Drehphasen-Meßsignals TACHO betragen. Wenn diese Zeitspanne TL etwa 2,28 ms beträgt, so beträgt die während dieser Periode gezählte Zahl von Taktimpulsen (deren Frequenz mit 895 kHz vorausgesetzt ist) etwa 2". Dies bedeutet, daß die Sperrschaltung 27 nur mit den unteren 11 Bits des Digitalzählers 24 gekoppelt zu sein braucht. Infolgedessen können der Digitalzähler, der Komparator und die Sperrschaltunn gemäß Fig.3 und 4 aus 11 Bitstufen aufgebaut sein. Der Digitalzähler 24 ist jedoch beispielsweise ein 15-Bit-Zähler. Die Frequenz des Trägersignalimpulses MP kann mit 2 χ 895/2" » 874 Hz gewählt werden. Ein Trägersignalimpuls MP mit dieser Frequenz gewährleistet einen Modulationsgrad von praktisch 100.

F i g. 6 veranschaulicht eine praktisch anwendbare Anordnung des Drehzahlgebers 18 und des Schalters 19. Letzterer ist dabei mit NAND-Gliedern 40 und 41 versehen, von denen das NAND-Glied 40 mit dem einen Eingang an den Ausgang UV des Drehzahlgebers 18 und mit dem anderen Eingang an den Ausgang des NAND-Glieds 41 angeschlossen ist. Der eine Eingang des NAND-Glieds 41 ist mit dem Ausgang L Γ des Drehzahlgebers 18 verbunden, während sein anderer Eingang mit dem Ausgang des Schalters 26 verbunden ist. Der genannte Ausgang U Γ ist an den Ausgang eines Umsetzers 43 angekoppelt, dessen Eingang mit dem (^-Ausgang eines Flip-Flops 42 verbunden ist. Der Ausgang L Γ ist an den Ausgang eines Umsetzers angeschlossen, dessen Eingang mit dem (^-Ausgang eines Flip-Flops 44 verbunden ist. Das anfängliche bzw. erstmalige Setzen des Flip-Flops 42 erfolgt durch ein anfängliches Setzeingangssignal, das erzeugt wird, wenn Jas Videobandgerät an Spannung angelegt wird, so daß der Q-Ausgang dieses Flip-Flops auf den niedrigen Zustand übergeht Bei der Spannungsanlegung geht daher der Ausgang des Schalters 19 auf den hohen Pegel über, wodurch der Kopf motor 10 beschleunigt wird.

Ein LESE-Impuls gemäß Fig.7A wird einem NAND-Glied 45 zugeführt dessen Ausgang mit dem Setzeingang des Flip-Flops 42 verbunden ist sowie einem NAND-Glied 46, dessen Ausgang an den Rückstelleingang des Flip-Flops 42 angeschlossen ist und einem NAND-Glied 47 eingespeist dessen Ausgang mit dem Setzeingang eines Flip-Flops 44 verbunden ist Das NAND-Glied 45 ist mit dem (^-Ausgang eines Flip-Flops 48 über einen Umsetzer 50 verbunden. Das NAND-Glied 47 ist dagegen mit dem (^-Ausgang eines Flip-Flops 49 verbunden. Das NAND-Glied 46 ist

TMl -IKO/49R

andererseits mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 46 über einen Umsetzer 51 und außerdem mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 48 verbunden. Die Setzeingänge der Flip-Flops 48 und 49 werden mit einem LÖSCH-Impuls gemäß F i g. 7B gespeist. Der Rückstelleingang des Flip-Flops 48 ist an den Drehzahlobergrenzen-Ausgang t/l (Fig. 7D) ues Zählers 17 angeschlossen. Der Rückstelleingang des Flip-Flops 49 ist an den Drehzahluntergrenzen-Ausgang Ll (Fig. 7C) des Zählers 17 angekoppelt. Fig. 7E veranschaulicht die Wellenform des Ausgingssignals Q des Flip-Flops 49, während F i g. 7f die Wellenform des Ausgangssignals Q des Flip-Flops 48 zeigt.

Das Zeitsteuerdiagramm gemäß F i g. 7 veranschaulicht den Fall, in welchem der Kopfmotor 10 mit einer niedrigeren Drehzahl als der unteren Grenzdrehzahl umläuft und infolgedessen das DrehzahlobergrenzenmcSsigim! Ui des Zählers 17 im Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden LESE-lmpulsen erscheint. Wenn der Kopfmotor 10 zu langsam umläuft, wird das Flip-Flop 42 durch einen LESE-Impuls gesetzt, so daß der Ausgang UV des Drehzahlgebers 18 auf den niedrigen Zustand und somit das Ausgangssignal des Schalters 19 auf den hohen Zustand übergeht. Infolgedessen wird der Kopfmotor 10 beschleunigt.

