DE3005096A1

DE3005096A1 - Vorrichtung zum regeln der drehbewegung eines rotierenden koerpers

Info

Publication number: DE3005096A1
Application number: DE19803005096
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Ashida; Akira Hirota; Yoshiteru Kosaka
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1980-02-12
Publication date: 1980-09-04
Also published as: JPS6137871B2; FR2449302B1; US4295171A; GB2046949A; GB2046949B; JPS55109184A; DE3005096C2; FR2449302A1

Description

VICTOR COMPAlTiT OF JAPAN, LTD., Yokohama, Japan

Vorrichtung zum Regeln der Drehbewegung eines rotierenden Körpers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Drehbewegung eines rotierenden Körpers mit einer Einrichtung zum Feststellen der Drehbewegung eines rotierenden Körpers und einer Regeleinrichtung zur Bildung eines Steuersignals aus dem Ausgangssignal der Drehbewegungsfeststelleinrichtung und zum Regeln der Drehbewegung des rotierenden Körpers.

Diese Vorrichtung kann zur Konstantregelung der Umfangsgeschwindigkeit oder Drehzahl eines rotierenden Körpers verwendet v/erden, z.B. einer Antriebsrolle, z.B. der Bandäntriebsrolle eines Magnetbandgeräts, z.B. eines Ton- und/oder Bildaufzeichnungsgeräts.

Um die Drehzahl der Antriebsrolle eines Magnetbandgeräts konstant zu halten, enthält eine bekannte Vorrichtung einen Drehimpulsgenerator mit einem Zahnrad aus magnetischem Material, das auf der Läuferwelle eines Tonrollen-Antriebsmotors befestigt ist, und einen dem Umfang des Zahnrades zugekehrten Abtastkopf sowie eine Regelschaltung, die eine Trapezschwingung aus den Impulsen des Drehimpulsgenerators erzeugt und durch Phasenvergleich der Trapezschwingung mit Bezugsabtastimpulsen eine Regelabweichungsspannung bildet. Die von der Regelschaltung gebildete Regelabweichungsspannung wird dem Antriebsmotor zugeführt und regelt diesen so, daß seine Drehbewegung bzw. Drehzahl konstant bleibt.

Diese bekannte Drehzahlregelverrichtung bewirkt zur Feststellung des Istwerts der Drehzahl eine Mittelwertbildung über mehrere Umdrehungen und sorgt dafür, daß die Breite der Impulse des Drehimpulsgenerators konstant bleibt. Wenn daher die Antriebsrolle beispielsweise eine Exzentrizität aufweist, läßt sich auf

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diese Weise die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebsrolle nicht konstant halten. Änderungen der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit während einer einzigen Umdrehung der Tonrolle bzw. Antriebsrolle können daher auf diese Weise nicht ausgeregelt werden, so daß es nicht möglich ist, die Magnetbandgeschwindigkeit genau konstant zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die eine genauere Konstanz der Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des rotierenden Körpers ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur wiederholten Bildung von Adressensignalen bei jeder Umdrehung des rotierenden Körpers in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Drehbewegungsfeststelleinrichtung und eine Speichereinrichtung vorgesehen sind, in der Steuerdaten in Abhängigkeit von Regelabweichungen der Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Körpers bei jeder Umdrehung zuvor unter den Adressensignalen entsprechenden Adressen gespeichert worden sind, daß die Adressensignale der Speichereinrichtung zuführbar sind, woraufhin die unter der entsprechenden Adresse gespeicherten Daten ausgelesen werden, und daß die aus der Speichereinrichtung ausgelesenen Daten der Regeleinrichtung zur Regelung der Drehbewegung des rotierenden Körpers zuführbar sind.

Auf diese Weise läßt sich die Umfangsgeschwindigkeit oder Drehzahl während jeder Umdrehung des rotierenden Körpers konstant halten. Selbst wenn Unregelmäßigkeiten, wie eine Exzentrizität des rotierenden Körpers, auftreten, werden Änderungen der Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Körpers, die sich durch die.se. Unregelmäßigkeiten ergeben, ausgeglichen. Infolgedessen ist·es möglich, ein Magnetband kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit anzutreiben. Da Unregelmäßigkeiten in der Geschwindigkeit während einer Umdrehung beseitigt werden, kann die Kreisverstärkung des Regelkreises größer als bei einer bekannten Vor-

