DE3105173A1 - Controllable positioning system for recording and reproducing apparatuses, in particular for video apparatuses with longitudinal track recording - Google Patents
Controllable positioning system for recording and reproducing apparatuses, in particular for video apparatuses with longitudinal track recordingInfo
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Abstract
Description
REGELBARES POSITIONIERUNGSSYSTEM FÜR AUFZEICHNUNOS-UND WIEDERGABEGERÄTE, INSBESONDERE FÜR VIDEOGERÄTE MIT LÄNGSSPURAUFZEICF#NUNG BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein regelbares Positionierungssystem für Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte, insbesondere für Videogeräte mit Längsspuraufzeichnung, gemäß dem Oberbegriff des. Anspruchs 1., In verschiedenen Längsspurvideoaufzeichnungssystemen (LVR-Systemen) muß am Ende einer Video spur innerhalb kürzester Zeit (z. B. 20 ms) der Übergang auf die -nächste Spur erfolgen. Das bedeutet eine Verschiebung des Aufnahme/Wiedergabe-Kopfes um einen bestimmten Betrag (Stufe). Um einen Austausch von Magnetbändern bzw. Videokassetten mit anderen Geräten des gleichen Systems störungsfrei zu ermöglichen (Kompatibilität), benötigt man gleichzeitig eine Spurnachregelmöglichkeit; außerdem darf zwischen Eigenaufnahme und Eigen-' wiedergabe kein Spurfehler auftreten, d.h. weder von Stufe zu Stufe noch von der ersten Stufe zur letzten Stufe. Der Regelbereich sollte möglichst groß sein, um auch bei großen Abweichungen ein schnelles Einfangen und sicheres Einrasten auf der Sollspur zu gewährleisten. Wenn der Videokopf seine Position eingenommen hat, muß er auch mechanisch stabil sein, d.h. Erschütterungen dürfen keine Lageänderung des Videokopfes hervorrufen.ADJUSTABLE POSITIONING SYSTEM FOR RECORDING AND PLAYBACK DEVICES, IN PARTICULAR FOR VIDEO EQUIPMENT WITH LONGITUDINAL TRACK RECORDING DESCRIPTION The invention refers to an adjustable positioning system for recording and playback devices, especially for video devices with longitudinal track recording, according to the generic term des. Claim 1., In various longitudinal track video recording systems (LVR systems) the transition must be made at the end of a video track within a very short time (e.g. 20 ms) to the next track. This means a displacement of the record / playback head by a certain amount (level). To exchange magnetic tapes or video cassettes to enable interference-free with other devices of the same system (compatibility), you need a track adjustment option at the same time; also allowed between Self-recording and self-playback no tracking errors occur, i.e. neither from step to stage still from the first stage to the last stage. The control range should be as close as possible be large in order to catch them quickly and safely, even with large deviations To ensure that it engages on the target track. When the video head has taken its position it must also be mechanically stable, i.e. vibrations must not change position of the video head.
Aus der DE-OS 28 49 110 ist eine elektronische Blokkiereinrichtung für Gleichstrommotoren bekannt, bei der mit Hilfe eines Positionsdetektors der nächstliegende Positionspunkt eines rotierenden Teils erkannt wird und eine Gegenkopplung zur Drehrichtung einsetzt, wobei die Flanke der Mitkopplung automatisch übersprungen wird.From DE-OS 28 49 110 an electronic blocking device is known for DC motors, in which the closest with the help of a position detector Position point of a rotating part is detected and a negative feedback to the direction of rotation begins, whereby the edge of the positive feedback is automatically skipped.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein regelbares Positionierungssystem für Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes insbesondere Videogeräte mit Längsspuraufzeichnung zu schaffen, mit welchem eine Videospur- bzw. Videokopfumschaltung und Spurnachregelung mit höchster Präzision und hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird, wobei teure mechanische Bauteile entfallen können und, die Genauigkeit billig und ohne großen Aufwand bei der Fertigung (Nachbearbeitung, etc.) erzielt werden soll.The invention is based on the object of a controllable positioning system for recording and reproducing devices, in particular video devices with longitudinal track recording to create, with which a video track or video head switching and track adjustment with the highest precision and high speed is made possible, with expensive mechanical Components can be omitted and the accuracy cheap and without great effort the production (post-processing, etc.) is to be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of the claim 1 specified features solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Positionierungssystems ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the positioning system according to the invention result from the subclaims.