Wenn ein LESE-Impuls vor der Lieferung eines Drehzahluntergrenzen-Meßsignals L 1 durch den Zähler 17 abgegeben wird, d. h. wenn der Kopfmotor 10 mit einer höheren Drehzahl als der oberen Grenzdrehzahl umläuft, wird das Ausgangssignal des NAND-Glieds 47 durch den LESE-Impuls in den niedrigen Zustand versetzt, wodurch das Flip-Flop 42 rückgestellt und das Flip-Flop 44 gesetzt wird. Infolgedessen geht das Ausgangssignal UV des Drehzahlgebers 18 auf den hohen Pegel über, während sich der Ausgang LV auf dem niedrigen Pegel befindet. Zu diesem Zeitpunkt geht der Ausgang des NAND-Glieds 41 auf den hohen Pegel über, weshalb der Ausgang des Schalters 19 seinen niedrigen Pegel erreicht und dadurch der Kopimotor 10 verlangsamt wird.

Wenn zwischen dem Orehzahluntergrenzen-Meßsignal L 1 und dem Drehzahlobergrenzen-Meßsignal L/l ein LESE-Impuls erscheint, d. h. wenn sich der Kopfmotor 10 mit einer im vorbestimmten Bereich liegenden Drehzahl dreht, wird nur der Ausgang des NAND-Glieds 46 durch den LESE-Impuls auf den niedrigen Pegel gebracht, so daß beide Flip-Flops 42 und 44 rückgestellt werden. Infolgedessen gehen beide Ausgänge bzw. Ausgangssignale UV und LV auf den hoh'n Pegel über, wodurch der Schalter 19 so aktiviert wird daß sein Ausgangssignal vom Ausgangszustand des Schalters 26des A PC-Systems abhängt

Fig.8 zeigt eine in der Praxis realisierbare Anordnung des Phasenkomparators 25 und des Schalters 26. Letzterer umfaßt dabei zwei NAND-Glieder 70 und 71. Das NAND-Glied 70 ist mit dem einen Eingang an den Ausgang t/2' des Phasenkomparators 25 und mit dem anderen Eingang an den Ausgang des NAND-Glieds 71 angeschlossen. Der eine Eingang des NAND-Glieds 71 ist mit dem Ausgang L 2' des eo Phasenkomparators 25 verbunden, während sein anderer Eingang an den Ausgang des Impulsbreitenmodulators 28 angeschlossen ist

Gemäß Fig.8 besteht der Phasenkomparator aus RS-Flip-Flops 72,74,78,81,82, NAND-Gliedfirn 75,76, 77, Umsetzern 73, 83, 84, 85 sowie UND-Gliedern 79 und 80.

F i g. 9 ist ein Zeitsteuerdiagramm für den Fall, daß die Drehphase des Kopfmotors 100 innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt und infolgedessen des Drehphasen-Meßsignal TACHO während des Intervalls zwischen dem Phasenuntergrenzen-Meßausgangssignal L 2 und dem Phasenobergrenzen-Meßausgangssignal t/2 des Zählers 24 ausgegeben wird.

Die Flip-Flops 78, 81 und 82 werden durch einen LÖSCH-Impuls gemäß Fig.9A gesetzt. Das Flip-Flop

81 wird gemäß Fig.9F durch das Phasenobergrenzen-Meßausgangssignal t/2 gemäß Fig.9C vom Digitalzähler 24 rückgestellt. Die Rückstellung des Flip-Flops

82 erfolgt gemäß Fig.9E durch des Phasenuntergrenzen-Meßausgangssignal L 2 (F i g. 9B) des Digitalzählers 24.

