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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR EXAKTEN GESCHWINDIGKEITS-REGELUNG EINES
BANDFÖRMIGEN MAGNETISCHEN AUFZEICHNUNGS-TRÄGERS Beschreibung Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur exakten Regelung der Geschwindigkeit eines bandförmigen
magnetischen Aufzeichnungsträgers mit direktem Motorantrieb gemäß Oberbegriff des
Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 3.
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Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung haben besondere
Bedeutung bei der Video-Längsaufzeichnung (LVR).
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Bei Verwendung des bereits bekannten Newell-Antriebs ist die Elastizität
des Antriebsbelages von großer Bedeutur*.
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Diese Elastizität ist jedoch nur schwer zu dimensionieren, da zum
Teil widersprechende Forderungen erfüllt werden sollen.
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Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Doppelfunktion des
Newell-Antriebs (Antreiben und Bremsen) auf zwei getrennte Kapstan-Wellen aufzuteilen.
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Für Diktiergeräte ist es bereits bekannt, beide Magnetbandwickel mit
jeweils einem getrennten Motor anzutreiben. Die Rotationsgeschwindigkeit des ziehenden
Motors wird dabei konstant gehalten. Wegen des sich ändernden Wickeldurchmessers
ändert sich damit zwangsläufig die Bandtransportgeschwindigkeit. Dies ist für Video-Aufzeichnungen,
bei denen die jeweiligen Bandtransportgeschwindigkeiten mit einer Toleranz von etwa
+ 0,1 % eingehalten werden müssen, jedoch nicht tragbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, die auch bei direktem Motorantrieb der beiden Bandwickel eine hinreichend
genaue Einhaltung der Bandtransportgeschwindigkeit gewährleisten.
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Die Lösung erfolgt erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 bzw.
3 angegebenen Maßnahmen.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2
bzw. 4 bis 23.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren
beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine Variante für Impulsgewinnung
und Auswertung bei Aufnahmebetrieb, Fig. 3 eine Variante für die Impulsgewinnung
und Auswertung bei Wiedergabebetrieb, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer
Einrichtung zur Ermittlung des jeweiligen Wickeldurchmessers und Fig. 5 eine Variante
des Abtastorganes einer solchen Einrichtung.
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In Fig. 1 ist in einem Blockschaltbild dargestellt, wie die Regelung
sowohl des ziehenden Motors 11 als auch des bremsenden Motors 12 erfolgen soll.
Wie bei jeder Regelschaltung wird grundsätzlich ein Ist-Wert mit einem Soll-Wert
verglichen Für die Ermittlung des Soll-Wertes bieten sich grundsätzlich verschiedene
Möglichkeiten an, die im oberen Teil der Fig. 1 dargestellt sind. So können die
Soll-Impulse beispielsweise über einen Rechner 13 vorgegeben werden, mit dessen
Hilfe aus dem anfänglichen Wickeldurchmesser, der Banddicke und der Zahl der inzwischen
erfolgten Umdrehungen der neue Wickeldurchmesser ermittelt und demgemäß die
vom
Wickeldurchmesser abhängige Folgefrequenz der Soll-Impulse festgelegt wird.
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Es können aber auch die Tachoimpulse des ersten und des zweiten Motors
11, 12 ermittelt, aus ihrem Verhältnis der jeweilige Wickeldurchmesser errechnet
und demgemäß die Folgefrequenz der Soll-Impulse festgelegt werden.
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Auch aus dem Vergleich der Tachoimpulse eines Motors 11 bzw. 12 mit
den Tacho-Impulsen einer mit dem magnetischen Aufzeichnungsträger in kraft- bzw.
formschlüssiger Verbindung stehenden Bandrolle kann der jeweilige Wickeldurchmesser
ermittelt und dann aufgrund des so ermittelten Wickeldurchmessers die Folgefrequenz
der Soll-Impulse festgelegt werden.
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Selbstverständlich kann der Wickeldurchmesser - wie nachfolgend noch
im einzelnen dargelegt wird - auch auf andere Art und Weise ermittelt und daraus
dann mit Hilfe des Rechners 13 die bereits erwähnte Folgefrequenz für die Soll-Impulse
ermittelt werden.