Mit dem erfindungsgemäßen Positionierungssystem wird eine größtmögliche Geschwindigkeit bei einem Positionswechsel des Videokopfes bei höchster Präzision von Stufe zu Stufe erreicht, da keine Additions- und Wiederholungsfehler auftreten. Durch den einfachen und billigen Aufbau - billige Elektronik ersetzt teure Mechanik, wie z. B. Schrittmotoren - läßt sich die Stufengenauigkeit ohne großen Aufwand, d. h. beispielsweise ohne lohnintensive mechanische Bearbeitung bzw. Nachbearbeitung bei und zur Herstellung der Genauigkeit, erzielen.With the positioning system according to the invention, the greatest possible Speed when changing the position of the video head with maximum precision Achieved from level to level, since no addition and repetition errors occur. Due to the simple and cheap construction - cheap electronics replace expensive mechanics, such as B. stepper motors - can the step accuracy without great effort, d. H. for example, without labor-intensive mechanical processing or post-processing in and for the production of accuracy.
Darüber hinaus behält der Videokopf- seine jeweils eingenommene Position durch das Regelsystem mechanisch stabil bei, sodaß z. B. Erschütterungen keine Lageänderung des Videokopfes hervorrufen können. Auch erfüllt das erfindungsgemäße Positionierungssystem die vorstehend genannten Forderungen nach Spurnachregelmöglichkeit und damit verbundener Kompatibi.lität beim Band-bzw. Kassettentausch mit anderen Videogeräten (des gleichen Systems), wobei der Videokopf elektronisch nachgeführt wird. Auch zeigt sich, daß bei großen Spurabweichungen der Videokopf schnell auf bzw. in die richtige Position (Spurlage) geregelt wird.In addition, the video head retains its position mechanically stable by the control system, so that z. B. Vibrations no change in position of the video head. The positioning system according to the invention also fulfills the above-mentioned requirements for lane readjustment options and related Compatibility with the tape or Exchange of cassettes with other video devices (same Systems), with the video head being tracked electronically. It also shows that in the event of large track deviations, the video head quickly moves to or into the correct position (Track position) is regulated.
Die Erfindung wird im folgenden unter,Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren, beispielsweise näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawing figures, for example explained in more detail.
Es zeigen: Fig. 1 den, prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Positionierungssystems in Form eines Blockschaltbildes, Fig. 2 einBIockschaltbild einer Beschleunigungs-Bremsimpulserzeugung, wie sie gemäß Fig. 1 vorgesehen ist und Fig. 3 Impulsdiagramme für verschiedene Schaltzustände der Schaltung gemäß Fig. 1 bzw. 2.1 shows the basic structure of an inventive Positioning system in the form of a block diagram, Figure 2 is a block diagram an acceleration / braking pulse generation as provided in accordance with FIG. 1 and FIG. 3 pulse diagrams for different switching states of the circuit according to FIG. 1 or 2.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Positionierungssystems wird nachstehend in Verbindung mit der Beschreibung der Blockschaltbilder gemäß Fig. 1 (prinzipieller Aufbau) und Fig. 2 (Beschleunigungs- und Bremsimpulserzeugung) erläutert: Generell besteht die Schaltung aus einem Regelsystem 1, 2, 3 mit einem Regelverstärker 1, einem Positionsmelder 2 sowie einer Referenz 3, einer Umschalteinrichtung 4 sowie einer Impulserzeugerstufe 5 für Beschleunigungs-/Bremsimpulse (einstellbare Beschleunigungszeit und Bremszeit).The mode of operation of the positioning system according to the invention is below in connection with the description of the block diagrams according to Fig. 1 (basic structure) and Fig. 2 (acceleration and braking pulse generation) explained: The circuit generally consists of a control system 1, 2, 3 with a Control amplifier 1, a position indicator 2 and a reference 3, a switching device 4 and a pulse generator level 5 for acceleration / braking pulses (adjustable Acceleration time and braking time).
