DE3015005C2 - Verschiebevorrichtung für einen Tangential-Abtastarm eines Audio- oder Video-Plattenwiedergabegerätes - Google Patents
Verschiebevorrichtung für einen Tangential-Abtastarm eines Audio- oder Video-PlattenwiedergabegerätesInfo
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Description
angetrieben, welcher an einem Grundrahmen 26 befestigt ist Der Tragkörper 16 ist vorzugsweise mit drei
Rollen 28a, 286 und 28c versehen, die an den Seitenabschnitten angebracht sind. Die Rollen 28a und 286 rollen
auf einer Führungsschiene 30a ab, während die Rolle 28c auf einer anderen Führungsschiene 306 abrollt Die
Führungsschienen 30a und 306 sind mit Abstand parallel zueinander angeordnet und sind am Grundrahmen 26
auf nicht dargestellte Weise befestigt. Die Rollen 28a und 286 sind am Umfang mit einem U- oder V-förmigen
Einschnitt versehen und sitzen so auf der einen Führungsschiene 30a auf, daß der Tragkörper 16 beim Abrollen
durch die Führungsschiene 30a parallel zu deren Längserstreckung geführt wird.
Andererseits besitzt die Rolle 28c eine ebene Umfangsfläche, die auf der anderen Führungsschiene 306
aufliegt An der Unterfläche des Tragkörpers 16 ist ein Permanentmagnet 32 befestigt, der einem am Grundrahmen
26 parallel zu den Führungsschienen 30a und 306 angebrachten Magnetstab 34 gegenüberliegt Um
den Magnetstab 34 ist eine Spule 36 angebracht Die Rolle 28c ist an einer Drehwelle 38 eines Gleichstromgenerators
40 angebracht, welcher an dem Tragkörper 16 befestigt ist, so daß eine Drehung der Rolle 28c den
Gleichstromgenerator 40 zur Erzeugung einer Gleichspannung anregt Die Größe dieser Gleichspannung ist
proportional zur Umdrehungsgeschwindigkeit der Rolle 28c und damit zur Geschwindigkeit des Stützkörpers
16. Der von dem Magnetpol des Permanentmagneten 32 erzeugte Magnetfluß tritt durch die Spule 36 so in den
Magnetstab 34 ein, daß der Magnet 32 und die Spule 3C
einen elektromagnetischen Linearmotor bilden, der den Tragkörper 16 zur Bewegung längs der Führungsschienen
30a und 306 antreibt, wobei die Rollen 28a, 286 und 28c auf den Führungsschienen 30a bzw. 306 ablaufen.
In Fig.3 ist ein Abweichungsdetektor skizziert, der
an dem Tragkörper 16 zum Erfassen einer Abweichung der Winkeüage des Abtastarmes 10 mit Bezug auf den
Tragkörper 16 angebracht ist. Der Abweichungsdetektor enthält eine fest mit der Armwelle 15 verbundene
Blende SH, die einen länglichen Schlitz SL besitzt, welcher zwischen einer Lampe L und zwei Photosensoren
Ph 1 und PH 2 bewegbar ist Statt der Lampe L kann auch eine Leuchtdiode vorgesehen werden. Die von der
Lampe L (oder gegebenenfalls von der Leichtdiode) ausgesandten Lichtstrahlen werden durch die Blende
SH so moduliert, d. h. verdeckt oder freigegeben, daß die Widerstandswerte der Photosensoren PHX und
PH 2 sich je nach der Winkelstellung des Abtastarmes 10 mit Bezug auf den Tragkörper 16 ändern.
F i g. 4 stellt eine Servosteuerschaltung zur Steuerung der Verschiebevorrichtung dar, die das Ausführen der
Aufsetz-, Spiel- und Rückstellvorgänge erlaubt, je nach den von Hand eingeleiteten Start-, Halte- und Wiederholbefehlen.
