DE3048140C2 - Anordnung zum Fühlen der Position einer Abtastnadel für Bildplatten - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch

d) eine dritte Elektrode (106), die in einer festen Relativlage zu der Abtastnadelhalterung und auf der anderen freien Seite der ersten Elektrode (109) angeordnet ist und mit dieser eine zweite, variable Kapazität (107) bildet,

e) eine Quelle (113) zur Abgabe eines zeitlich variierenden Signals,

f) eine erste variable Impedanz (103),

g) eine zweite variable Impedanz (104),

h) eine die erste Impedanz (103) mit der ersten Kapazität (108) zu einer ersten Reihenimpedanzschaltung (103, 108) derart zusammenschaltenden Koppelschaltung, daß sich die Impedanz dieser Reihenschaltung synchron mit dem zeitlich variierenden Signal verändert, indem ihr Impedanzwert mit Signalen einer ersten Polarität ansteigt und mit Signalen einer zweiten Polarität abfällt,

i) eine die zweite Impedanz (104) mit der zweiten Kapazität (107) zu einer zweiten Reihenimpedanzschaltung (104, 107) derart zusammenschaltenden Koppelschaltung, daß sich die Impedanz dieser Reihenschaltung synchron mit dem zeitlich variierenden Signal verändert, indem ihr Impedanzwert mit Signalen der ersten Polarität abfällt und mit Signalen der zweiten Polarität ansteigt, und

j) eine die beiden Reihenimpedanzschaltungen von der dritten Elektrode aus gesehen parallel schaltende Koppelschaltung,

k) wobei die die Impedanzwerte abfühlende Signalgeberschaltung (140, 200) mit der ersten Elektrode (109) zur Erzeugung eines Lagesignals verbunden ist, aus den Impedanzwert der Parallelschaltung der ersten (103, 108) und der zweiten (104, 107) Reihenimpedanzschaltung als Funktion der Relativlage des ersten Teils (11) bezüglich des zweiten Teils (8) anzeigt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden variablen Impedanzen (103, 104) jeweils eine Varactordiode enthalten.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeberschaltung (100, 200) einen Resonanzkreis (114, 115) enthält, der Darallel zur ersten und zur zweiten Reihenimpedanz-

schaltung (103,108 und 104,107) angeordnet ist, so daß die Reihenimpedanzschaitungen die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises synchron mit dem sich zeitlich ändernden Signal (aus 113) und in einer vorgeschriebenen Weise mit der relativen Position der ersten Elektrode (109) ändern.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeberschaltung (200, 140) ferner folgendes enthält:

eine Quelle (117) für eine Spannungsschwingung, die derart mit dem Resonanzkreis (114,115) gekoppelt ist, daß die Schwingung im Einklang mit Änderungen der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises amplitudenmoduliert wird;

einen mit dem Resonanzkreis gekoppelten Demodulator (150,151,152} zum Fühlen des amplitudenmodulierten Signal und Erzeugen eines weiteren Signals, das die Amplitudenmodulationen darstellt;
einen Synchrondetektor (140) zur Synchronerfassung des weiteren Signals mit dem sich zeitlich ändernden Signal (aus 113).

5. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die ADtastnadel (144) an der Abtastnadelhalterung befestigt ist und diese nachgiebig am Schlitten zur radialen Bewegung der Nadel über eine Aufzeichnungsplatte (145) aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Quelle für das sich zeitlich ändernde Signal (113) ein Wechselsignal mit im wesentlichen konstanter Amplitude liefert;
daß die erste veränderliche Impedanz eine erste spannungsabhängige Kapazität (103) enthält, die mit der ersten veränderlichen Kapazität (108) in einer ersten Reihenimpedanzschaltung angeordnet ist und außerdem mit der Wechselsignalquelle (113) derart gekoppelt ist, daß sich ihre Kapazität erhöht, wenn die Spannung des Wechselsignals in einer gegebenen Polarität ansteigt;

daß die zweite veränderliche Impedanz eine zweite spannungsabhängige Kapazität (104) enthält, die mit der zweiten veränderlichen Kapazität (107) eine zweite Reihenimpedanzschaltung bildet und die außerdem mit der Wechselsignalquelle derart gekoppelt ist, daß ihre Kapazität abnimmt, wenn die Spannung des Wechselsignals in der gegebenen Polarität ansteigt;