Das Regelsystem 1, 2, 3 ist für die Genauigkeit zuständig; eine Impulsfolge von Beschleunigen und Bremsen für die hohe Geschwindigkeit der Stufenumschaltung.The control system 1, 2, 3 is responsible for the accuracy; a pulse train of acceleration and braking for the high speed of level switching.
Eine Endstufe 6 mit regelbarer Gesamtverstärkung wird für den Moment des Beschleunigens und Bremsens in der jeweiligen Richtung voll durchgeschaltet, so daß ein maximaler Strom fließen kann. Nach Beendigung dieses Vorganges wird auf einen durch die Referenz 3 vorgege benen Phasensollwert geregelt.An output stage 6 with adjustable overall gain is for the moment accelerating and braking fully switched through in the respective direction, so that a maximum current can flow. When this process is finished, the controlled by a specified phase setpoint by reference 3.
Gemäß dem Aufbau nach Fig. l ist der Istwert-Eingang des Regelverstärkers 1 mit dem Ausgang des Positionsmelders 2 verbunden, der eingangsseitig mit dem Ausgang eines elektromechanischen Wandlers 7 verbunden ist. Die Ausgangsspannung der Referenzstufe 3, die eingangsseitig das Signal für die Nachführung erhält und dadurch beeinflußt wird, wird dem Sollwerteingang des Regelverstärkers 1 zugeführt, dessen Ausgang mit dem einen Kontaktanschluß E 1 der Umschalteinrichtung 4 verbunden ist. Ausgangsseitig ist die Umschalteinrichtung 4 mit dem einen Eingang der Endstufe 6 verbunden, während der andere Eingang das Ausgangssignal einer Symmetrierstufe8 erhält. Das Ausgangssignal der Endstufe 6 wird dem Eingang des Wandlers 7 zugeführt. Der Schaltkontakt der Umschalteinrichtung 4 wird(über deren Eingang S) vom Ausgangssignal der Impulserzeugerstufe 5 betätigt, wobei ein weiterer Ausgang der Impulserzeugerstufe 5 mit dem anderen Kontaktarschluß E 2 der Umschalteinrichtung 4 verbunden ist. An die beiden Eingänge der Impulserzeugerstufe 5 (Beschleunigungs- und Bremsimpulszeit) sind für die richtungsabhängige Beschleunigungs- und Bremsimpulserzeugung die TastenTl und T 2 angeschlossen.According to the structure according to FIG. 1, the actual value input of the control amplifier is 1 is connected to the output of the position detector 2, the input side to the output an electromechanical converter 7 is connected. The output voltage of the reference stage 3, which receives the signal for the tracking on the input side and thereby influences it is fed to the setpoint input of control amplifier 1, its output with one contact terminal E 1 of the switching device 4 is connected. Output side the switching device 4 is connected to one input of the output stage 6, while the other input receives the output signal of a balancing stage8. The output signal the output stage 6 is fed to the input of the converter 7. The switching contact of the Switching device 4 is (via its input S) from the output signal of the pulse generator stage 5 actuated, with a further output of the pulse generator stage 5 with the others Kontaktarschluss E 2 of the switching device 4 is connected. At the two entrances of the pulse generator stage 5 (acceleration and braking pulse time) are for the direction-dependent Acceleration and braking pulse generation the keys T1 and T2 connected.