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richtung gewählt werden. Ferner entfällt ein Schwungrad für den Ausgleich von Unregelmäßigkeiten der Drehgeschwindigkeit, so daß das Gewicht der Vorrichtung entsprechend geringer ist.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Vorrichtung in der Weise, daß sie Änderungen der Umfangsgeschwindigkeit während jeder Umdrehung des rotierenden Körpers ausgleichende Daten erzeugen kann, die zuvor in einer Speicherschaltung gespeichert werden, um dann die Drehbewegung des rotierenden Körpers durch Auslesen des Speicherinhalts während der Drehung des rotierenden Körpers zu regeln.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein Teil perspektivisch dargestellt ist,

Fig. 2(a) und 2(B) Impulsdiagramme der Ausgangsimpulse von Impulsgeneratoren der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild, um die Einschreiboperation bei einer Speicherschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erläutern, wobei wieder ein Teil perspektivisch dargestellt ist,

Fig. 4 und 5 jeweils einen digitalen Schalter und einen Festwertspeicher-Einschreiber, die zum Einschreiben von Daten in die Speicherschaltung benutzt werden und

Fig. 6 einen Kurvenverlauf auf dem Bildschirm eines Oszillöskops in der Vorrichtung nach Fig. 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein Magnetband 10 zwischen einer Antriebsrolle 11 und einer Gegendruckrolle 12 ein-

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geklemmt, um es anzutreiben. Ein auf dem laufenden Band 10 aufgezeichnetes Signal wird durch einen Wiedergabekopf 13 abgetastet und - nach Verstärkung durch einen Verstärker 14 - einer nachstehend noch beschriebenen Schaltung zugeführt.

Die Antriebsrolle 11 wird von einem Motor 16 angetrieben, der eine verlängerte Läuferwelle aufweist, auf der Scheiben 17 und 18 aus magnetischem Material befestigt sind. Die Scheibe 17 ist an ihrem Umfang mit beispielsweise sechzehn Vorsprüngen in Form von Zähnen versehen. Dem Umfang der Scheibe 17 ist ein feststehender Abtastkopf 19 zugekehrt, der an seinen beiden Enden auseinanderliegende Vorsprünge aufweist, die jeweils einem von zwei benachbarten Vorsprüngen der Scheibe 17 mit einem Abstand gegenüberstehen. Der mittlere Teil des Kerns des Abtastkopfes 19 zwischen den Endvorsprüngen ist von einer Spule 20 umgeben. Die Scheibe 18 weist an ihrem Umfang einen einzigen Vorsprung auf. Auch dem Umfang dieser Scheibe 18 ist ein feststehender Abtastkopf 21 zugekehrt. Der Kern des Abtastkopfes 21 ist ebenfalls von einer Spule 22 umgeben, so daß er einen elektromagnetischen Kern bildet.

Während des Betriebs fließen in den Spulen 20 und 22 Gleichströme, Während sich die Scheiben 17 und 18 zusammen mit der Antriebsrolle 11 drehen, ändern sich die Reluktanzen jeweils zwischen den Kernen der Abtastköpfe 19 und 21 und den Scheiben 17 und 18. Infolgedessen erzeugt der Kopf 19 bei jeder Umdrehung der Scheibe 17 sechzehn Impulse a, wie sie in Fig. 2(A) dargestellt sind, und der Kopf 21 bei jeder Umdrehung der Scheibe 18 einen einzigen Impuls b, wie er in Fig. 2(B) dargestellt ist. Die Scheibe 17» der Kopf 19 und die Spule 20 sowie die Scheibe 18, der Kopf 21 und die Spule 22 bilden jeweils Impulsgeneratoren 23 und 24.

Der Aufbau der Impulsgeneratoren 23 und 24 ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. So können anstelle der Scheiben 17 und 18 mit Magneten versehene Scheiben und anstelle der Köpfe 19 und 21 Hall-Generatoren verwendet werden.

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Die Impulse a des Impulsgenerators 23 werden einem Frequenz/ Spannung-Umformer 25 und einem Eingangsanschluß eines 4-Bit-Zählers 26 zugeführt. Der Impuls b des Impulsgenerators 24 wird einem Rücksetzanschluß eines 4-Bit-Zählers 26 zugeführt. Der 4-Bit-Zähler erzeugt in Abhängigkeit vom ersten, zweiten, .... sechzehnten Impuls ein digitales Ausgangssignal, das eine binäre Adressenzahl darstellt und einer Speicherschaltung 27 als Adressensignal zugeführt wird. Der 4-Bit-Zähler wird bei jedem sechzehnten Impuls a durch einen Impuls b zurückgesetzt. Das Adressensignal stellt daher wiederholt bzw. zyklisch die erste, zweite, sechzehnte Adresse dar.