daß die Signalgeberschaltung (200) auf die Änderungen der Kapazität der ersten Reihenimpedanzschaltung bezüglich der Kapazitäisänderungen der zweiten Reihenimpedanzschaltung anspricht, um das Steuersignal zu erzeugen, daß eine Anzeige für die relativen Werte der ersten und der zweiten veränderlichen Kapazität (108,107) und somit für die Position der Abtastnadel relativ zum Schlitten ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der ersten Elektrode (109) gekoppelte Schaltungsanordnung einen Synchrondetektor (140) enthält, der das von der ersten Elektrode abgeleitete Signal und das von der Wechselsignalquelle (113) abgeleitete Signal empfängt und an einem Ausgang (142) eine Gleichspannung erzeugt, die proportional der Versetzung der ersten Elektrode gegenüber der zweiten und dritten Elektrode (105,106) ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßfühlanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und

bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung zum Abtasten von Signalen von einer Bildplatte und zur Bestimmung der Relativlage einer signalabtastenden Nadel bezüglich eines Schlittenaufbaus, der die Abtastnadel radial über die Aufzeichnungsplatte schiebt

Bekannte Bildplattensysteme arbeiten mit Aufzeichnungsplatten, auf denen die Information in Form geometrischer Änderungen in Spuren oder Rillen an der Plattenoberfläche aufgezeichnet ist Eine in die Spur der Rille greifende Nadel fühlt die Geometrieänderungen, m die das aufgezeichnete Signal darstellen, und tastet so die aufgezeichnete Information ab. Bei kapazitiv abtastenden Systemen bilden Nadel und Platte eine Kapazität, die sich zeitlich durch Geometrieänderungen in der jeweiligen Spur bei Vorbeibewegung an der Nadel bei Drehung der Platte ändert Diese sich zeitlich ändernde Kapazität bildet ihrerseits Teil eines Schwingkreises, um eine Trägerfrequenz in ihrer Amplitude zu modulieren. Die amplitdenmodulierten Signale werden dann demoduliert und in Bild- und Tonsignale umgewandelt, die sich zur Wiedergabe in üblichen Fernsehempfängern eignen. Bei Systemen, die mit Druckabtastung arbeiten, üben die geometrischen Änderungen der Rille eine sich zeitlich ändernde Kraft auf die Nadel aus, die mechanisch auf einen druckempfindlichen Wandler übertragen wird, um sie in elektrische Signale umzuformen.

Bildplattensysteme dieses Typs arbeiten gewöhnlich mit Platten, deren Spur- oder Rillendichte im Bereich von 6000 bis 10 000 Rillen pro Zoll (etwa 240 bis so 400 Rillen pro mm) liegt Wegen dieser hohen Rillendichte ist es schwierig, die Abtastnadel genau und zuverlässig in Übereinstimmung mit dem normalen Abspielvorgang radial über die Platte zu bewegen. Aus diesem Grund ist die Abtastnadel in einem Schlittenaufbau angeordnet, der durch Antriebsmittel bewegt wird, um die Nad^l synchron mit der Plattendrehung radial über die Platte zu führen. Da eine leichte Exzentrizität der Spuren nicht immer ganz ausgeschlossen werden kann, ist die Nadel innerhalb des Schlittens so aufgehängt, daß sie eine begrenzte Relativbewegung in Radialrichtung gegenüber dem Schlitten machen kann. Diese Relativbewegung bewirkt eine mechanische Vorspannung des nadeltragenden Arms gegenüber seiner Ruhe- oder Nullstellung und beeinträchtigt in unerwünschter Weise die Funktion des Nadelablenkwandlers, der dazu vorgesehen ist, die Abtastnadel zur Erzeugung von Stehbildern oder anderer Spezialeffekte abzulenken. Um hier Abhilfe schaffen zu können, wird die Relativlage der Abtastnadel gegenüber dem so Schlittenaufbau überwacht, und der Schlittenvorschub wird so gesteuert, daß der nadeltragende Arm in einem allgemein ungespannten Zustand und die Nadel in zentrierter Position über der Spur gehalten wird.