Der Positionsmelder 2 muß eine gleichspannungsmäßige Übertragung erlauben. Demnach kann z. B. ein Optokoppler mit einer Lichtquelle, einer Segmentscheibe und einem Fototransistor oder ein Hallgenerator mit Magnetsegmenten verwendet werden. Von der Schlitzbreite des Empfängers bei einem Optokoppler hängt im wesentlichen der Nachregelbereich des Videokopfes ab. Die Schlitzbreite bestimmt nach dem Abtastgesetz die Steilheit der Flanken (Kameraröhren Flying Spot Abtaster). Sie sollte möglichst groß sein, darf aber die Größe eines Segments nicht übersteigen. Man erhält dann innerhalb einer Stufe einen Regelbereich von ca.The position indicator 2 must allow a direct voltage transmission. Accordingly, z. B. an optocoupler with a light source, a segment disk and a phototransistor or a Hall generator with magnet segments can be used. The slot width of the receiver in an optocoupler essentially depends the readjustment range of the video head. The slot width is determined according to the scanning law the steepness of the flanks (camera tubes flying spot scanner). You should if possible be large, but must not exceed the size of a segment. You then get a control range of approx.
+ 1/2 Stufe.+ 1/2 step.
Der Regelverstärker 1 ist normalerweise ein PID-Regler mit regelbarem P-Anteil. Da der Restfehler der Regelung schon bei einem PD-Regler vernachlässigbar klein ist, kann auf einen Integral-Anteil verzichtet werden. Das differenzierende Verhalten (D-Anteil) ist für ein besonders schnelles Einrasten der Regelung unentbehrlich.The control amplifier 1 is usually a PID controller with controllable P component. Since the residual error of the control is already negligible with a PD controller is small, an integral component can be dispensed with. The differentiating Behavior (D component) is essential for the control to engage particularly quickly.
Durch Verwendung eines PD-Reglers (bei trägheitsbehafteten Motoren) kann der Proportional-Anteil wesentlich vergrößert werden (Verringerung des Restfehlers). Außerdem entfällt die bei einem reinen P-Regler notwendige Begrenzung des Motorenstroms (Schwingneigung wegen Trägheit), d. h. man erhält auch bei größeren Regelabweichungen ein proportional ansteigendes Moment und damit ein schnelleres Einfangen als bei reinen P-Regler-Schaltungen.By using a PD controller (for motors with inertia) the proportional part can be significant be enlarged (decrease of the residual error). In addition, the limitation required for a pure P controller is not applicable the motor current (tendency to oscillate due to inertia), d. H. you also get larger ones Control deviations result in a proportionally increasing torque and thus a faster one Capture than with pure P-controller circuits.
Die Endstufe 6 mit der daran angeschLossenen Symmetrierstufe 8 hat zwei Funktionen. Als. erstes muß sie für eine ausreichende Stromverstärkung zwischen Beschleunigungs-Bremsimpuls und elektromechanischem Wandler 7 sorgen.The output stage 6 with the balancing stage 8 connected to it has two functions. As. first it must for a sufficient current gain between Acceleration-braking pulse and electromechanical converter 7 provide.
Zum zweiten muß sie auftretende elektrische sowie mechanische Toleranzen zwischen der Vor- #und Rückwärtsbewegung.des Videokopfes ausgleichen können. Dies geschieht durch eine Verschiebung der Mittelspannung der Endstufe 6, bis das richtige Beschleunigungs-Bremsstrom-Verhältnis einer Vor- und Rückwärtsstufe eingestellt ist und der elektromechanische Wandler 7 nach einer Vor- und Rückwärtsstufe'auch ohne Regelung wieder in die alte Position zurückkehrt.Second, it must have electrical and mechanical tolerances between the forward and backward movement of the video head. this happens by shifting the medium voltage of the output stage 6 until the correct one Acceleration / braking current ratio of a forward and reverse stage set is and the electromechanical converter 7 after a forward and backward stage'auch returns to the old position without regulation.