Als Speicherschaltung 27 kann ein programmierbarer Festwertspeicher in Form eines Schmelzsicherungs-Festwertspeichers mit einer Speicherkapazität von sechzehn Bits verwendet werden. In der Speicherschaltung 27 wurden zuvor - wie nachstehend noch beschrieben wird - Daten zur Korrektur von Regelabweichungen in der Geschwindigkeit des Magnetbandes 10 während einer Umdrehung der Antriebsrolle 11 in Abhängigkeit von diesen Abweichungen eingespeichert, in denen Fehlerkomponenten von Exzentrizitäten und andere Fehlerarten, die durch solche Teile, wie die Antriebsrolle 11 und die Scheiben 17 und 18 hervorgerufen werden, vorweggenommen und möglich sind.

Der Inhalt der durch die Adressensignale des 4-Bit-Zählers 26 adressierten Speicherplätze wird ausgelesen und einem Digital/ Analog-Umsetzer 28 (D/A) zugeführt. Infolgedessen werden bei jeder Umdrehung der Rolle 11 sechzehn digitale Daten bzw. Größen dem D/A-Umsetzer 28 zugeführt. Das analoge Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 28 wird mit negativem Vorzeichen einem Addierer 29 zugeführt, wo es zu einer über einen Anschluß 30 mit positivem Vorzeichen zugeführten Bezugsspannung addiert wird. Das resultierende Ausgangssignal des Addierers 29 wird dem Frequenz/Spannung-Umformer 25 als Korrekturspannung zugeführt, so daß die Kennlinie der Frequenz/Spannung-Umformung geändert wird. Die Aus-

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gangsspannung des Frequenz/Spannung-Umformers 25 wird über einen Verstärker 31 dem Antriebsrollen-Motor 16 zugeführt, um dessen Drehbewegung bzw. Drehzahl während jeder Umdrehung zu regeln. Infolgedessen wird die Drehbewegung der Antriebsrolle 11 während jeder Umdrehung so genau geregelt, daß selbst dann, wenn Unregelmäßigkeiten, wie Exzentrizitäten in Teilen, wie der Antriebsrolle 11, auftreten, das Magnetband ständig mit konstanter Geschwindigkeit läuft.

Nachstehend wird das Einschreiben bzw. Einspeichern der Steuerdaten in die Speicherschaltung 27 anhand von Fig. 3 beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszahlen in den Fig. 1 und 3 gleiche Teile.

An einen Prüfpunkt 41 der Ausgangsleitung des Wiedergabekopfes ist ein Vergleicher 42 (Diskriminator) und an einen externen Triggereingang eines Oszilloskops 43 ein Prüfpunkt 46 der Ausgangsleitung des Impulsgenerators 24 angeschlossen. Der Stecker 51 eines digitalen Schalters 50, der in Fig. 4 dargestellt ist, wird in eine IC-Fassung 44 gesteckt, die mit dem 4-Bit-Zähler 26 verbunden ist. Die IC-Fassung 44 ist so ausgebildet, daß die Anschlußstifte eines Speichers 45 in diese einführbar sind, wobei der Speicher 45 jedoch während der Einschreiboperation aus der Fassung entfernt ist. Die Anschlußstifte des Steckers 51 entsprechen in der Form denen eines IC.

Die Abweichungen der Magnetbandgeschwindigkeit von einem Sollwert, deren Ursachen beispielsweise eine Exzentrizität der Antriebsrolle 11 sind, sind nur für ein bestimmtes Magnetbandgerät charakteristisch, so daß, wenn die Steuer- bzw. Korrekturdaten einmal im Speicher 45 gespeichert sind, der Speicherinhalt nicht mehr geändert zu werden braucht. Als Speicher 45 wird hier ein Schmelzsicherungs-Festwertspeicher benutzt.

Als Magnetband 10 wird ein Normband benutzt, auf dem ein Signal mit einer vorbestimmten Frequenz (von beispielsweise 3 KHz) auf-

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gezeichnet ist. Dieses Signal wird durch den Wiedergabekopf 13 wiedergegeben. Die Frequenz des wiedergegebenen Signals wird im Vergleicher 42 mit einem Bezugssignal verglichen, und eine die Frequenzabweichungen bzw. FrequenzSchwankungen darstellende Spannung wird dem Oszilloskop 43 zugeführt.