Wenn das Drehphasen-Meßsignal TACHO der. NAND-Gliedern 75, 76 und 77 im Takt gemäß F i g. 9D zugeliefert wird, geht nur der Ausgang des NAND-Glieds 76 von einem hohen auf einen niedrigen Pegel über. Das einen niedrigen Pegel besitzende Ausgangssignal des NAND-Glieds 76 mit derselben Dauer wie das Drehphasen-Meßsignal TACHO wird als SPERR-Signal benutzt. Wenn der Ausgang des NAND-Glieds

76 auf den niedrigen Pegel übergeht, werden die Flip-Flops 72 und 74 zurückgestellt. Infolgedessen gehen die Ausgänge bzw. Ausgangssignale O der Flip-Flops 72 und 74 auf den niedrigen Pegel über, so daß der Ausgang t/2' des Phasenkomparators 25 seinen hohen Pegel erreicht. Hierdurch werden die NAND-Glieder 70 und 71 aktiviert, um ein Ausgangssignal vom Impulsbreitenmodulator 28 zum Schalter 19 zu liefern.

Wenn das Drehphasen-Meßsignal TACHO vor der Ausgabe des Phasenuntergrenzen-Meßausgangssignals L 2 vom Zähler 24 erscheint, wenn nämlich die Drehphase des Kopfmotors 10 dem Bezugssignal zu weit vorausläuft, wird der Ausgang des NAND-Glieds

77 durch dieses Signal TACHO auf den niedrigen Pegel gebracht, wodurch das Flip-Flop 78 rückgestellt wird. Da der Ausgang Q des Flip-Flops 78 zu diesem Zeitpunkt auf den niedrigen Pegel übergeht, werden das Flip-Flop 72 rückgestellt und das Flip-Flop 74 gesetzt. Infolgedessen geht das Ausgangssignal Ul' auf den hohen Pegel über, während das Ausgangssignal L 2' seinen niedrigen Zustand einnimmt. Das Ausgangssignal des NAND-Glieds 71 geht daher auf den hohen Pegel über, während das Ausgangssignal des NAND-Glieds 70 den niedrigen Pegel erreicht. Genauer gesagt: das Ausgangssignal des Schalters 26 geht auf den niedrigen Pegel über, wodurch der Kopfmotor 10 auf einen Punkt innerhalb des vorbestimmten Drehzahlbereichs verzögert wird.

Wenn das Drehphasen-Meßsignal TACHO nach der Abgabe des Phasenobergrenzen-Meßausgangssignals t/2 vom Zähler 24 erzeugt wird, d.h. wenn die Drehphase des Kopfmotors 10 gegenüber dem Bezugssignal zu weit nacheilt, wird nur das Ausgangssignal des NAND-Glieds 75 durch das Signal TACHO in den niedrigen Zustand versetzt, wodurch das Flip-Flop 72 gesetzt und das Flip-Flop 74 rückgestellt wird. Infolgedessen geht das Ausgangssignal UT auf den niedrigen Pegel über, während das Ausgsngsrijsnal des Schalters 26 den hohen Pegel einnimmt Wenn nämlich die Drehphase des Kopfmotors 10 gegenüber dem Bezugssignal zu stark verzögert ist wird der Kopfmotor 10 auf einen Punkt innerhalb des vorbestimmten Drehzahlbereichs beschleunigt Wie erwähnt wird die Drehphase des Kopfmotors 10 durch das APC-System gesteuert, bis der Kopfmotor 10 eine einwandfreie Phasenbeziehung zum Bezugssignal erreicht