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Der Zusammenhang zwischen dem jeweiligen Wickeldurchmesser und der
Folgefrequenz für die Soll-Impulse kann auch über einen Mikroprozessor 14 hergestellt
werden, der an seinem Ausgang zu jedem Wickeldurchmesser Soll-Impulse mit jeweils
zugeordneter Frequenz liefert.
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Eine weitere Variante bietet sich durch Verwendung einer hochpräzisen
B##sisfrequenz, die beispielsweise von einem
Quarz 15 stammt und
über einen Teiler 16 auf die jeweils gewünschte Soll-Frequenz heruntergeteilt wird.
Der mittels einer unten im einzelnen beschriebenen Vorrichtung 17 ermittelte Wickeldurchmesser
ver#nl.#ßt im Teiler 16 eine feinstufige Änderung des Teilungsverhältnisses. Damit
wird die Frequenz der der Regelschaltung 10 zugeführten Soll-Impulse dem jeweiligen
Wickeldurchmesser angepaßt.
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Die so gewonnenen Soll-Impulse werden einem Eingang der Regelschaltung
10 zugeführt. Sie stellen ds Soll-Signal der Regelschaltung 10 dr.
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Auch das der Regelschaltung 10 zuzuführende Ist-Signal kann auf verschiedene
Art und Weise gewonnen werden. So können beispielsweise (über eine Stufe 18) aus
dem kompletten Video-Signal Zeltimpulse isoliert und zu Soll-Impulsen umgeformt
werden, die dann der Regelschaltung 10 zugeführt werden.
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Die Tacho-Impulse des mit: dem ziehenden Motor 11 verbundenen Tachos
können ebenfalls als Ausgangsgröße für die Gewinnung eines Ist-Wertes herangezogen
werden. Die Frequenz der Tacho-Impulse steht in einem bestimmten Verhältnis zur
Zahl der Umdrehungen des zugeordneten Motors 11 pro Zeiteinheit. Unter Berücksichtigung
des jeweiligen Wickeldurchmessers läßt sich aus ihnen durch Rechenoperationen eine
Größe ableiten, die in einem festen Verhältnis zur BandtransI>ortgeschwindigkeit
steht.
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Selbstverständlich kann auch eine spezielle, mit dem bandförmigen
Aufzeichnungsträger in einem kraft- oder formschlüssigen Kont.lkt stehfrlç3( Bandrolle
vorgesehen werden, deren Tacho-Impulse dann direkt ill einem ersten Verhältnis #
tniszur Bandtransporteschwindigkeit stehen Die so ermittelten Soll- bzw. Ist-Größen
werden in der Regelschaltung 10 zusammengeführt, miteinander verglichen und aus
diesem Vergleich dann eine Ausgangsgröße gebildet, die dem zu regelnden Motor 11
zugeführt wird.
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Bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen ist aber nicht
nur die exakte Finhaltung der Bandtransportgeschwindigkeit von Bedeutung, sondern
darüber hinaus auch die Einhaltung eines bestimmten Bandzug.
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Der Bandzugfühler 20 tastet mit einem vorgegebenen Druck einen bestimmten
Abschnitt der zwischen den beiden Wickeln 23, 24 liegenden freien Bandführung ab.
In Abhängigkeit vom jeweiligen Bandzug verursacht er dabei eine mehr oder weniger
große Aus lenkung des Bandes und damit eine Verstellung des Fühlorganes aus der
Normallage. Die Verstellung aus der Normallage wird in geeigneter Weise in ein elektrisches
Signal umgewandelt, das der Bremsstromsteuerschaltung 21 als Ist-Signal zugeführt
wird. Aus dem Vergleich des so gewonnenen Ist-Signals mit einem Soll-Signal wird
eine Regelgröße gebildet, die am Ausgang der Bremsstromsteuerschaltung 21
zur
Verfügung steht und dem zu bremsenden Motor 12 Zuge.
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führt wird.