Eine solche Anordnung zur Überwachung der Nadelposition ist in der US-PS 42 80 023 beschrieben. Diese Anordnung fühlt die Nadelpositio.i, indem

a) eine Kapazität zwischen einer am Schlitten befestigten ersten Elektrode und einer fest mit der bo Nadel verbundenen zweiten Elektrode gebildet wird,

b) die Änderung dieser Kapazität gemessen werden, die sich durch Änderungen der Nähe zwischen den beiden genannten Elektroden ergeben,

c) die relaitve Amplitude eines von der ersten zur zweiten Elel-trode gekoppelten Schwingungssignals geführt wird und

d) ein Steuersignal erzeugt wird, das diesem zwischen den Elektroden gekoppelten Signal proportional ist

Die Leistungsfähigkeit dieser Anordnung kann jedoch beeinträchtigt werden durch Änderungen der parasitären elektrischen Parameter, die zwischen der Nadel, dem Nadelarm und der Aufzeichnungsplatte wirken, sowie durch Änderungen in den aktiv verstärkenden Bauelementen des System». Schwankungen der parasitären Parameter können die Amplitude des von der ersten zur zweiten Elektrode gekoppelten Schwingungssignals beeinflussen und somit Fehler im Regelkreis hervorrufen, insbesondere wenn das gekoppelte Signal gegenüber einem festen Referenzsignal gemessen wird.

Aus der DE-OS 26 29 994 ist eine Meßfühleranordnung zur Bestimmung der Relativlage zweier Teile mit Hilfe eines einzigen Elektrodenpaares bekannt. Auch in der US-PS 41 63 994 wird ein einziges Elektrodenpaar als Meßfühler in einer Positionsfühlanordnung beschrieben. Aus der US-PS 41 64 756 ist eine Positionsfühlanordnung mit Hilfe eines piezoelektrischen Elementes bekannt.

Ähnlich wie die Anordnung der erstgenannten Druckschrift werden diese Anordnungen durch äußere Störeinflüsse oder Änderungen der elektrischen Parameter der Anordnungen in ihrer Wirkungsweise beeinträchtigt.

Aus der US-PS 39 17 903 ist schließlich eine symmetrische Anordnung zweier Elektrodenpaare bekannt, über die Signale kapazitiv abgegriffen werden, um damit eine leichte Auswechselbarkeit des Nadelhalters zu gewährleisten. Vorteile bezüglich Störsicherheit werden damit nicht verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Positionsfühlanordnung zu schaffen, die adf äußere Störeinflüsse sowie Änderungen der elektrischen Parameter unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fühleranordnung gelöst, deren Merkmale im Patentanspruch 1 beschrieben sind.

Bei der Erfindung ist eine symmetrische Meßfühlanordnung mit zwei Elektroden vorgesehen, die beidseitig einer in fester Beziehung zur Nadel stehenden dritten Elektrode angeordnet sind und von denen zwei Signale als komplementäre Signal an die dritte Elektrode gekoppelt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 4 teilweise im Detail und teilweise in Blockform erfindungsgemäß ausgebildete symmetrische Fühlanordnungen für die Position einer Signalabtastnadel;

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Amplitude der an die Fühlelektroden in der Anordnung nach Fig. 1 gelegten Spannungen;

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Schalung zur Erzeugung des Schwingungssignals und zur Demodulation des Fühlsignals.

Die F i g. 1 ist eine Ausführungsform eines symmetrischen Positionsfühlers, wobei die Schwingungssignale, die den beiden festen Fühlkondensator-Elektroden angelegt werden, gleiche Phase haben, jedoch in ihren Amplituden asymmetrisch in einer Quasi-komplementä-

ren Weise moduliert werden.

Wenn man den festen Elektroden 76 und 78 phasengleiche Signale anlegt, dann hat dies zur Folge, daß die auf die dritte Elektrode 77 gekoppelten Signalkomponenten bei in Nullstellung befindlicher Nadel nicht die Summe Null ergeben. Um ein Nullsignal zu bekommen, werden die angelegten Signale so ausgelegt, daß das zeitliche Mittel des summierten Signals an der dritten Elektrode 77 gleich Null ist. Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird nicht der Absolutwert, sondern der zeitliche Mittelwert der Summe der Signale gefühlt.