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl und der Phasenlage eines von einem Elektromotor (10) angetriebenen rotierenden Gliedes, wobei der Phasenunterschied zwischen einem Takt-Bezugssignal CPmit einer vorbestimmten Periode und einem Drehphasensignal des rotierenden Gliedes in einem Phasenkomparator (25) gemessen wird, um die Drehzahl dieses Gliedes entsprechend dem Phasenunterschied zu steuern, mit einem Zähler (24) zum Zählen der Takt-Bezugssignale (CP), wobei der Zähler entsprechend der Periode eines Bezugssignals (LÖSCH) gelöscht wird, mit einer Sperrschaltung (27), durch die die momentane Zählinformation des Zählers (24) gesperrt wird, und mit einem Steuerverstärker (21) zum Steuern der Drehzahl und der Phasenlage des Elektromotors (10), dadurch gekennze. „hnet. daß ein Impulsbreitenmodulator (28) zum Liefern eines Ausgangsimpulses mit einer Impulsbreite vorgesehen ist die eine Funktion der durch die Sperrschaltung (27) gesperrten Zählinformation darstellt, daß der auf die Ausgangssignale des Zählers (24) sowie das Drehphasen-Signal ansprechender digitale Phasenkomparator (25) die Sperrschaltung (27) nur dann betätigt, wenn das Drehphasen-Signal des rotierenden Gliedes während eines Intervalls zwischen einem Zeitpunkt, zu welchem der Zähler (24) eine erste vorbestimmte Zahl zählt ur»d einem Zeitpunkt erscheint, zu welchem der Zähler (24) eine zweite vorbestimmte Zahl zählt daß der iteuerwrstärker (21) die Drehzahl des Elektromotors (10) entsprechend der Impulsbreite des Ausgangsimpuls s des Modulators steuert und daß zwischen dem Impulsbreiten-Modulator (28) und dem Steuerverstärker (21) ein Schalter (26) angeordnet ist der auf den digitalen Phasenvergleicher (25) anspricht und ein Eingangssignal des Steuerverstärkers auf einem vorbestimmten Potentialpegel festlegt und den Modulator (28) nicht an den Eingang des Steuerverstärkers (21) ankoppelt, wenn das Drehphasen-Signal des rotierenden Gliedes vor dem ersten oder nach dem zweiten Zählzeitpunkt des Zählers (24) erscheint (F i g. 1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (26) so ausgelegt ist. daß er den Eingang des Steuerverstärkers (21) beim Auftreten des Drehphasen-Signals bevor der Zähler (24) die erste vorbestimmte Zahl erreicht hat auf einen ersten Potentialpegel festlegt, und auf einen zweiten Potentialpegel festlegt, wenn das Drehphasen-Signal erscheint, nachdem der Zähler auf die /weite vorbestimmte Zahl gezählt hat. und den Irrpulsbreiten Modulator (28) an den Eingang des .Steuerverstärkers (21) ankoppelt wenn das Drehphasen-Signal während eines Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem der Zähler die erste verbestimmte Zahl gezählt und dem Zeitpunkt.

zu welchem der Zähler (24) die zweite vorbestimmte Zahl noch nicht erreicht hat, erscheint (F ig. I).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Zähler (17) zur Messung der Drehzahl des rotierenden Gliedes durch Zählung von Taktsignalen vorgesehen ist, der so angeordnet ist, daß er entsprechend einer Periode des Drehphasen-Signals gelöscht wird, und daß zwischen dem Schalter (26) und dem Steuerverstärker (21)ein weiterer Schalter (19) angeordnet ist. der in Abhängigkeit vom zweiten Zähler (17) den Eingang des Steuerverstärkers auf einen solchen Potentialpegel festlegt daß der Motor beschleunigt wird, wenn seine Drehzahl unterhalb einer vorbestimmten unteren Grenzdrehzahl liegt, und auf einen solchen Potentialpegel festlegt daß das rotierende Glied verzögert wird, wenn seine Drehzahl oberhalb einer vorbestimmten oberen Grenzdrehzuhl liegt und welcher den Ausgang des erstgenannten Schalters (26) an den Eingang des Steuerverstärkers (21) ankoppelt wenn die Drehzahl des rotierenden Gliedes zwischen unterer und oberer Drehzahlgrenze liegt (F ig. 1).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Impulsbreitenmodulator (28) einen mit der Sperrschaltung (27) verbundenen, voreinstellbaren Abwärtszähler (30), der in Abhängigkeit von einem angelegten Trägersignalimpuls (MP) die Zählinformation der Sperrschaltung (27) in dieser voreinstellt und der mittels eines Taktsignals (2CP) mit fester Frequenz abwärts zähit und ein auf den Trägersignalimpuls sowie ein Ausgangssignal des voreinstellbaren Abwärtszählers (30) ansprechendes Flip-Flop (31) zur Lieferung eines Ausgangsimpulses mit einer Impulsbreite, die eine Funktion der in der Sperrschaltung (27) enthaltenen Zählinformation ist, aufweist (F i g. 3).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Impulsbreitenmodulator (28) einen zweiter. Zähler (32) zum Zählen und zur Frequenzteilung eines Taktsignals (2CP) mit einer festen Frequenz, einen Komparator (33) zum Vergleichen der Zählinformation des zweiten Zählers (32) mit der in der Sperrschaltung (27) enthaltenen Zählinformation sowie ein auf ein frequenz-geteiltes Ausgangssignal des zweiten Zählers (32) und ein Ausgangssignal des Komparators (33) ansprechendes Flip-Flop (31) zur Lieferung eines Ausgangsimpulses mii einer Impulsbreite, die eine Funktion der in der Sperrschaltung (27) enthaltenen Zählinformation ist. aufweist (F i g. 4).