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Anstelle eines Bandzugfühlers 20 können auch ein Rechner bzw. ein
Mikroprozessor 22 Verwendung finden, die der Bremsstromsteuerschaltung 21 unter
Berücksichtigung des jeweiligen Wickeldurchmessers die für den jeweiligen Bremsstrom
erforderlichen Eingangssignale liefern. Hierbei wird jedoch der Bremsstrom für den
zu bremsenden Motor 12 allein aufgrund der theoretischen Rahmenbedingungen festgelegt.
Eine selbsttätige Anpassung an besondere Rahmenbedingungen (vorübergehende Schwergängigkeit
der Bandführung etc.) ist hierbei nicht möglich.
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In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Ausregelung
der Bandgeschwindigkeit dargestellt. Die vor einer mit dem bandförmigen Aufzeichnungsträger
in kraft-bzw. formschlüssiger Verbindung stehenden Tacho-Rolle 1Ca kommenden Tacho-Impulse
werden ggf. über einen Verstärker 23 einer Phasenvergleichsstufe 10a als Ist-Größe
zu geführt, der gleichzeitig die von einem Ouarz-Baustdn l und in einem Teiler 16
heruntergeteilten Impulse als Soll-Größe zugeführt werden. Aus dem Vergleich der
beiden Eingangsgrößen wird ein Ausgangssignal gebildet, über des in einer Regelspannungserzeugungsstufe
10b die dem ziehtnden Motor 11 zuzuführende elektrische Größe gebildet wird. Diese
Regelschaltung bietet sich insbesondere bei der Längsaufzeichnung von Vidcosignlcn
(I.VR-System) an.
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Sollen aufgezeichnete Vidco-Sinlc wiedergegeben werden, so bietet
sich eine Schaltungsvariante gemäß Fig. 3 an.
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Das Videosignal wird u. a. auch einer Synchronimpuls-Trennstufe 18a
zugeführt, an deren Ausgangs dann die Horizontal-Impulse des Videosignais zur Verfügung
stehen, die in einer nachfolgenden Impulsformerstufe 18b so geformt werden, daß
sie als l:ingangsgröße für eine Regelspannungserzeugungsschaltung 10c geeignet sind.
Durch Vergleich mit den zugehörigen Ist-Größen wird eine Regelgröße für den ziehenden
Motor 11 gewonnen.
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Wie bereits aus den obigen Darlegungen deutlich wird, kommt der Ermittlung
des jeweiligen Wickeldurchmessers und damit der jeweiligen Position des Motors eine
nicht unerhebliche Bedeutung bei. Eine prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung
zur Erinittlung des Wickeldurchmessers ergibt sich aus Fig. 4. Sowohl der Abgabewickel
23 als auch der Aufnahmewickel 24 sind jeweils direkt mit einem Motor 25 bzw. 26
verbunden. Der Motor 25 bzw. der Abgabewickel 23 sind auf einem um eine Achse 27
schwenkbaren Hebel 28 angeordnet. Der Abgabewickel 23 wird mit einer vorgegebenen
Anlagekraft gegen eine Andruckrolle 29 gedrückt. Mit abnehmendem Durchmesser des
Abgabewickels 23 werden Abgabewickel 23 und Motor 25 und damit auch das Ende 30
des Hebels 28 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt.
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Ähnliches gilt für den Aufnahmewickel 24 und den Motor 26, die auf
einem um eine Achse 31 verschwenkbaren Hebel 32 angeordnet sind. Der Aufnahmewickel
24 wird ebenfalls mit
einer vorgegebenen Andruckkraft gegen eine
Andruckrolle 33 gedrückt. Bei einer Zunahme des Durchmessers des Aufnahmewickels
24 werden Aufnahmewickel 24 und Motor 26 und damit auch das Ende 34 des Hebels 32
im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt.
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Die jeweiligen Stellungen der Enden 30 bzw. 34 der Hebel 28 bzw. 32
lassen eine Aussage über den jeweiligen Durchmesser der Wickel 23 bzw. 24 zu.
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Die Verstellung der Enden 30 bzw. 34 der Hebel 28 bzw.
