DE2854103C2

DE2854103C2 - Einrichtung an einem Bandgerät zur Überwachung des vom Motor einer Bandvorratsspule auf diese ausgeübten Gegenmoments

Info

Publication number: DE2854103C2
Application number: DE2854103A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Zama Kanagawa Sakamoto; Kazuhiro Atsugi Kanagawa Takano
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1977-12-15
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1983-05-11
Also published as: GB2010536A; SE436077B; FR2423026B1; DE2854103A1; AT370547B; IT7830852A0; FR2423026A1; US4289284A; IT1100724B; JPS6058142B2; NL7812126A; GB2010536B; JPS5482587A; CA1128202A; SE7812879L; AU522163B2; ATA895478A; AU4235178A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einem Bandgerät insbesondere Magnetbandgerät, zur Überwachung des vom Motor einer Bandvorratsspule auf diese ausgeübten Gegenmoments, derart, daß das Band mit im wesentlichen konstanter Zugspannung transportiert wird, mit einer Vorrichtung zur Abtastung der Drehgeschwindigkeit der Vorratsspule und zur Erzeugung eines der Drehgeschwindigkeit entsprechenden Ausgangssignals, das über eine Phasenschieberschaltung eine das Gegenmoment des Motors bei kleiner werdender Drehgeschwindigkeit der Bandvorratsspule erhöhende Motor-Treiberschaltung speist.

Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 23 24 274

bekannt und gestattet es, Zugspannuhgsänderungen des Magnetbandes infolge unterschiedlicher Hebelarme an der Bandvorratsspule im Laufe des-Abwickelvorgangs zu vermeiden. Diese unterschiedlichen Hebelarme ergeben sich aufgrund des sich ändernden effektiven Durchmessers des au_£ der Vorratsspule vorhandenen Bandwickels. Das Ausgangssignal der Vorrichtung zur Abtastung der Drehgeschwindigkeit der Vorratsspule T/ird bei der bekannten Einrichtung in der Weise verarbeitet, daß das Drehmoment des als Bremsmotor wirkenden Motors der Bandvorratsspule umgekehrt proportional zur Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl der Bandvorratsspule ist Auf diese Weise übt der Motor bei einer vollen Bandvorratsspule, das heißtbei einer kleinen Drehgeschwindigkeit ein hohes Gegenmoment und bei einer fast leeren Bandvorrratsspule, das heißt einer großen Drehgeschwindigkeit, ein kleines Gegenmoment aus. Auf diese Weise ist die Zugspannung des Magnetbandes unabhängig vom Bandvorrat Da bei der bekannten Einrichtung der Bremsmotorstrom in Abhängigkeit von der Bremsmotorgcschwindigkeit immer so gesteuert wird, daß bei ansteigender Bremsmotorgeschwindigkeit eine Verringerung und bei abfallender Bremsmotorgeschwindigkeit eine Erhöhung des Gegenmomentes erfolgt, werden von außen einwirkende dynamische Geschwindigkeitsänderungen infolge von Beschleunigungskräften, die durch Bewegungen des Bandgerätes, verursacht werden, verstärkt Führen solche äußere Störgrößen beispielsweise zu einer Verringerung dar Drehgeschwindigkeit der Vorratsspule, so bewirkt die bekannte Einrichtung eine Erhöhung des durch den Motor ausgeübten Gegenmomentes, so daß der Transport des Bandes infolge einer größeren Rückzugskraft auf das Band zusätzlich gebremst wird. Eine entsprechende Verstärkung der Störgröße tritt auf, wenn Bewegungen des Bandgerätes eine Drehzahlerhöhung bewirken.

Auch in der US-PS 38 00 !96 ist eine Bandüberwachungs-Vorrichtung beschrieben,^» der eine Prüf- oder Abtasteinrichtung ein der Winkelgeschwindigkeit der Vorratsspule entsprechendes elektrisches Signal abgibt, das proportional zum Bandwickeldurchmesser ist Dieses Signal speist eine Motortreiberschaltung, bei der ein durch den Vorratsspulenmotor erzeugtes Gegendrehmoment in Abhängigkeit von der Frequenz dieses elektrischen Signals geregelt wird. Dieses Gegenmoment sorgt für die gewünschte Überwachung der Spannung am Band.