Der elektromechanische Wandler 7 besteht im einfachsten Fall aus einem Gleichstrommotor mit einer festgekoppelten schraubenförmigen Wendel, die Justagefehler der Segmentscheibe des Optokopplers um den Faktor der Untersetzung herunterteilt. Um sich von den Justagefehlern. frei-zumachen, kann auch ein Linearmotor mitstarrer Verbindung zum Videokopf und dem Segmentstreifen verwendet werden.In the simplest case, the electromechanical converter 7 consists of one DC motor with a tightly coupled helical coil, the adjustment errors the segment disk of the optocoupler divided down by the factor of the reduction. To get away from the adjustment errors. A linear motor can also freeze up link can be used for the video head and the segment strip.
In diesem Fall würde auch die Wendel entfallen.In this case, the helix would also be omitted.
Die normale Referenzspannung (Sollwertausgäng an der Referenzstufe 3) entspricht dem Flankenmittelwert des Positionsmelders 2. Eine davon abweichende Referenzspannung führt zwangsläufig zu einer Änderung der Position bis der Flankenwert mit der eingestellten Referenz übereinstimmt.The normal reference voltage (setpoint outputs at the reference stage 3) corresponds to the average edge value of position detector 2. One that deviates from this Reference voltage inevitably leads to a change in position until the edge value corresponds to the set reference.
Der Impuls-Regelkreis-Umschalter (Umschalteinrichtung 4) in Fig. 1 ist im Normalbetrieb so geschaltet, daß der Regelkreis geschlossen ist. Der elektromechanische Wandler 7 wird nun auf einem von der Referenz 3 vorgegebenen Sollwert festgehalten. Bei Beginn eines Bewegungszykfusses des Videokopfes wird die Umschalteinrichtung 4 auf die Impulserzeugung umgeschaltet und erst dann wieder auf den Regelkreis zurückgeschaltet, wenn der Beschleunigungs- und Bremsvorgang für eine Kopfbewegungsstufe abgeschlossen ist.The pulse control circuit changeover switch (changeover device 4) in FIG. 1 is switched in normal operation so that the control loop is closed. The electromechanical Converter 7 is now held at a setpoint value predetermined by reference 3. At the beginning of a motion cycle of the video head, the switching device 4 switched to pulse generation and only then switched back to the control loop, when the acceleration and deceleration for one head movement stage is completed is.
Beim Blockschaltbild der Beschleunigungs-Bremsimpulserzeugung gemäß Fig. 2, die die Impulserzeugerstufe 5 gemäß Fig. 1:ausführlicher darstellt, sind die beiden Tasten T 1 und T 2 mit den baden Eingängen einer Richtungskennungsstufe 51 verbunden, die ausgangsseitig mit einer Takterzeugerstufe 52 (z.B. Multivibrator) und einem Richtungsumschalter 56 verbunden ist, wobei bei der gezeichneten Stellung der Eingang R "low" entspricht. Ausgangsseitig (Taktleitung Cl).ist die Takterzeugerstufe 52 an den Eingang einer erste monostabilen Kippschaltung (Mono-Flop) 53 für die Beschleunigung (regelbare Beschleunigungszeit) angeschlossen. Der Ausgang Q1 des ersten Mono-Flop 53 ist an den einen Eingang eines ODER-Gliedes 55 geführt, während der negierte Ausgang Q1 mit einer zweiten monostabilen Kippschaltung Mono-Flop) 54 für das Bremsen (regelbare Bremszeit) verbunden ist. ,Der Ausgang Q2 des Mono-Flop 54 führt zum anderen Eingang des ODER-Gliedes 55 und zu dem einen Kontaktanschluß des Richtungsumschalters 56, während dessen anderer Kontaktanschluß mit dem negierten Ausgang Q2 des.Mono-Flop 54 verbunden ist. Die Ausgänge des ODER-Gliedes 55 und des Richtungsumschalters 56 führen zu den Eingängen S bzw.In the block diagram of the acceleration / braking pulse generation according to Fig. 2, which illustrates the pulse generator stage 5 of Fig. 1: in more detail the two buttons T 1 and T 2 with the bath inputs of a direction identification stage 51 connected, the output side with a clock generator stage 52 (e.g. multivibrator) and a direction switch 56 is connected, wherein at the signed The position of the input R corresponds to "low". The output side (clock line Cl) .is the Clock generator stage 52 to the input of a first monostable multivibrator (mono-flop) 53 connected for acceleration (adjustable acceleration time). The exit Q1 of the first mono-flop 53 is fed to one input of an OR gate 55, while the negated output Q1 with a second monostable trigger circuit mono-flop) 54 for braking (adjustable braking time) is connected. , The output Q2 of the mono-flop 54 leads to the other input of the OR gate 55 and to the one contact connection of the direction switch 56, while the other contact connection with the negated Output Q2 of the mono-flop 54 is connected. The outputs of the OR gate 55 and of the direction switch 56 lead to the inputs S resp.