Die Modulation der Amplituden der an die erste und die zweite Elektrode gelegten Signale erfolgt an der ersten und der zweiten Elektrode durch eine erste und eine zweite spannungsabhängige Impedanz, die zwischen die betreffende Elektrode und einen an Bezugspotential liegenden Punkt geschaltet ist. Diese Impedanzen sind so angeordnet, daß die durch Spannung bewirkte Impedanzänderung der ersten Impedanz komplementär zu der durch Spannung bewirkten Impedanzänderung der zweiten Impedanz ist, d.h. der Wert der ersten Impedanz erhöht sich gleichzeitig mit einer Verminderung des Werts der zweiten Impedanz, und der Wert der ersten Impedanz vermindert sich gleichzeitig mit einer Erhöhung des Werts der zweiten Impedanz. Die veränderlichen Impedanzen können Kapazitäten, Widerstände, usw. sein und sind so gewählt, daß ihre Impedanzwerte das durch die Nadel, die Aufzeichnungsplatte und die Abnehmerschaltung gebildete System nicht belasten.

In der Anordnung nach F i g. 1 wird ein Wechselsignal aus einer Wechselspannungsquelle 61 über ein Potentiometer 63 und einen Widerstand 65 auf die eine feste Kondensatorelektrode 76 gekoppelt und über das Potentiometer 63 und den Widerstand 67 auf die andere feste Kondensatorelektrode 78 gekoppelt. (Das Potentiometer 63 dient zur Justierung der Signale an den Elektroden 76 und 77, um ein Nullsignal an der mittleren Elekrode 77 zu bekommen, wenn diese Elektrode in der gewünschten Position ist.) Eine erste spannungsabhängige Impedanz 69 ist mit ihrem ersten Ende am Anschluß 68 an die feste Kondensatorelektrode 76 und mit ihrem zweiten Ende über eine Vorspannung 70 an das Bezugspotential an der Klemme 71 angeschlossen. Eine zweite spannungsabhängige Impedanz 73, die gleichartig mit der ersten Impedanz 69 ist, liegt mit ihrem ersten Ende am Anschluß 74 an der Kondensatorelektrode 78 und ist mit ihrem anderen Ende über eine Vorspannung 72 an die Klemme 71 gekoppelt Die spannungsabhangige Impedanz 73 ist gegenüber der spannungsabhängigen Impedanz 69 in entgegengesetzter Richtung gepolt, so daß eine von der Spannungsquelle 61 bewirkte Spannungsänderung komplementäre Impedanzänderungen in d~n Impedanzen 73 und 69 bewirkt

Die spannungsabhängige Impedanz 69 und der Widerstand 65 bilden einen Spannungsteiler, der die Wechselspannung an der Elektrode 76 als Funktion der am Verbindungspunkt 64 liegenden Spannung einstellt d.h. V76 = 764 (Z69 + Ä65), wobei K76 und V64 die Spannungen an der Elektrode 76 bzw. am Verbindungspunkt 64 sind und wobei Z69 und R 65 der Impedanz- bzw. Widerstandswert der spannungsabhängigen Impedanz 69 und des Widerstandes 65 sind, in ähnlicher Weise gilt für die Spannung V78 an der Elektrode 78 die Beziehung V78 = V66fZ73/(Z73 + R67)\

Zur Erläuterung sei davon ausgegangen, daß die Spannung V64 gleich der Spannung K 66 ist und daß das Spannungssignal von der Quelle 61 sinusförmig ist (Wellenform V 62 in Fig. 2). Die positiven Halbwellen der am Verbindungspunkt 68 erscheinenden Wellenform bewirken eine Erhöhung des Impedanzwerts der spannungsabhängigen Impedanz 69, und die negativen Halbwellen bewirken eine Verminderung des Impedanzwerts, und daher ist die Spannung V 76 bei den

ίο positiven Halbwellen ein größerer Anteil von V64 als bei den negativen Halbwellen. Umgekehrt ist die Spannung V 78 bei den negativen Halbwellen ein größerer Anteil von V66 als bei den positiven Halbwellen. Der Effekt ist im Signalverlauf (b) der Fig.2 veranschaulicht, wo man erkennt, daß die Spitzenspannungen bei abwechselnden Halbwellen von V76 und V78 abwechselnd gedruckt und gedehnt sind.