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32 kann zu einer Relativverschiebung zweier zugeordneter Elemente
benutzt werden, aus der dann eine Aussage über < n jeweils Wickeidurchmes#er
mö## ist. Sc können die Enden 30 bzw. 34 der 14cbel 28 bzw. 32 beispielsweise zur
VersteLLung des Abgriffs eines Potentiometers genutzt werden. Sie können aber auch
einen zu einer Induktivität gehörenden Eintauchkern verschieben oder eine Relativbewegung
einander zugeordneter Kondensatorbeläge veranlassen. Die am Abgriff des Potentiometers
liegende Spannung bzw. die Induktivität oder die Kapazität lasser dann eine Aussage
über den jeweiligen Wickeldurchmesser zu. Über die vom Potentiotiieterabgriff kommende
Spannung können auch eine Kapazitätsdiode oder ein spannungsgesteuerter Oszillator
angesteuert werden.
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Darüber hinaus kann durch die Enden 30 bzw. 34 der Hebel 28 bzw. 32
eine Relativbewegung gegenüber einem digital
codierten Maßstab
erreicht werden. Die sich aus der Ablesung dieses digitaLcodierLell Maßstabes ergebenden
Werte können das Teilungsverhältnis eines Teilers verändern, der die relativ hohe
Frequenz eines Ouarz-Frequenzgebers auf die jeweils gewünschten Soll-Werte herunterteilt.
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Auf eine entsprechend feinstufige Veränderbarkeit des Teilers ist
dabei zu achten.
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Der jeweilige Wickeldurchmesser kann aber auch optisch abgetastet
werden. Der optisch abgefragte Wert kann entweder in eine Gleichspannung oder in
ein aus mehreren Bits bestehendes feinstufbares und als Soll-Wert dienendes Signal
umgewandelt werden. Die Gleichspannung kann einem spannungsgesteuerten Oszillator
zugeführt werden.
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Das bei der Abtastung des Wickeldurchmessers gewonnene digitale Signal
kann einem feinstufig veränderbaren Teiler zugeführt werden, der die von einer entsprechend
hochliegenden exakten Frequenz, beispielsweise einer Quarzfrequenz, heruntergeteilte
Vorgabefrequenz, die als Soll-Frequenz dient, beeinflußt.
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Es können auch, wie in Fig. 5 dargestellt, zwei relativ zueinander
verschiebbare Mäander 35, 36 vorgesehen werden, von denen der eine 36 mit relativ
geringer Periodenzahl gegenüber dem anderen 35 mit relativ hoher Periodenzahl verschoben
werden kann. Wird dem primärseitigen Näander eine bestimmte Spannung mit einer bestimmten
Frequenz zugeführt, so kann an dellt sekundirseitigen Mäander eine
bestimmte
Spannung abgegriffen werden, die in Abhängigkeit von der relativen Zuordnung der
beiden Mäander 35, 36 zu einer bestimmten Phasenverschiebung führt. Diese Phasenverschiebung
stellt ein Maß für die Relativverschiebung der beiden Mäander zueinander dar. Die
sich so ergebende Phasenverschiebung führt allerdings nur bei einer Relativverschiebung
der beiden Mäander um eine Mäanderperiode zu eindeutigen Werten. Beträgt die Relativverschiebung
der beiden Mäander zueinander mehr als eine Mäanderperiode, so sind zur eindeutigen
Festlegung der Relativposition der beiden Näander zusätzliche Informationen notwendig,
beispielsweise eine Zählung der Mäanderperioden. Grundsätzlich wäre eine halbe Periode
des Abfrage-Mäanders bereits ausreichend. Damit würden dann jedoch Fertigungstoleranzen
und einzelne Störeinflüsse eine relativ hohe Auswirkung haben. Durch die Wahl eines
Abfrage-Mäanders mit mehrere.
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Perioden werden solche Einflüsse durch die Integrationswirkung über
mehrere Perioden geringer gehalten.
