DE3030861C2 - - Google Patents
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- Control Of Multiple Motors (AREA)
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs
anordnung mit zwei Steuerschaltern, insbesondere zum Steuern
der zwei Antriebsmotoren eines Video-Magnetband-Aufzeich
nungs- und Wiedergabegerätes, bei der die Steuerschalter aus
einer Gleichstromquelle versorgt werden und bei der ein
Impulsoszillator zum Erzeugen von Steuerimpulssignalen, die
den Steuerschaltern zu deren Beeinflussung zugeführt werden,
vorgesehen ist, mit einer Phasensteuereinrichtung zwischen
dem Impulsoszillator und den Steuerschaltern zum Steuern der
Phasen von Steuerschaltereingangssignalen derart, daß die
Phasensteuereinrichtung Signale abgibt, durch die die Ein
schaltphasen der Steuerschalter grundsätzlich zeitlich ge
geneinander versetzt sind.
Bei einer bereits in Erwägung gezogenen Steuerschaltein
richtung für Video-Magnetband-Aufzeichnungs- und Wiederga
begeräte (video tape recorder) VTR werden sowohl Steuer
schalter für einen Gleichstrom-Kopfradantriebsmotor als auch
für einen Gleichstrom-Bandantriebsmotor benutzt, um diese
Motoren zu steuern. Dabei werden Pulsbreitenmodulatorschal
tungen sowohl für den Kopfradantriebsmotor als auch für den
Bandantriebsmotor verwendet. Dazu werden den Pulsbreitenmo
dulatorschaltungen Trägerimpulssignale, die die gleiche
Frequenz, jedoch zueinander entgegengesetzte Phasen haben,
zugeführt. Die Trägerimpulssignale werden derart beeinflußt,
daß sie Modulationen durchführen, wozu ihre Tastverhältnisse
in Abhängigkeit von den Drehzahlen und/oder Phasen der je
weiligen Gleichstrommotoren variiert werden. Die Ausgangs
signale der Pulsbreitenmodulatorschaltungen werden als Ein-
und Ausschaltsignale für die betreffenden Steuerschalter
verwendet. Die Ausgangssignale der Steuerschalter werden
über Tiefpaßfilter dem Kopfradantriebsmotor bzw. dem Band
antriebsmotor als Antriebsströme zugeführt. In diesem Fall
werden die Steuerschalter jeweils mit Gleichstrom aus einer
gemeinsamen Gleichstromquelle versorgt.
Es sei angenommen, daß die Impulsströme, die durch die bei
den Steuerschalter fließen, mit Ia und Ib und deren Tastver
hältnisse mit Da bzw. Db bezeichnet werden und daß die
Scheitelwerte der Impulsströme Ia und Ib gleich sind. Nach
dem oben Ausgeführten werden die beiden Impulsströme Ia
und Ib, während die Trägerimpulssignale, die den beiden
Pulsbreitenmodulatorschaltungen zugeführt werden, die glei
che Phasenlage haben und falls die Tastverhältnisse Da und
Db der Impulsströme Ia und Ib jeweils 50% betragen, eine
vollkommen gleiche Impulsform, wie in Fig. 1A und Fig. 1B
gezeigt, haben. Dementsprechend hat ein Summenstrom Ia + Ib,
der aus einer gemeinsamen Gleichstromquelle fließt, einen
Scheitelwert, der den zweifachen Wert jedes der Impulsströ
me Ia und Ib ausmacht, vergl. Fig. 1C.
Für den Fall, daß das Tastverhältnis Da des Impulsstromes
Ia 50% beträgt, während das Tastverhältnis Db des Impuls
stromes Ib 70% beträgt, vergl. Fig. 2A und Fig. 2B, nimmt
der Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleich
stromquelle fließt, ebenfalls einen Scheitelwert an, der
das Doppelte des Scheitelwertes jedes der Impulsströme Ia
und Ib, wie in Fig. 2C gezeigt, beträgt.
Für den Fall, daß das Tastverhältnis Da des Impulsstromes
Ia 30% und das Tastverhältnis Db des Impulsstromes Ib 70%
beträgt, vergl. Fig. 3A und Fig. 3B, wird der Summenstrom
Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle fließt,
zu einem Impulsstrom, der wiederum einen Scheitelwert hat,
der den zweifachen Wert jedes der Impulsströme Ia und Ib
ausmacht, vergl. Fig. 3C.