Zwar lassen sich mit diesen bekannten Einrichtungen sogenannte statische Geschwindigkeits- oder Drehzahländerungen der Vorratsspule aufgrund von Änderungen im Bandwickeldurchmesser vollständig kompensieren, jedoch werden plötzliche Änderungen in der Wickelgeschwindigkeit nicht nur nicht unterdrückt, sondern sogar verstärkt Für tragbare Video-Magnetbandaufzeichnungsgeräte hoher Qualität, wie sie insbesondere für professionellen Gebrauch von Reportern und dergleichen benötigt werden, sind jedoch durch Schwingbewegungen des Magnetbandgerätes verursachte dynamische Geschwindigkeitsänderungen nicht tragbar, wenn eine gute Ton- und/oder Bildqualität gewünscht wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die sowohl die statischen als auch die dynamischen Drehzahländerungen kompensiert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Phasenschieberschaltung das der Drehge-

schwindigkeit entsprechende Ausgangssignal bei nichtkontinuierlichen schnellen Änderungen in entgegengesetzter Phase der Motortreiberschaltung zuführt.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei Bandgeräten außer den statischen Bandzugsänderungen aufgrund vor Änderungen des effektiven Durchmessers eines Bandwickels auch die erläuterten dynamischen Bandspannungsänderungen kompensiert werden. Dadurch, daß bei plötzlichen Änderungen der Drehgeschwindigkeit eine Phasenumkehr erfolgt, wird äußeren Störungen wirksam entgegengewirkt Bei einem schnellen Abfall der Drehgeschwindigkeit der Vorratsspule wird statt eines höheren Gegenmomentes ein kleineres Gegenmoment erzeugt Auf diese Weise wird dem Drehzahlabfall entgegengewirkt Entsprechendes ergibt sich bei einer plötzlichen Erhöhung der Drehgeschwindigkeit, bei der statt einer Lockerung des Bandzuges eine größere Zugspannung auftritt, um dadurch eine Regelung der Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes im Sinne einer Stabilisierung zu erzielen, so daß Schwing· und RoHbewegur.gen des Bandgerätes ohne Einfluß auf die Aufnahme- oder Wiedergafriqualität bleiben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Die Phasenschieberschaltung wird bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel während einer Hochlaufzeit des Bandtransports unwirksam geschaltet um ein rasches Hochlaufen der Vorratsspule zu ermöglichen.

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

F i g. 1 eine Ausführungsform einer Bandzugservoeinrichtung,

Fig.2 eine die Winkelgeschwindigkeit einer Spule erfassende Schaltung bei der Einrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Phasenschieberschaltung bei der Servoeinrichtung nach Fi g. 1 und

Fig.4 in graphischer Darstellung den Verlauf oder die Arbeitskennlinie der Servoeinrichtung nach Fig. 1.

Im einzelnen zeigt die F i g. 1 ein auf einer Vorratsspule 1 aufgewickeltes Magnetband 10, das im Zusammenwirken einer Bandantriebswelle 9 und einer Andruckrolle 8 über einen Bandweg transportiert wird, der einen AtiSgleichsarm 6 und eine Magnetkopftrommel 7 einschließt Ein Motor 3 übt über eine Riemenscheibe 2 ein Gegenmoment auf die Vorratsspule 1 aus. Eine auf der gleichen Welle wie die Vorratsspule 1 und die Riemenscheibe 2 sitzende Scheibe 4 weist eine Anzahl von Zähnen mit dazwischen liegenden LCcken entlang ihrer Außenumrandung auf. Im Randbereich der Scheibe 4 ist ein Abtastelement 5 vorhanden, das beispielsweise aus einer auf einer Seite der Scheibe 4 liegenden Lichtquelle und einem auf der anderen Seite der Scheibe 4 angeordneten Photodetektor besteht Das Abtastelement 5 erzeugt ein Signal in Form einer Rechteckwelle deren Frequenz der Winkelgeschwindigkeit der Spule 1 entspricht.

Zum Spulen-Servosystem gehören das Abtastelement 5, eine die Winkelgeschwindigkeit des Bandwickels erfassende Schaltung 11, ein Phasenschieber 12 und eine Motortreiberschaltung 13 sowie der Motor 3 für die Vorratsspule. Das durch das Abtastelement 5 gelieferte Rechtecksignal gelangt auf die die Winkelgeschwindigkeit der Bandspule erfassende Schaltung 11. Bei niedrigen Frequenzen d""· Ausgangssignals gibt der Phasenschieber 12 das Ausgangssignal der Erfassungsschaltung ti pbasengleicb und bei hohen Frequenzen in Gegenphase an die MotortreiberschaJtung 13 weiter; Die Motortreiberschaltung 13 setzt die Ausgangsspannung des Phasenschiebers 12 in einen Steuerstrom zur Regulierung des Mötordrehmoments um.