Wenn dann eine Exzentrizität in solchen Teilen, wie der Antriebsrolle 11, auftritt, ist die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebsrolle 11 nicht konstant, so daß die Bandgeschwindigkeit vom Sollwert abweicht. Die vom Vergleicher 42 dem Oszilloskop 43 zugeführte Spannung ändert sich daher ebenfalls, so daß ein Kurvenverlauf, wie er beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist, auf dem Bildschirm des Oszilloskops 43 wiedergegeben wird. Da bei jeder Umdrehung der Antriebsrolle 11 ein einziger Impuls b vom Impulsgenerator 24 dem Oszilloskop 43 zugeführt wird, wiederholt sich der Kurvenverlauf nach Fig. 6 bei jeder Umdrehung der Antriebsrolle 11.

Die Horizontalachse oder Abszisse des Bildschirms des Oszilloskops 43 ist in gleichmäßigen Abständen mit sechzehn Eichmarkierungen "1" bis "16" versehen. Die mit den Zahlen "1" bis "16" versehenen Schaltglieder des digitalen Schalters 50 werden bei jeder Markierungszahl in Abhängigkeit von dem Betrag der durch den Kurvenverlauf dargestellten Abweichung von der Sollwert- oder Bezugslinie so eingestellt, daß der Kurvenverlauf mit der horizontalen Bezugslinie zusammenfällt.

Falls der Kurvenverlauf auf dem Oszilloskop ständig schwankt und nicht ohne weiteres visuell feststellbar ist, und zwar aufgrund äußerer Störungen, die nicht durch eine Exzentrizität der Antriebsrolle 11 verursacht werden, wird der Bildschirm des Oszilloskops mittels einer fotografischen Kamera fotografiert, deren Blende beispielsweise etwa 60 Sekunden lang geöffnet wird. Nach dem Entwickeln des Films erscheint ein Kurvenverlauf, der durch sich bei jeder Umdrehung der Antriebsrolle 11 wiederholende Schwankungen verursacht wird, als helle Linie, während ein durch eine einmalige kurzzeitige Schwankung hervorgerufener Kurvenverlauf verhältnismäßig dunkel erscheint. Anhand des hellen Kurven-

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Verlaufs kann daher der digitale Schalter 50 so eingestellt werden, daß der Kurvenverlauf korrigiert wird.

Der Stecker 51 wird danach aus der Fassung 44 herausgezogen und in eine Fassung 61 eines Festwertspeicher-Einschreibers 60 gesteckt, der in Fig. 5 dargestellt ist. Ein Speicher 45, in den Daten eingespeichert werden sollen, wird in eine Fassung 62 des Festwertspeicher-Einschreibers 60 gesteckt. Dann wird eine Schreibauslösetaste 63 des Festwertspeicher-Einschreibers 60 gedrückt und daraufhin der in den Schaltgliedern mit den Nummern "1" bis "16" des digitalen Schalters 50 gespeicherte ,Inhalt in den Speicherplätzen mit den gleichen Adressennummern wie die Nummern der Schaltglieder im Speicher 45 eingeschrieben. Die Schreiboperation ist damit abgeschlossen. Der Speicher 45, in den die Daten des digitalen Schalters 50 auf diese Weise übertragen worden sind, wird aus dem Festwertspeicher-Einschreiber 60 herausgezogen und in die Fassung 44 gesteckt. Der Vergleicher 42 und das Oszilloskop 43 werden von den Prüfpunkten 41 und 46 abgeschaltet, und damit ist der Abgleich des magnetischen Aufzeichnungs-Wiedergabe-Geräts abgeschlossen.

Da die Abweichungen der Bandgeschwindigkeit, die durch Ungenauigkeiten, wie eine Exzentrizität der Antriebsrolle 11, verursacht werden, nur für ein bestimmtes Magnetbandgerät charakteristisch sind, wird die beschriebene Dateneinschreiboperation für den Speicher 45 jedes Magnetbandgeräts individuell ausgeführt.

Das Magnetbandgerät kann zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Tonsignalen oder Bildsignalen geeignet sein. Ferner ist die Erfindung auch zur Regelung der Drehzahl eines Plattentellers eines Plattenspielers oder eines Platten-Aufzeichnungsgeräts geeignet. "·"'--

Anstelle des 4-Bit-Zählers 26, der Speicherschaltung 27, des D/A-Umsetzers 28 und des Frequenz/Spannung-Umformers 25 kann auch ein Mikrocomputer verwendet werden, der die Operationen

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dieser Bauteile ausführen kann. Ferner kann ein Mikrocomputer, der alle Funktionen, wie das Betrachten des Oszilloskops 43, das Einstellen des digitalen Schalters 50 und das Einschreiben (Programmieren) durch den Festwertspeicher-Einschreiber 60 ausführen kann, anstelle dieser Bauteile verwendet werden.