Aus den oben gemachten Ausführungen geht hervor, daß dann,
wenn die Trägerimpulssignale, die den Pulsbreitenmodulator
schaltungen zugeführt werden, die gleiche Phasenlage haben,
der absolute Wert des Differentialkoeffizienten bei der
Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke des Impulsstromes,
der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle fließt, groß wird,
womit eine unerwünscht große Störabstrahlung entsteht. Des
weiteren besteht der Nachteil, daß nachdem der Scheitelwert
des Impulsstroms, der aus der gemeinsamen Gleichstromquelle
fließt, den zweifachen Wert jedes der Impulsströme Ia und Ib
ausmacht, der Betriebswirkungsgrad der gemeinsamen Gleich
stromquelle entsprechend niedrig ist.
Aus der US-PS 37 07 659 ist bereits eine Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art und gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 bekannt.
Aus der DE-AS 20 20 272 ist eine Einrichtung zur Drehzahl
regelung der Spulenantriebsmotore eines Magnetbandaufzeich
nungsgerätes bekannt, die eine Impulsbreitenmodulatorschal
tung für den Antrieb der Spulenantriebsmotore enthält. In
dieser bekannten Schaltungsanordnung sind ein Sägezahngene
rator und ein Pegelkomparator vorgesehen, wobei der Säge
zahngenerator mit einer ersten Eingangsklemme des Pegelkom
parators verbunden ist und einer zweiten Eingangsklemme des
Pegelkomparators ein Pegelsignal, das ein Drehzahlistwert
signal ist, zugeführt wird. Der Pegelkomparator erzeugt
hierbei die Eingangssignale für einen den beiden Motoren
gemeinsamen Steuerschalter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige
Schaltungsanordnung zu schaffen, die einen einfachen und
damit wenig störanfälligen sowie kostengünstigen Aufbau hat,
eine unerwünschte Störabstrahlung wirksam vermeidet und die
Belastung einer gemeinsamen Stromquelle zur Verbesserung des
Betriebswirkungsgrades niedrig hält.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine
Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art und gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, die durch die in
dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale charakterisiert ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsart der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung ist durch das in Patentanspruch 2 ange
gebene Merkmal gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung löst die eingangs genannten auf
tretenden Probleme mittels einer einfachen und damit wenig
störanfälligen und ebenso kostengünstigen neuen Schaltungs
anordnung.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der
in der Zeichnung Fig. 4-Fig. 9 dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild - teilweise als Blockschaltbild
ausgeführt - für ein Ausführungsbeispiel für eine
Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 bis 9 zeigen Impulsdiagramme zur Erläuterung der Ar
beitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 für
die vorliegende Erfindung.
Fig. 4 zeigt, wie bereits erläutert, das Schaltbild - teil
weise als Blockschaltbild ausgeführt - eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung. In die
sem Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Schal
tungsanordnung zur Steuerung eines Kopfradantriebsmotors
und Auf
zeichnungs- und Wiedergabegerätes (video tape recorder) VTR
benutzt.
In Fig. 4 bezeichnen M 1 und M 2 einen Kopfradantriebsmotor
bzw. einen Bandantriebsmotor und SW 1 und SW 2 Steuerschalter
für den Kopfradantriebsmotor M 1 bzw. den Bandantriebsmotor
M 2. Diese Steuerschalter SW 1 und SW 2 werden aus einer gemein
samen Gleichstromquelle +B mit Gleichstrom versorgt. Es
sind ein erster und ein zweiter Pulsbreitenmodulator K 1 bzw.
K 2, die jeweils aus einem ersten bzw. zweiten Integrator
IT 1 bzw. IT 2 und einem ersten bzw. zweiten Pegelkomparator
CM 1 bzw. CM 2 bestehen, vorgesehen. Desweiteren ist ein Si
gnalgenerator SG vorgesehen, der zwei Trägerimpulssignale
erzeugt, die eine Phasendifferenz von ungefähr 180° und die
gleiche Frequenz, beispielsweise die gleiche Frequenz wie
die Horizontal-Ablenkfrequenz eines Fernsehsignals in dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, haben und die jeweils den
Pulsbreitenmodulatoren K 1 bzw. K 2 zugeführt werden. Dieser
Signalgenerator SG besteht aus einem Impulsoszillator OS,
der ein rechteckförmiges erstes Impulssignal S 1 erzeugt,
das eine Frequenz gleich der Horizontal-Ablenkfrequenz und
ein Tastverhältnis oder eine Impulsdauer von 50% (wie in
Fig. 5A gezeigt) hat, und aus einem Inverter IV zur Phasen
invertierung des rechteckförmigen ersten Impulssignals S 1.