Im normalen Betriebszustand wird das Band 10 durch die Bandantriebswelle 9 im Zusammenwirken mit der Andrückrolle 8 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Wie erwähnt, muß die Spannung im Band 10 vor allem im Bereich' der Magnetkopftrommel 7 mit konstanter Spannung durchlaufen, um eine stabile Aufzeichnung und/oder Wiedergabe mit guter Qualität gewährleisten zu können. Um die konstante Bandspannung zu erreichen, übt der Motor 3 ein Gegenmoment auf die Vorratsspule 1 aus. Die Bandspannung stellt sich entsprechend dem Drehmoment des Motors 3 ein, der durch das Servosystem überwacht wird, welches die Erfassungsschaltung 11 für die Drehgeschwindigkeit des Bandwickels, den Phasenschieber 12 und die Motortreiberschaltung 13 enthält und ein der W>*kelfrequenz der Bandspule 1 entsprechendes Rechtecksignal liefert

Die F i g. 2 zeigt ein Beispiel der Erfassungsschaltung 11 für die Drehgeschwindigkeit des Bandwickais: Die Schaltung 11 umfaßt eine Formschaltung 38 für einen Rücksetzimpuls, einen Zähler 24_t eine Verriegelungsschaltung 25, einen Digital/Analog-Wandler 26 (nachfolgend als D/A-Umsetzer bezeichnet) sowie eine Kompensationsschaltung 39. Das an einer Eingangsklemme 21 des Abtastelements 5 auftretende Rechtecksignal wird durch einen Verstärker 33 verstärkt und gelangt auf die Formschaltung 38 für den Rücksetzimpuls sowie auf einen Takteingang CK einer Verriegelungsschaltung 25, in der die Ausgänge des als 8-Bit-ZähIer aufgebauten Zählers 24 bei jeder Anstiegsflanke des zugeführten Rechtecksignals blockiert werden. Die Impulsformschaltung 38 enthält ein NAND-Glied 31, welches direkt durch das Rechtecksignal beaufschlagt ist einen Inverter 32 und ein. aus einem Widerstand 35 und einem Kondensator 34 bestehendes Integrierglied. Das durch den Inverter 32 invertierte Rechtecksigna! wird im Integrierglied um einen kleinen Zeitbetrag verzögert Das so verzögerte Rechtecksignal speist das NAND-Glied 31, so daß ein die abfallenden oder Rückflanken des Rechtecksignals identifizierendes Impulssignal erzeugt wird. Das Iiopulssignal vom NAND-Glied 31 beaufschlagt die Rücksetzklemme R des Zählers 24 als Rücksetzimpuls.

Andererseits gelangt ein Taktsignal über ein UND-Glied 29 auf den Takteingang CK des Zählers 24, durch den die Dauer des Rechtecksignals, das heißt dessen Frequenz in einen entsprechenden digitalcodierten Wert entsprechend der Zählfolge des Taktimpulses umgesetzt wird. Die signifikanteren Ziffernstellen cder Bits des Zählers 24, beispielsweise die Ziffernstellen 2⁴, 2⁵,2* und 2⁷ gelangen über ein NAND-Glied 30 auf das UND-Glied 29 und verhindern damit das Auftreten eines Überlaufbetrags am Zähler 24.

Die Ausgänge des Zählers 24 sind mit der e-Bit-Verriegelungs'chaltung 25 verbunden, in der die 8-Bit-Ausgangssignale zum Zeitpunkt der Anstiegsflanken des die Drehzahl angebenden Rechtecksignäls festgehalten werden. Die Ausgänge der Verrtegefungsschaltung 25 sind mit dem D/A-Umsetzer 26 verbunden, um den Digitalwert von der Verriegelungsschaltung 25 in ein entsprechendes Spannungssignal umzusetzen.

Es sei nun angenommen, daß der Motor 3 für die Vorratsspule durch dieses Spannungssignal gespeist werde. Da die Ausgänge der Verriegelungsschaltung 25

proportional zum Bandwickeldurchmesser an der Bandspule 1 sind, wird die auf das Band wirkende Rückzugspannung offensichtlich entsprechend den Durchmesseränderungen kompensiert

Das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 26 enthält außerdem noch eine durch zusätzliche Reibung am Ausgleichsarm oder der Bandspulenwelle beeinflußte Komponente. Die Kompensationsschaltung 39 ist mit dem Ausgang des D/A-Umsetzers 26 verbunden, um diese Komponente auch zu kompensieren. Die Kornpensationsschaltung 39 enthält einen Operationsverstärker 27, einen zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang dieses Verstärkers 27 angeschlossenen Widerstand 37 sowie einen weiteren Widerstand 36, der mit dem invertierenden Eingang verbunden ist. An einer Klemme 28 wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 27 über den Widerstand 36 eine negative Vorspannung aufgedrückt, über die sich der Verstärkungsgrad der Kompensationsschaltung 39 so einregeln läßt, daß die im Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 26 aufgrund von zusätzlicher Reibung oder dergleichen enthaltene Komponente kompensiert wird. Das kompensierte Ausgangssignal erscheint an einer Klemme 23, die mit dem Phasenschieber 12 verbunden ist