Es sei nun angenommen, daß die mittlere Elektrode

77 gleichen Abstand von den Elektroden 76 und 78 hat und daß die an ihnen erscheinenden Spannungen V76 und V 78 gleiche Amplituden jedoch in bezug auf ihre Polarität asymmetrische Wellenformen haben. Der Mittelwert der auf die Elektrode 77 gekoppelten Spannung ist dann gleich Null, d. h. der Mittelwert der Summe der gedrückten Halbwellen ist gleich Null, und der Mittelwert der Summe der nicht-gedrückten Halbwellen ist gleich Null. Wenn die mittlere Elektrode aus ihrer Mitten- oder Nullstellung versetzt wird, erhöht oder vermindert sich der Mittelwert der auf die Elektrode 77 gekoppelten Signale. Es sei zunächst der Fall betrachtet, daß sich die Elektrode 77 der Elektrode

78 nähen. In diesem Fall wird auf die Elektrode 77 ein größerer Anteil des Signals V78 und ein kleinerer Anteil des Signals V76 gekoppelt Da der Mittelwert des Signals V 78 für sich negativ ist und die Summe der Signale V 78 und V 76, wenn sie in gleichem Maß auf die Elektrode 77 gekoppelt werden, gerade gleich Null ist, muß bei Annäherung der Elektrode 77 an die Elektrode 78 ein Summensignal erzeugt werden, das einen negativen Mittelwert hat. Da andererseits das Signal V'76 für sich einen positiven Mittelwert hat, muß bei Annäherung der Elektrode 77 an die Elektrode 76 ein Summensignal mit positivem Mittelwert erzeugt werden. Der Wert des Mittelwertsignals zeigt somit das Maß der Versetzung der Elektrode 77 an, und die Polarität dieses Signals zeigt die Richtung der Versetzung an. Die Vorspannungen 70 und 72 sind (wenn geeignet) eingefügt, um die jeweilige spannungsabhängige Impedanz auf einen Betrieb innerhalb des gewünschten Bereichs ihrer Arbeitskennlinie einzustellen:

Der Detektor 87 in F i g. 1 ist von einem Typ, der auf Änderungen des Mittelwerts anspricht Ein Tiefpaßfilter beispielsweise könnte diese Funktion erfüllen, obwohl es langsam anspricht Ein symmetrischer Synchrondetektor oder Produkt-Demodulator wie in der Anordnung nach F i g. 3 ist zweckmäßiger.

Die Fig.3 veranschaulicht eine Realisierungsform des Oszillators 61 und des Detektors 87 unter Verwendung eines handelsüblichen integrierten Bausteins wie z. B. des Motorola-Bausteins MC 1357 oder des RCA-Bausteins CA 211IA (FM-Begrenzer und symmetrischer Produkt-Demodulator). Die Numerierung der Anschlüsse in der Figur entspricht der Numerierung der Anschlußstifte an einem Normgehäuse mit 14 Anschlüssen in zwei Reihen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Produkt-Demodulator als Synchrondetektor betrieben wird, wobei ein erstes Ein-

gangssignal V₃ von der Abnehmerschaltung und ein zweites Eingangssignal von dem Begrenzer/Verstärker entnommen wird, der mit einem Keramikfilter verbunden ist, um einen für die Ansteuerung der Elektroden 76 und 77 geeigneten Oszillator zu bilden.

Eine zweite mögliche Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 1 ergibt sich, wenn man die spannungsabhängigen Impedanzen 73 und 69 und die veränderlichen Luftdielektrikum-Kapazitäten so anordnet, daß sie direkt mit der Abnehmerschaltung in Wechselwirkung treten, um ein der Nadelposition proportionales Steuersignal zu erzeugen. Bei dieser Form spricht die Abnehmerschaltung nicht auf das von der Quelle 61 kommende Signal selbst (z. B. eine sich zeitlich ändernde Spannung) oder auf die zur dritten Elektrode gekoppelten modulierten Komponenten dieses Sjgnals an. Die Abnehmerschaltung ist dann vielmehr von einem Typ, der ein Signal abhängig vom Momentanwert der am Eingang erscheinenden Impedanz erzeugt. Diese Anordnung eignet sich zur Erzeugung eines Steuersignals, das einen Absolutwert von Null und nicht einen zeitlichen Mittelwert von Null wie im vorstehend beschriebenen Fall hat. Eine besondere Ausführungsform, bei der diese Methode angewendet wird, ist in Fig.4 dargestellt. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist allgemein ein Beispiel der zweiten betriebsfähigen Möglichkeit für die Positionsfühlschaltung.