Das rechteckförmige erste Impulssignal S 1 aus dem Impuls
oszillator OS wird dem ersten Integrator IT 1, der aus einem
ersten Widerstand R 1 und einem ersten Kondensator C 1 be
steht, zugeführt, um es in ein dreieckförmiges zweites Im
pulssignal S 2 umzuformen, vergl. Fig. 5B. Dieses dreieckför
mige zweite Impulssignal S 2 wird einem der beiden Eingänge,
beispielsweise der nichtinvertierenden Eingangsklemme, des
ersten Pegelkomparators CM 1 zugeführt, dem außerdem über
eine andere Eingangsklemme t 1 oder seinen invertierenden
Eingang ein Rotationserkennungssignal S 3 (vergl. Fig. 5B),
geliefert vom Kopfantriebsmotor M 1, zugeführt wird. Daraus
ergibt sich, daß der erste Pegelkomparator CM 1 die Pegel
der beiden Signale miteinander vergleicht und anschließend
ein Steuerschaltereingangssignal S 4 erzeugt, dessen Tast
verhältnis in Abhängigkeit von der Drehzahl des Kopfrad
antriebsmotors M 1 variiert wird, vergl. Fig. 5C. Dieses
Steuerschaltereingangssignal S 4 wird dem ersten Steuer
schalter SW 1 als Steuerschalter-Steuersignal zugeführt, wo
durch ein rechteckförmiges Steuerschalterausgangssignal S 5
gewonnen wird, das mit dem phasenkonvertierten Signal des
rechteckförmigen Steuerschaltereingangssignals S 4 korre
spondiert, vergl. Fig. 5D. Dieses Steuerschalterausgangssig
nal S 5 wird anschließend einem ersten Tiefpaßfilter LF 1
zugeführt, in dem es zu einem Motorsteuerstrom S 6, wie in
Fig. 5E gezeigt, geformt wird. Dieser Motorsteuerstrom S 6
wird dem Kopfradantriebsmotor M 1 zugeführt, um diesen anzu
treiben.
Auf ähnliche Weise wird das rechteckförmige erste Impuls
signal S 1 aus dem Impulsoszillator OS - durch den Inverter
IV in der Phase gedreht - dem zweiten Integrator IT 2, be
stehend aus einem zweiten Widerstand R 2 und einen zweiten
Kondensator C 2 zugeführt, in dem es zu einem dreieckförmi
gen Impulssignal umgeformt wird. Dieses dreieckförmige Im
pulssignal wird einem Eingang, beispielsweise der nichtin
vertierenden Eingangsklemme, des zweiten Pegelkomparators
CM 2 zugeführt, dem an seinem invertierenden Eingang, näm
lich seiner Eingangsklemme t 2, das Rotationserkennungssi
gnal des Bandantriebsmotors M 2 zugeführt wird. Das aus dem
Vergleich dieser Signale mittels des zweiten Pegelkompara
tors CM 2 gewonnene Ausgangssignal, das ein rechteckförmiges
Impulssignal ist, wird zu dem zweiten Steuerschalter SW 2
als Steuersignal für diesen übertragen. Das in der Phase
gedrehte, rechteckförmige Impulssignal, das von dem zwei
ten Steuerschalter SW 2 geliefert wird, wird in einem zwei
ten Tiefpaßfilter LF 2 als Gleichstrommotor-Steuersignal
geglättet und im Anschluß daran dem Bandantriebsmotor M 2
zugeführt, um diesen anzutreiben.
Die beiden Tiefpaßfilter LF 1, LF 2 und die beiden Motoren
M 1, M 2, die jeweils an die Endstufen der Steuerschalter
SW 1 und SW 2 angeschlossen sind, stellen jeweils Lasten für
die beiden Steuerschalter SW 1 und SW 2 dar.
Im folgenden wird mittels der Fig. 6-9 der Fall erläu
tert, bei dem die Tastverhältnisse Da und Db der Impuls
ströme Ia bzw. Ib, die durch die Steuerschalter SW 1 bzw.
SW 2 fließen, jeweils variiert werden und dementsprechend
der Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemeinsamen Gleich
stromquelle +B gezogen wird, variiert wird. In diesem Fall
wird angenommen, daß die Scheitelwerte der Impulsströme Ia
und Ib gleich groß sind. Wenn die Tastverhältnisse Da, Db
der Impulsströme Ia, Ib jeweils 50% betragen, vergl. Fig.
6A und Fig. 6B, werden die Impulsströme Ia, Ib zu solchen,
deren Phasenlagen miteinander invertiert sind. Deshalb wird
der sich ergebende Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemein
samen Gleichstromquelle +B gezogen wird, zu einem Gleich
strom, dessen Pegel gleich dem Spitzenwert jedes der Im
pulsströme Ia, Ib, wie in Fig. 6C gezeigt, ist.