Mittels der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist es möglich, Unregelmäßigkeiten in der Umfangsgeschwindigkeit eines rotierenden Körpers, z.B. einer Antriebsrolle oder Welle, während jeder Umdrehung zu beseitigen. Ferner können die Stabilisierung einer Drehbewegung bzw. Drehzahl durch eine Erhöhung der Kreisverstärkung des Regelkreises verbessert und andere Unregelmäßigkeiten in der Drehbewegung stark vermindert werden. Wegen der hohen Regelgenauigkeit kann darüber hinaus ein Schwungrad oder dergleichen, wie es häufig zur Drehzahlstabilisierung benutzt wird, entfallen, so daß sich das Gewicht des gesamten Geräts erheblich verringert.

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Leer seife

Claims

Patentanwälte Reiche! u. Reichel 6 Frankfurt a. M. 1 Farkstraße 13 9601 VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama, Japan Patentansprüche

1.!Vorrichtung zum Regeln der Drehbewegung eines rotierenden Körpers mit einer Einrichtung zum Feststellen der Drehbewegung des rotierenden Körpers und einer Regeleinrichtung zur Bildung eines Steuersignals aus dem Ausgangssignal der Drehbewegungsfeststelleinrichtung und zum Regeln der Drehbewegung des rotierenden Körpers,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (26) zur wiederholten Bildung von Adressensignalen bei jeder Umdrehung des rotierenden Körpers in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Drehbewegungsfeststelleinrichtung (23, 24) und eine Speichereinrichtung (45) vorgesehen sind, in der Steuerdaten in Abhängigkeit von Regelabweichungen der Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Körpers bei jeder Umdrehung zuvor unter den Adressensignalen entsprechenden Adressen gespeichert worden sind, daß die Adressensignale der Speichereinrichtung zuführbar sind, woraufhin die unter der entsprechenden Adresse gespeicherten Daten ausgelesen werden, und daß die aus der Speichereinrichtung ausgelesenen Daten der Regeleinrichtung zur Regelung der Drehbewegung des rotierenden Körpers zuführbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegungsfeststelleinrichtung eine erste Impulserzeugungseinrichtung (23) zur Erzeugung mehrerer erster Impulse in Abhängigkeit von der Drehbewegung des rotierenden

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Körpers (11) und eine zweite Impulserzeugungseinrichtung (24) zur Erzeugung eines einzigen zweiten Impulses "bei Jeder Umdrehung des rotierenden Körpers aufweist und daß die AdressensignalMldungseinrichtung einen N-Bit-Zähler (26) aufweist (wobei N eine ganze Zahl ist), dem über einen Eingangsanschluß die ersten Impulse der ersten Impulserzeugungseinrichtung (23) und über einen Rücksetzanschluß der zweite Impuls von der zweiten Impulserzeugungseinrichtung (24) zuführbar sind und der Adressensignale erzeugt, die den ersten Impulsen entsprechen und bei jedem zweiten Impuls wiederholt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegungs-Regeleinrichtung einen Digital/Analog-Umsetzer (28) zum Umsetzen der digitalen Größe der aus der Speichereinrichtung ausgelesenen Daten in eine analoge Größe, eine Einrichtung (30) zum Zuführen einer Bezugsspannung, eine Einrichtung (29) zum Addieren der Ausgängsgröße des Digital/Analog-Umsetzers und der Bezugsspannung und eine Einrichtung (25) zur Bildung des Steuersignals aus dem Ausgangssignal der Drehbewegungsfeststelleinrichtung und dem Ausgangssignal der Addiereinrichtung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (45) einen programmierbaren Festwertspeicher aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die in einer Wiedergabevorrichtung mit einem Motor für den Drehantrieb des rotierenden Körpers zum Antreiben eines Aufzeichnungsträgers und einer Einrichtung zur Wiedergabe von auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Signalen verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,

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daß in der Speichereinrichtung (45) Daten gespeichert sind, die allen Geschwindigkeitsabweichungen entsprechen, die beim Abspielen des Aufzeichnungsträgers, auf dem ein Bezugssignal aufgezeichnet worden ist, festgestellt wurden.

Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in der Speichereinrichtung (45) mittels einer Einrichtung (50) zur zwischenzeitlichen Akkumulierung von Daten in Abhängigkeit von Geschwindigkeitsabweichungen unter Adressen, die den Adressen der Speichereinrichtung entsprechen, und mittels einer Einrichtung (60) zum Einschreiben der akkumulierten Daten in die Speichereinrichtung gespeichert worden sind.

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