Die Anordnung nach Fig.4 ist eine spezielle Anwendung eines symmetrischen Fühlsystems, das Kapazitätsdioden (Varactoren) als spannungsabhängige Impedanzen in einem kapazitiv abtastenden Bildplattensystem enthält. In der Fig.4 stellt die gestrichelt umrahmte Schaltungsanordnung 200 eine spezielle Signalabnelimerschaltung dar, die mit der sich zwischen Abtastnadel und Aufzeichnungsplatte bildenden Kapzität 143 zusammenwirkt, um das aufgezeichnete Signal von der Platte 145 wiederzugewinnen. Der mit 143 bezeichnete Kondensator ist die effektive Kapazität, die sich zwischen der Abtastnadel 144 und der Aufzeichnungsplatte bildet und die sich entsprechend dem geometrischen Muster in der an der Nadel vorbeibewegten Plattenrille ändert. Der »Kondensator« 143 liegt effektiv parallel zum Kondensator 114 und zur Induktivität 115, um einen Parallelresonanzkreis zu bilden. Eine Spule 116, die aus einer Schwingungssignalquelle 117 mit beispielsweise einer sinusförmigen Spannung von 915 MHz gespeist wird, koppelt induktiv ein Signal auf den Resonanzkreis mit einer Frequenz, die ein wenig höher oder niedriger als die nominelle Resonanzfrequenz des Resonanzkreises ist. Genauer gesagt fäüt das Signal aus der Quelle 117 auf die Flanke der Amplituden/Frequenz-Kennlinie des Resonanzkreises in Höhe der Hälfte des Spitzenwertes dieser Kennlinie. Wenn sich der Kapazitätswert des Kondensators 143 infolge des aufgezeichneten Signals ändert, verändert sich die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, wodurch das auf ihn gekoppelte Schwingungssignal entsprechend dem aufgezeichneten Signal amplitudenmoduliert wird. Das amplitudenmodulierte Schwingungssignal wird mittels der Spule 118 vom Resonanzkreis abgenommen und auf eine Demodulatorschaltung gegeben, die aus einer Diode 150 und der ÄC-Kombination 151, 152 besteht Die Demodulatorschaltung entfernt das von der Quelle 117 erzeugte Schwingungssignal und liefert an den Anschluß 119 ein Signal, das charakteristisch für das auf der Platte aufgezeichnete Signal ist Dieses Signal wird durch die Ton- und/oder Bildschaltungen 120 zur Übertragung an einen normalen Empfänger verarbeitet.

In dem vorstehend beschriebenen System ist ein symmetrischer Nadelpositionsfühler eingebaut, der Elektroden 105, 106 und 109 verwendet, um positionsfühlende Kapazitäten 107 und 108 zu bilden. Eine erste Varactordiode 103 verbindet in Serienschaltung die Kapazität 108 mit einem ersten Bezugspotential 101, und eine zweite Varactordiode 104 verbindet in

ίο Serienschaltung die Kapazität 107 mit einem zweiten BezugFpotential 102. Die Serienschaltung der Kapazität 108 und der effektiven Kapazität der Varactordiode 103 und die Serienschaltung der Kapazität 107 und der effektiven Kapazität der Varactordiode 104 sowie die

is Kapazität 143 liegen alle effektiv parallel zum Kondensator 114 und können ändernd auf die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises wirken.

Ein Schwingungssignal aus einer Quelle 113, z. B. eine Sinuswelle von 262 kHz, wird über Widerstände 110 und 111 auf die Anode der Varactordiode 104 und auf die Kathode der Varactordiode 103 gekoppelt, um dort eine sich zeitlich ändernde Spannung zu erzeugen, die eine Modulation der effektiven Kapazitätswerte der Varactordioden 103 und 104 bewirkt. Die Kapazität des Varactors 103 steigt an, wenn sich die kapazität des Varactors 104 vermindert, und umgekehrt. Die Gesamtkapazität, die von den Varactordioden parallel zur Resonanzkreisspule 115 beigetragen wird, bleibt konstant unter der Bedingung, daß die Kapazitäten 107 und 108 gleich groß sind und daß sich die Varactordioden einander gleichen und eine lineare Kapazitäts/Spannungs-Kennlinie haben. Solange die Kapazität der positionsfühlenden Elemenete konstant bleibt, ist der Beitrag des vom Oszillator 113 erzeugten Signals am Ausgang 119 des Demodulators 150 gleich Null. Man erhält also für die genannte Bedingung einen absoluten Nullwert.