Die von Hand eingegebenen Befehle werden einer Betriebssteuerung 42 zugeführt, die andererseits
auch Informationen über den Plattendurchmesser von einer (nicht gezeigten) Einrichtung erhält. Die Betriebssteuerung
42 erzeugt an einem Ausgang ein Aufsetzsignal, wenn von Hand ein Startbefehl eingegeben
ist Das Aufsetzsignal hält an, bis der Abtastarm 10 die Umfangskante (die Einführungsrille) einer auf dem
Drehtisch aufgelegten Schall- oder Bildplatte erreicht. An dem anderen Ausgang der Betriebssteuerung 42
wird ein Rückstellsigm' erzeugt entweder wenn der
Arm 10 das Ende der Plattenrille (die Abschaltrille) erreicht oder wenn ein von Hand eingegebenes Haltsignal
an die Betriebssteuerung 42 angelegt wird. Das Rückstellsignd
hält an, bis der Abtastarm 10 zur Ruhestellung zurückgekehrt ist. Das Aufsetz- und das Rückstellsignal
werden jeweils an Schalter 44 bzw. 46 angelegt, die die zugehörigen Schaltungen schließen. Der Schalter
44 schließt den Stromkreis für eine Relaisspule RL 1, durch die ein Schaltkontakt rl\ betätigt wird, während
der Schalter 46 den Erregungskreis für eine Relaisspule RL2 schließt, durch welche ein Kontakt rk betätigt
ίο wird. Diese Relaiskontakte rl\ und rh liegen parallel zu
Widerständen R 1 bzw. R 2, die an einer Seite an der positiven Versorgungsspannung + Vs liegen, während
die anderen Enden der Widerstände R 1, R 2 jeweils über die Photosensoren PH1 bzw. PH 2 mit der negativen
Versorgungsspannung — Vs verbunden sind. Auf
diese Weise ist eine Brückenschaltung hergestellt
Die Verbindungsstelle /1 zwischen dem Widerstand R 1 und dem Photosensor PH1 ist über einen Widerstand
R 3 mit dem positiven Eingang eines Operations-Verstärkers OPX verbunden. Die Verbindungsstelle /2
zwischen dem Widerstand R2 und dem Photosensor PH 2 ist über einen Widerstand R 4 mit dem negativen
Eingang des Operationsverstärkers OfI verbunden. Der positive Eingang des Operationsverstärkers OPX
liegt über einen Widerstand R 5 an Erde. Der Ausgang des Operationsverstärkers OfI ist mit den Basisanschlüssen
von Transistoren 01 und O 2 verbunden, die
einen Gegentaktverstärker bilden. Dieser Gegentaktverstärker ist mit einer Spannungsversorgung + V« und
— Vss versehen. Die Emitteranschlüsse der Transistoren
Q Ϊ und Q 2 sind an einer Verbindungssteile /3 miteinander
verbunden, die den Ausgang des Gegentaktverstärkers bildet und wiederum mit einem Ende der Spule
36 des elektromagnetischen Linearmotors verbunden ist Die andere Seite der Spule 36 ist geerdet Der Ausgangspunkt
/3 ist über einen Rückkoppeiwiderstand R 6 mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers
OP1 verbunden. Der positive Eingang des Operationsverstärkers
OP1 ist wiederum über einen Widerstpnd
R 7 mit dem Ausgang eines weiteren Operationsverstärkers Of 2 verbunden. Der positive Eingang dieses
Operationsverstärkers Of 2 ist geerdet und mit einem Ausgang des Generators 40 verbunden, der an dem
Tragkörper 16 angebracht ist, während der negative Eingang des Operationsverstärkers Of 2 über einen
Rückkoppelwiderstand RS mit seinem Ausgang und über einen Widerstand R9 mit dem anderen Ausgang
des Generators 40 verbunden ist. Wie bereits erwähnt, erzeugt der Generator 40 an seinen Ausgängen eine der
Drehgeschwindigkeit seiner Drehwelle 38 und damit der Rolle 28c proportionale Gleichspannung. Dai.iit
wird eine sich mit der Geschwindigkeit des Abtastarmes i0 ändernde Gleichspannung über einen Widerstand
R 7 auch dem positiven Eingang des Operntionsve'iStärkers OP1 zugeführt.