Fig.3 zeigt ein Schaltungsbeispiel für den Phasenschieber 12:

Die Schaltung 12 des Phasenschiebers besteht aus einem Operationsverstärker 41 mit einem Eingangskreis und einer Rückführung, um den Frequenzgang des Verstärkers 41 zu beeinflussen, und umfaßt außerdem eine Überwachungsschaltung SO für den Einschaltzeitpunkt Die Eingangs- und Rückführschaltung des Verstärkers umfaßt Widerstände 43 und 44, die zum einen zwischen einem Eingang 47 und dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 41 bzw. andererseits zwischen dem Eingang 47 und einem invertierenden Eingang des Verstärkers 41 liegen, einen zwischen dem nicht-invertierenden Eingang und Masse liegenden Kondensator sowie einen Widerstand 45 als Rückkopplung für den Verstärker 41. Der Ausgang des Verstärkers 41 ist über einen Widerstand 46 mit einer Ausgangsklemme 48 verbunden, die den Anschlußpunkt für die Motortreiberschaltung 13 darstellt

Die Übertragungsfunktion des Operationsverstärkers 41 mit dem eben erläuterten Eingangs- und Rückkopplungskreis läßt sich in folgender Gleichung darstellen:

V₀ _ \-\QCRS V₁ \+CRS '

50

worin mit V/bzw. Vo die Eingangs- bzw. Ausgangsspannung, mit C der Kapazitätswert des Kondensators 42, mit R der Wert der Widerstände 43 und 44 und mit S die komplexe Frequenz ja bezeichnet sind und der ss Widerstand 45 zu 10R angenommen wird.

F i g. 4 zeigt die Frequenzgang-Kennlinie des Phasenschiebers 12, wenn C zu 10 μΕ, R zu 91 kH gewählt sind

und tacdurch den Faktor -— bestimmt ist

CK

Wie die graphische Darstellung der F i g. 4 erkennen läßt, beginnt die normierte Übertragungsfunktion für einen Gleichwert von Strom oder Spannung bei I, das heißt Aus- und Eingangssignal der Schaltung 12 liegen in Phase, und die Phase des Ausgangssignals ändert sich in es Abhängigkeit von der Frequenz des Eingangssignals. Für den Bereich höherer Frequenzen wird das Ausgangssignal bei relativ hohem Verstärkungsgrad vollständig in Gegenphase in bezug auf das Eingangssignal erhalten.

Da ein Gleichwert-Eingangssignal durch den Phasenschieber 12 unverändert übertragen wird, ist auch das auf die Bandspule 1 ausgeübte Drehmoment proportional zur Drehperiode bzw. Drehzahl der Bandpule, das heißt umgekehrt proportional zur Rotationsfrequenz. Die Bandspannung wird also konstant gehalten, unabhängig von einer Durchmesseränderung des Bandwickels.

In einem höheren Frequenzbereich arbeitet das Bandwickel-Servosystem der F i g. 1 vollständig im Bereich negativer Rückkopplung, das heißt als Drehzahlüberwachungssystem. Die Drehgeschwindigkeit der Bandspule wird also vollständig konstant gehalten, und zwar auch dann, wenn das VTR-Gerät einer Schwingoder Rollbewegung ausgesetzt ist. Durch die erfindungsgemäße Schaltung wird also die Kennlinie des Bandtransports im Zusammenwirken mit dem Ausgleichsarm 6 vollständig stabilisiert.

Die Schaltung 50 zur Festlegung des Start-Zeitpunkts schaltet die Phasenschieberschaltung 12 zu Beginn des Bandtransports unwirksam, das heißt in den Zustand AUS. Da der Phasenschieber 12 Änderungen in der Drehgeschwindigkeit des Bandwickels unterdrückt, kann die Drehzahl beim Einschalten nicht rasch hochiaufen, es sei denn die Funktion des Phasenschiebers 1? ist unterdrückt