Eine Versetzung der Nadel und somit der mittleren Elektrode 109 bewirkt eine Erhöhung (oder eine Verminderung) der Kapazität 107 und gleichzeitig damit einhergehend eine Verminderung (bzw. eine Erhöhung) der Kapazität 108. Es sei der Fall betrachtet, daß die Kapazität 107 durch eine nach rechts gerichtete Versetzung der Nadel erhöht wird. Die Kapazität 107 wird also größer, und die Gesamtkapazität von allen dem Resonanzkreis parallel liegenden Kondensatoren ist in den Zeiten der negativen Halbwellen des von der Quelle 113 kommenden Signals größer. Umgekehrt ist bei einer nach links gerichteten Versetzung der Nadel die gesamte effektive Kapazität während der Zeiten der positiven Halbwellen des von der Quelle 113 kommenden Signals größer. Diese Kapazitätsmodulationen bewirken eine Amplitudenmodulation des von der Quelle 117 auf den Resonanzkreis gegebenen Signals in ähnlicher Weise wie die von der Aufzeichnungsplatte bewirkte Modulation. Das Maß der Kapazitätsmodulation und somit der Amplitudenmodulation des Trägersignals ist eine Anzeige für den Betrag der Nadelversetzung, und die Phase des endgültigen Signals ist eine Anzeige für die Richtung der Versetzung.

Die Aufzeichnungssignale und die durch die Nadelversetzung bewirkten Signale bilden ein kombiniertes Signal am Anschluß 119. Das durch die Nadelversetzung bewirkte Signal wird durch ein Bandfilter 130 aus dem kombinierten Signal extrahiert und durch den Synchrondetektor 140 demoduliert, um an der Ausgangsklemme 142 ein Gleichstrom-Steuersignal zu erzeugen. Die in F i g. 4 dargestellte Anordnung ist nicht auf die

Verwendung von Varactordioden als spannungsabhängige Impedanzen beschränkt. Die Hauptsache ist, daß die Gesamtreaktanz, die von den positionsfühlenden Elementen parallel an den aus dem Kondensator 114 und der Spule 115 gebildeten Resonanzkreis gelegt wird, für eine Nullposition der Elektrode 109 konstant bleibt.

Das Signal aus den Quellen 61 und 113 in den F i g. 1 und 4 kann anders als in der Zeichnung dargestellt über die spannungsabhängigen Elemente an die festen Kondensatorelektroden gelegt werden, indem man die spannungsabhängigen Impedanzen und die Widerstände einfach miteinander vertauscht. In der Anordnung nach F i g. 4 beispielsweise kann die Varactordiode 103 mit dem Widerstand 110 vertauscht werden, so daß der Widerstand 110 zwischen der Vorspannung 101 und der Elektrode 105 liegt und die Varactordiode 103 zwischen der Quelle 113 und der Elektrode 105 liegt, wobei die Anode der Varactordiode an die Quelle 113 anzuschlie-

Ben ist. In ähnlicher Weise können die Varactordiode 104 und der Widerstand Ul miteinander vertauscht werden, wobei die Kathode der Varactordiode 104 an die Quelle 113 anzuschließen ist. Je nachdem, ob die verwendete Anordnung signalfühlend (z. B. spannungsfühlend) oder impedanzfühlend ist, gibt es Vorteile hinsichtlich der Methode, die zum Verbinden der Quelle mit den spannungsabhängigen Elementen und/oder den Kondensatorelektroden angewandt wird.

Es sei noch erwähnt, daß die veränderlichen Impedanzen nicht unbedingt spannungsabhängige Impedanzen sein müssen. In besonderer Ausführungsform können z. B. auch stromabhängige Impedanzen wie z. B. sättigbare Drosseln verwendet werden. Außerdem ist die vorstehend in verschiedenen Ausführungsformen beschriebene symmetrische Fühianordnung sowohl bei kapazitiv abtastenden als auch bei druckabtastenden Systemen anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Meßfühlanordnung, zur Messung der Relativlage einer Signalabtastnadel (144) gegen eine Abtastnadelhalterung mit

a) einer ersten Elektrode (109), die in einer festen Relativlage zu der Signalabtastnadel (144) angeordnet ist und sich zwangsweise mit diesem Teil bewegt,

b) einer zweiten Elektrode (105), die in einer festen Relativlage zu der Abtastnadelhalterung und auf einer der beiden Seiten der ersten Elektrode (109) angeordnet ist und mit dieser eine erste, variable Kapazität (108) bildet, und

c) einer Signalgeberschaltung (140, 200) zur Abgabe eines die Relativlage der Signalabtastnadel (144) gegenüber der Abtastnadelhalterung angebenden Signals,