Wenn im Betrieb ein von Hand eingegebener Aufsetzbefehl an die Betriebssteuerschaltung 42 angelegt
wird, wird zunächst über den Schalter 44 und das Relais
RL 1 der Relaiskontakt rl\ geschlossen, so daß eine Spannung V1 zwischen den Verbindungsstellen /1 und
/2 besteht, die wiederum den Eingängen des Operationsverstärkers OfI zugeführt wird. Die Ausgangsspannung
des Operationsverstärkers OfI wird durch den Gegentaktvers..Srker aus den Transistoren Q 1 und
Q 2 verstärkt und dann der Wicklung 36 zugeführt, wodurch der Tragkörper 16 mit dem daran befestigten
Abtastarm 10 so von seiner Ruhestellung zum Drehtisch 20 hin bewegt wird, daß sich die Aufsetzbewegung er-
gibt. Gleichzeitig wird die Spannung Vi durch eine
Spannung vom Operationsverstärker OP 2 überlagert und abgeschwächt, wobei diese Spannung proportional
zur Geschwindigkeit des Tragkörpers 16 ist, so daß der Tragkörper 16 auf diese Weise abgebremst wird und ein
Überlauten des gewünschten Aufsetzpunktes verhindert wird. Wenn das Abtastkapselgehäuse 12 an der
Umfangskante einer auf dem Drehtisch 20 aufgelegten Schall- oder Bildplatte angelangt ist, beendet die Betriebssteuerung
42 die Erregung der Relaiswicklung RL 1 über den Schalter 44, so daß der Relaiskontakt H1
abfällt und die Spule 36 nicht weiter erregt wird. Dann wird der Abtastarm 10 zum Drehtisch 20 hin abgesenkt,
bis die Abtasteinrichtung, z. B. bei Schallplatten die Abtastnadel, mit der Aufzeichnungsfläche (der Plattenrille)
des Aufzeichnungsmediums auf dem Drehtisch 20 in Eingriff kommt, wodurch das Abspielen eingeleitet wird.
Wenn während des Abspielvorganges eine Abweichung de» Äuiasiamies 50 um einen Winkel Θ, von der senkrecht
zur Vorschubrichtung des Tragkörpers 16 liegenden Normalwinkelstellung auftritt infolge der Vorwärtsbewegung
der an dem Ende des Armes 10 angebrachten Abtasteinrichtung, beispielsweise der (nicht
gezeigten) Abtastnadel in bezug auf das Aufzeichnungsmedium, dann erscheint eine zum Winkel Θ, proportionale
Spannung zwischen den Verbindungsstellen /1 und /2, die durch den Operationsverstärker OPl und den
Gegentaktverstärker aus den Transistoren O 1 und Q 2 verstärkt und dann der Spule 36 zugeführt wird, wodurch
der Tragkörper 16 so bewegt wird, daß der Winkel
Θ, zu einem Winkel θα verringert wird. Damit werden
der Abtastarm 10 und der Tragkörper 16 zusammen zur Drehtischwelle 22 hin bewegt. Wenn die Betriebssteuerung 42 entweder das Ende der Aufzeichnung entdeckt
(die Nadel in die Abschaltrille einläuft) oder ein von Hand eingegebener Stoppbefehl aufgenommen
u/ir/4 i»rrf»CTt CiA iiKör Aon CpKoltör AU Aio Di»loictwi/-»Hnrtrr
RL 2, so daß der Kontakt r/2 geschlossen wird, wobei die
Spule 36 in umgekehrter Richtung erregt wird, um den Stützkörper 16 und damit den Arm 10 in die Ruhestellung
zurückziehen.
Die Wirksamkeit der Regelschaltung aus Linearmotor und Servosteuerschaltung nach Fig.4 wird nun anhand
der Darstellung in F i g. 5 näher erläutert
Wenn der Abtastarm 10 von der Normallage um einen Winkel Θ, abweicht, wird diese Winkelabweichung
Θ, mit einem Umwandlungskoeffizienten Kv in eine
Spannung V1 gewandelt. Diese Spannung V1 wird wiederum
in einen Strom / gewandelt mit einem Wandlungskoeffizienten gm und zwar mittels des Operations- so
Verstärkers OP 1 und des Gegentaktverstärkers aus den
Transistoren Q 1 und Q 2. Der Strom / wird mit einem Wandlungskoeffizienten K^ mittels des Linearmotors in
eine Kraft F gewandelt. Diese Kraft Fwird wiederum in eine Geschwindigkeit ν des Tragkörpers 16 mit einem
Wandiungskoeffizienten MMs gewandelt, wobei M die Gesamtmasse aller sich mit dem Tragkörper 16 bewegenden
Teile und sdie Laplace-Konstante darstellt. Die
Geschwindigkeit ν des Tragkörpers 16 ergibt den resultierenden
Winkel θο des Abtastarmes 10 mit Bezug auf
den Tragkörper 16. Die Geschwindigkeit ν des Tragkörprs
16 wird durch den Generator 40 mit einem Wandlungskoeffizienten Ks in eine Spannung V2 gewandelt,
die mit negativer Polarität der Spanung Vi überlagert
wird.