E 2 der Umschalteinrichtung 4 von Fig. 1.E 2 of the switching device 4 from FIG. 1.
Die Zeit für den Umschaltvorgang ist im System vorgegeben. Sie teilt sich in etwa drei Teile für den Beschleunigungs- und zwei Teile für den Bremsvorgang auf. Die Feinjustierung erfolgt dynamisch, auf den kürzesten und kleinsten Überschwinger der Regelspannung. Nur dann ist der Einschwingvorgang der Regelspannung schnell beendet. Für eine Vor- bzw. Rückbewegung des Videokopfes ist lediglich ein negierter Beschleunigungs-Bremsimpuls notwendig.The time for the switching process is specified in the system. She shares roughly three parts for the acceleration and two parts for the braking process on. The fine adjustment is made dynamically, to the shortest and smallest overshoot the control voltage. Only then is the transient process of the control voltage fast completed. For a forward or backward movement of the video head, only one is negated Acceleration / braking pulse necessary.
Die in Fig. 3 dargestellten Funktions- ~bzw. Impulsdiagramme gelten zum einen für das Verhalten des erfindungsgemäßen Positionierungssystems bei gedrückter Taste T 1 (Fig. 3a) bzw. bei gedrückter Taste T 2 (Fig.The function shown in Fig. 3 ~ or. Pulse diagrams apply on the one hand for the behavior of the positioning system according to the invention when pressed Button T 1 (Fig. 3a) or if button T 2 is pressed (Fig.
3b)'. Die einzelnen Impulsfolgen stellen dabei die Ausgangsspannungen an den mit gleichem Bezugszeichen bezeichneten Ausgängen der einzelnen Schaltungsteile in den Fig. 1 bzw. 2 dar. Demnach bedeutet also die Impulsfolge Q1 die Ausgangsspannung am nicht-invertierten Ausgang Q1 des Mono-Flop 53, während C1 den Takt darstellt, usw. In der Darstellung für den Motorstrom sind "Regeln", "Beschleunigen", "Bremsen" und "Einschwingvorgang" erkennbar.3b) '. The individual pulse trains represent the output voltages at the outputs of the individual circuit parts labeled with the same reference numerals 1 and 2 respectively. Accordingly, the pulse sequence Q1 thus means the output voltage at the non-inverted output Q1 of the mono-flop 53, while C1 represents the clock, etc. In the representation for the motor current are "Control", "Accelerate", "Braking" and "transient process" recognizable.
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Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813105173 DE3105173A1 (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Controllable positioning system for recording and reproducing apparatuses, in particular for video apparatuses with longitudinal track recording |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813105173 DE3105173A1 (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Controllable positioning system for recording and reproducing apparatuses, in particular for video apparatuses with longitudinal track recording |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3105173A1 true DE3105173A1 (en) | 1982-09-09 |
Family
ID=6124745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813105173 Withdrawn DE3105173A1 (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Controllable positioning system for recording and reproducing apparatuses, in particular for video apparatuses with longitudinal track recording |
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1981
- 1981-02-13 DE DE19813105173 patent/DE3105173A1/en not_active Withdrawn
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