Wenn das Tastverhältnis Db des Impulsstromes Ia 50% be
trägt, wie in Fig. 7A gezeigt, das Tastverhältnis Db des
Impulsstromes Ib jedoch mehr als 50% beträgt, wie in Fig.
7B gezeigt, wird der Summenstrom Ia + Ib, der aus der ge
meinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, ein Impuls
strom, dessen Scheitelwert doppelt so groß ist wie der
Scheitelwert jedes der Impulsströme Ia, Ib, vergl. Fig. 7C.
Dieser Summenstrom Ia + Ib ist ein Gleichstrom, der durch
einen Impulsstrom mit einem Scheitelwert, der gleich jedem
der Scheitelwerte der Impulsströme Ia, Ib ist, überlagert
ist, so daß der Differentialkoeffizient der Anstiegsflanke
oder Abstiegsflanke des Summenstromes Ia + Ib die Hälfte
dessen beträgt, der in einer Schaltung gemäß dem Stand der
Technik entsteht. Wenn die Summe der Tastverhältnisse Da,
Db der Impulsströme Ia, Ib 100% beträgt, vergl. Fig. 8A
und Fig. 8B, wird der Summenstrom Ia + Ib daraus, der aus
der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, ein
Gleichstrom mit einem Pegel, der gleich dem Scheitelwert
jedes der Impulsströme Ia, Ib ist, vergl. Fig. 8C.
Wenn die Tastverhältnisse Da, Db der Impulsströme Ia, Ib
jeweils kleiner als 50% sind, wie in Fig. 9A und Fig. 9B
gezeigt, wird der Summenstrom Ia + Ib, der aus der gemein
samen Gleichstromquelle +B gezogen wird, zu einem Impuls
strom, dessen Scheitelwert gleich dem jedes der Impulsströ
me Ia, Ib ist, vergl. Fig. 9C.
Wie oben beschrieben, wird der Wert des Differentialkoef
fizienten des Summenstromes, der aus der gemeinsamen Gleich
stromquelle +B gezogen wird, in dem Fall, in dem zwei Steu
erschalter gemäß der Erfindung benutzt werden, und in dem
die Phasen der Trägerimpulssignale, die den Pulsbreiten
modulatoren zugeführt werden, um 180° gegeneinander ver
setzt sind, die Hälfte des Wertes des Differentialkoeffizi
enten einer Schaltung gemäß dem Stand der Technik betragen.
Dementsprechend wird die unerwünschte Störabstrahlung durch
die Erfindung stark reduziert.
Desweiteren ist der Scheitelwert des Summenstromes, der aus
der gemeinsamen Gleichstromquelle +B gezogen wird, entspre
chend der Erfindung in praktisch allen Fällen gleich dem
jedes der Impulsströme Ia, Ib, oder wenn schon der erstere
zufällig größer als die letzteren wird, doppelt so groß
wie die letzteren. Dieser zuletzt genannte Umstand tritt
jedoch äußerst selten ein.
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung mit zwei Steuerschaltern, insbeson
dere zum Steuern der zwei Antriebsmotoren eines Video-Ma
gnetband-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes, bei der die
Steuerschalter aus einer Gleichstromquelle versorgt werden
und bei der ein Impulsoszillator zum Erzeugen von Steuerim
pulssignalen, die den Steuerschaltern zu deren Beeinflussung
zugeführt werden, vorgesehen ist, mit einer Phasensteuer
einrichtung zwischen dem Impulsoszillator und den Steuer
schaltern zum Steuern der Phasen von Steuerschalterein
gangssignalen derart, daß die Phasensteuereinrichtung Sig
nale abgibt, durch die die Einschaltphasen der Steuer
schalter grundsätzlich zeitlich gegeneinander versetzt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Phasensteu
ereinrichtung einen Inverter (IV), der zwischen dem Impuls
oszillator (OS) und einem der Steuerschalter (z. B. SW 2)
angeordnet ist, und einen ersten und einen zweiten Integra
tor (IT 1, IT 2) enthält, wovon jeweils einer mit einer ersten
Eingangsklemme eines aus einem Paar von Pegelkomparatoren
(CM 1, CM 2) verbunden ist und wovon jeweils einer zweiten
Eingangsklemme (t 1, t 2) ein Pegelsignal zugeführt ist, und
daß die Steuerschaltereingangssignale (S 4) aus dem Pegelkom
paratoren (CM 1, CM 2) gewonnen und jeweils dem jeweils be
treffenden Steuerschalter (SW 1 bzw. SW 2) zugeführt werden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß zum Steuern der zwei An
triebsmotoren das jeweilige Pegelsignal (t 1 bzw. t 2) ein
Geschwindigkeitssignal (S 3) der Antriebsmotoren ist.
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