Der Schleifengewinn θ/θο dieses Regelsystems
kann nun durch folgende Gleichung (1) ausgedrückt
s2 + | K, | gmKf | |
0ο | M | ||
0, | Kvgm | ||
Setzt man nun
ωπ
1 /K, ■ gm ■ Kf j. _ Kj_
V M ' < 2
■ gm ·
so kann man die Gleichung (1) in die folgende Gleichung
(2) wandeln:
ω η
Θ,
s2+ 2 ζωπΞ + ωη2
Wie dem Fachmann bekannt, ist ein Regelsystem, wie es durch die Gleichung (2) ausgedrückt wird, ein Regelsystem
der zweiten Ordnung, wobei /das Dämpfungsverhältnis darstellt. Der durch θο/θ, ausgedrückte
Schleifengewinn nimmt je nach der Veränderung des Dämpfungsverhältnisses /verschiedene Werte an. Normalerweise
wird der Wert des Dämpfungsverhältnisses vorzugsweise in die Nähe eines kritischen Dämpfungswertes gebracht, d. h. / liegt im Bereich von 1//2 bis 1.
Die enVihnten Koeffizienten M, Kv, gm, Kr werden
durch die Gesamtanordnung einschließlich Abweichungsdetektor, Steuerschaltung, Linearmotor-Anordnung,
Vorschubeinrichtung und Abtastarm 10 bestimmt. Der Wandlungskoeffizient Ks kann durch Auswahl der
Eigenschaften des Generators 40 so bestimmt werden, daß das Dämpfungsverhältnis / in dem erwähnten Bereich
liegt.
Es ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung, daß der Tragkörper 16 glatt und genau ohne uner
wünschtes Überfahren vorgeschoben werden kann infolge der durch den Generator 40 und der Servokontrollschaltung
nach F i g. 4 erzeugten Bremswirkung.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verschiebevorrichtung für einen Tangential-Abtastarm
eines Audio- oder Video-PIattenwiedergabegerätes mit zwei mit Abstand parallel zueinander
verlaufenden stationären Führungsschienen,
mit einem Tragkörper für den Abtastann, der mit Rollen auf den Führungsschienen geführt ist,
mit einer mit einem Aufsetz-, einem Rückstell- und einem Abweichungssignal beaufschlagbaren Steuerschaltung, deren Ausgangssignal einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung zugeführt ist, um den Tragkörper längs den Führungsschienen zu verschieben, und
mit einem Tragkörper für den Abtastann, der mit Rollen auf den Führungsschienen geführt ist,
mit einer mit einem Aufsetz-, einem Rückstell- und einem Abweichungssignal beaufschlagbaren Steuerschaltung, deren Ausgangssignal einer elektromagnetischen Antriebseinrichtung zugeführt ist, um den Tragkörper längs den Führungsschienen zu verschieben, und
mit einem am Tragkörper angeordneten Abweichungsdetektor zur Erfassung einer Auslenkung des
Abtastanns aus einer in bezug auf den Tragkörper vorgegebenen Sollage und zur Zurückführung eines
entsprechenden Ausgangssignals an die Steuerschaltung, um eine Verkleinerung der erfaßten Auslenkung
zu bewirken,
dadurch gekennzeichnet, daß am Tragkörper (16) ein Geschwindigkeitsfühler (40) vorgesehen
ist, dessen der Verschiebegeschwindigkeit des Tragkörpers (16) entsprechendes Ausgangssignal
über eine elektrische Bremsschaltung (OP2, Rl,
R 8, R 9) der Steuerschaltung (OP1, Qi, Q 2, R 6,
R 5) zugeführt ist, um deren die elektromagnetische Antriebseinrichtung (32, 34, 36) beaufschlagendes
Ausgangssignal zu vermindern und so den Tragkörper (16) zu bremsen.
2. Verschiebevorrichiung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß d r Geschwindigkeitsfühler einen Gleichstromgenerator (40) umfaßt, dessen
Drehwelle (38) mit einer der Rollen {28c) verbunden ist, um so als Ausgangssignal eine der Drehgeschwindigkeit
der Rolle (28c) proportionale Gleichspannung zu erzeugen.
3. Verschiebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Bremsschaltung
(OP2, R7,R8,R9)gemeinsam mit einem
Ausgang des Abweichungsdetektors (L, SH, PHi, R 1, PH2, R2) an einem Eingang der Steuerschaltung
(OP 1, Qi, Q2, R 5, R 6) angelegt ist, um die
vom Gleichstromgenerator (40) erzeugte Gleichspannung dem Abweichungssignal zu überlagern.
4. Verschiebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abweichungsdetektor
eine am Tragkörper (16) befestigte Lichtquelle (L) und eine am Tragkörper (16) angebrachte Photoempfängeranordnung
(PH 1, PH2, R 1, R 2) umfaßt,
zwischen denen eine mit dem Abtastarm (14) verbundene und mit einem Schlitz (S, L) versehene
Slende (S, H) so angeordnet ist, daß die durch den Schlitz (S, L) der Blende (S, H) hindurchgehende
Lichtstrahlen der Lichtquelle (L) die Photoempfängeranordnung (PH 1, PH 2, Ri, R 2) beaufschlagen.
5. Verschiebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoempfängeranordnung
zwei Photosensoren (PHi; PH2) mit vom auffallenden Licht abhängigen Widerstandswerten
aufweist, die über je einen Widerstand (R 1 bzw. R 2) mit einer Versorgungsspannungsquelle (VS) verbunden
sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschiebevorrichtung
für einen Tangential-Abtastarm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 29 17 154 ist
eine gattungsgemäße Verschiebevorrichtung beschrieben, die ein Verschieben des Abtastarms aus seiner Ruhestellung
in die Aufsetzstellung, während des Abtastens eines Aufzeichnungsmediums, beispielsv. eise einer
Schall- oder einer Bildplatte, und nach Beendigung des Abtastvorgangs zurück in die Ruhestellung bewirkt, so
daß der Abtastarm alle für den Wiedergabebetrieb erforderlichen Bewegungen ausführen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verschiebevorrichtung zu schaffen, die eine
glatte und stoßfreie Bewegung des Abtastarms ermöglicht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
Durch den erfindungsgemäß am Tragkörper vorgesehenen Geschwindigkeitsfühler wird ein Rückkopplungssignal
erzeugt, das über die elektrische Bremsschaltung so auf die Steuerschaltung einwirkt daß es zu
einer Verminderung des die elektromagnetische Antriebseinrichtung beaufschlagenden Ausgangssignals
der Steuerschaltung kommt Hierdurch wird eine sehr exakte Verstellung des Abtastarms ohne ruckartige Bewegungen
ermöglicht, wobei insbesondere auch ermöglicht wird, daß der Abtastarm die Endpunkte seiner Bewegung
nicht überläuft, sondern mit allmählich abnehmender Geschwindigkeit und dadurch ebenfalls ruckfrei
in die jeweiligen Endlagen gebracht. Die vorliegende Erfindung schafft also eine exakt steuerbare Verschiebevorrichtung,
die eine besonders weiche Verstellung des Abtastarms ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgen.:' anhand der Zeichnung
näher erläutert; in der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Querschnittsdarsieilung einer linearen
Abtastarm-Anordnung,
Fi g, 2 eine Draufsicht auf die Linear-Abtastarm-Anordnung
nach F i g. 1,
Fig.3 eine perspektivische Skizze mit einer Abweichungs-Erfassungsanordnung,
die an einem Teil der Anordnung nach F i g. 1 aufgebaut ist,
Fig.4 ein Schaltdiagramm mit einer Servo-Steuerschaltung
zur Steuerung der linearen Abtastarm-Anordnung nach F i g. 1 und 2, und
so Fig.5 ein Blockschaltbild einer dem Gesamtsystem
nach F i g. 4 äquivalenten Regelschaltung.
In der in F i g. 1 und 2 dargestellten linearen Abtastarm-Anordnung
ist ein Abtastarm 10 enthalten, der an einem Ende ein Gehäuse 12 für eine Abtastkapsel enthält.
Der Abtastarm 10 ist vertikal schwenkbar in einem Mittelabschnitt an einem Armhalter 14 befestigt. Der
Armhalter 14 sitzt auf einer Armwelle 15, die wiederum horizontal schwenkbar an einen Tragkörper 16 befestigt
ist. Der Abtastarm 10 ist an dem dem Kapselgehäuse 12 gegenüberliegenden Ende mit einem Gegengewicht
18 versehen, dessen Lage von Hand so eingestellt werden kann, daß ein Gewichtsausgleich erfolgt. Bei
einem Schallplattenspieler ist eine (nicht gezeigte Abtastkapsel in das Kapselgehäuse 12 eingesetzt und enthält
eine Nadel, die in Berührung mit der Aufzeichnungsfläche einer Schallplatte steht, die auf einen Drehtisch
20 aufgelegt ist. Dieser Drehtisch 20 wird zur Drehung über eine Drehtischwelle 22 durch einen Motor 24
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