Die Schaltung 50 zur Festlegung des Einschaltzeitpunkts besteht aus einem Feldeffekttransistor (FET) 51, dessen Source/Drain-Strecke den Widerstand 43 f überbrückt und dessen Gate mit dem Kollektor eines Steuertransistors 52 verbunden ist Ein Startsignal wird von einer Eingangsklemme 59 über eine Zener-Diode 58 und einen Widerstand 55 der Basis des Transistors 52 zugeführt Eine Zeitkonstantenschaltung besteht aus einem Widerstand 55, einer über diesen Widerstand geschalteten Diode 57 sowie aus einem Widerstand 54 und einem Kondensator 53, die einerseits zwischen einer Klemme 61 und der Kathode der Diode 57 und andererseits zwischen der Klemme 61 und der Anode der Diode 57 Hegen. Der Kondensator 53 wird mit einer relativ großen, durch den Wert des Widerstands 55 und den Wert des Kondensators 53 bestimmten Zeitkonstante aufgeladen; er entlädt sich mit kleiner Zeitkonstante, die bestimmt ist durch den Wert des Widerstands 54, der Diode 57 und den Wert des Widerstands 53. Der Emitter des Transistors 52 ist an eine Klemme 60 angeschlossen, an der eine negative Spannung anliegt die so groß gewählt wird, daß der FET 51 gesperrt ist Auch an der Klemme 61 liegt eine festgelegte r .gative Spannung.

Schaltet ein Signal bei Vorlauf transport des Bands auf Signalpegel »1« und beaufschlagt die Klemme 59, so wird der Kondensator 53 mit der erwähnten relativ großen Zeitkonstante langsam aufgeladen. Der Transistor 52 bleibt gesperrt, bis die Ladespaimung am Kondensator 53 einen bestimmten Pegel erreicht, woraufhin der FET 51 durch eine Durchlaß-Vorspannung leitend wird, die Ober einen zwischen dem Gate des FET 51 und der Klemme 47 liegenden Widerstand 56 zugeführt wird. Erreicht die Ladespannung des Kondensators 53 einen bestimmten Pegel, so schaltet der Transistor 52 durch. Als Folge davon gelangt die an der Klemme 60 liegende negative Vorspannung auf den FET 51, der jetzt gesperrt wird.

Zum Startzeitpunkt des Bandtransports wird der Phasenschieber 12 also für eine festgelegte Zeitperiode

unwirksam geschaltet, um ein rasches Hochlaufen der Vorratsspule 1 zu ermöglichen. Hat die Drehzahl der Spule 1 einen bestimmten Wert erreicht, so wird der Phasenschieber 12 wirksam und legt über den Motor 3 die Bandspannung auf einen sehr konstanten Wert fest unabhängig davon, ob das Gerät externen Kräften durch Erschütterungen, Schwingbewegungen und dergleicher unterliegt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung an einem Bandgerät, insbesondere Magnetbandgerät, zur Überwachung des vom Motor einer Bandvorratsspule auf diese ausgeübten Gegenmoments, derart,: daß das Band mit im wesentlichen konstanter Zugspannung transportiert wird, mit einer Vorrichtung zur Abtastung der Drehgeschwindigkeit der Vorratsspule und zur Erzeugung eines der Drehgeschwindigkeit entsprechenden Ausgangssignals, das über eine Phasenschieberschaltung eine das Gegenmoment des Motors bei kleiner werdender Drehgeschwindigkeit der Bandvorratsspule erhöhende Motor-Treiber- 3 schaltung speist, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschaltung (12) das der Drehgeschwindigkeit entsprechende Ausgangssignal (47) bei nicht kontinuierlichen schnellen Änderungen in entgegengesetzter Phase der Motortreiberschaltung (13) zuführt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschaltung (12) bei Gleichspannung eine Phasenverschiebung von Null und bei einem auf eine relativ hohe Frequenz ansteigenden Ausgangssignal der Drehzahlabtastvorrichtung eine auf —180° ansteigende Phasenverschiebung sowie einen mit der Frequenz auf einen relativ hohen Wert steigenden Verstärkungsgrad aufweist

3. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschaltung (12) einen Verstärker (41), einen ersten Widerstand (44) und einen zweiten Widerstand (43), die zwischen einer Eingangsklemme (47) und einem invertierenden Eingang des Verstärkers bzw. zwischen der Eingangsklemme und einem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers angeschlossen sind, einen Rückkopplungswiderstand (45) am Verstärker sowie einen mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers verbundenen Kondensator (42) aufweist

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschaltung (12) einen parallel zum zweiten Widerstand (43) liegenden Schalter (50) aufweist, der während eines festgelegten Intervalls vom Einschaltzettpunkt des Motors (3) der Vorratsspule an selbsttätig eingeschaltet ist und die Phasenschieberschaltung (12) während einer Hochlaufzeit des Bandtransports unwirksam schal- so tet.