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Zur Ermittlung der Soll-Werte für die Regelschaltung 10 kann auch
ein Rcchncr-#stein verwendet werden, dem von einer oder beiden Wickelwellen kommende
Tacho-Impulse und von einer Band-Tachowelle kommende weitere Impulse zugeführt werden.
Durch Vergleich der von den beiden Wickelwellen kommenden Tacho-Impulse bzw. durch
Vergleich der von einer Wickelwelle und der Band-Tacho-Welle kommenden Impulse können
durch entsprechende Rechenoperatiolen
die jeweiligen Wickeldurchmesser
und damit auch die der Regeischaltung 10 zuzufíihrenden Soll-Werte ermittelt werden.
Der Rechner-Baustein kann auch verwendet werden, iim bei vorgegebener Hnndl.Rnac
und Banddicke aus den bereits erfolgten Umdrehungen der beiden Motoren die jeweils
erforderliche Drehzahl pro Zeiteinheit des ziehenden Motors zu ermitteln. Um die
Übereinstimmung der vom Rechner kommenden theoretischen Werte mit den tatsächlichen
Gegebenheiten zu verbessern, können während eines Banddurchlaufes die tatsächlichen
Wickeldurchmesser mehrch gemessen und mit den rechnerisch ermittelten verglichen
werden. Erforderlichenfalls sind dann die rechnerischen Werte aufgrund der tatsächlichen
Messungen zu korrigieren. Insbesondere ist es vorteilhaft, bei einem durch den Rechner
vorgegebenen Soll-Wert zumindest beim Einschieben der Kassette den Wickeldurchmesser
festzustellen.
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Der Aufbau der eigentlichen Regelschaltungsanordnung ist vorteilhafterweise
so, daß die auf einen der oben geschilderten Wege ermittelten Ist-Werte einer geschwindigkeitsabhängigen
Regelspannungsgewinnungsstufe zugeführt werden. Der Ausgang dieser Regelspannungsgewinnungsstufe
ist mit einem Eingang einer Summier- und Vergleichsstufe verbunden, deren zweitem
Eingang die Soll-Werte zugeführt werden. Der Ausgang der Summier- und Vergleichsstufe
kann entweder direkt oder über einen Regelspannungsverstärker mit dem ziehenden
Motor verbunden sein.
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Zur Ermittlung des Bandzuges, dem bei Video-Aufzeichnungen eine erhöhte
Bedeutung zukommt, ist ein Bandzugfühler vorgesehen, der an einer geeigneten Ste#lle
mit einer vorgegebenen Kraft in Querrichtung zum bandförmigen Aufzeichnungsträger
auf diesen einwirkt. Aus der Auslenkung des Magnetbandes unter der vorgegebenen
Andruckkraft des Bandzugfühlers können Rückschlüsse auf den Bandzug gezogen werden.
Die Auslenkung des Bandzugfühlers wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und
der Bremsstromsteuerung zugeführt. Deren Ausgang ist entweder direkt oder über eine
Verstärkerstufe mit dem bremsenden Motor 12 verbunden.
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Sofern die an bestimmten Punkten der gesamten Schaltungsanordnung
auftretenden Signale es erforderlich erscheinen lassen, werden Impulsformer zwischengeschaltet.
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Bei der Wiedergabe aufgezeichneter Video-Signale können in einer Abtrennstufe
die Zeitimpulse, beispielsweise dLe H-Impulse, isoliert werden. Die so erhaltenen
Impulse werden über einen Impuisformer einer zeilenabhängigcn Regelspannungsstufe
zugeführt, die ihrerseits als Soll-Werte für die Regelschaltung dienende Ausgangssignale
liefert.
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Um der Regelspannungsstufe die Möglichkeit zu geben, kurzzeitige Signalausfälle
oder Signalstörungen besser zu verkraften, , kann sie mit einer Schwunbradcharakteristii
versehen sein.
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Mit Hilfe eines oben bereits erwähnten Rechners können auch Restlaufzeit
bzw. bereits zurückliegende Aufnahmezeit aus den Tacho-Imputsen z. B. eines Motors
und einer Bandrolle bzw. beider Motoren ermittelt werden.
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