DE3143158A1

DE3143158A1 - Digitale schaltungsanordnung zur steuerung der spannung eines durch einen capstan angetriebenen bandes

Info

Publication number: DE3143158A1
Application number: DE19813143158
Authority: DE
Inventors: David C. Menlo Park Calif. O'Gwynn
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1982-06-03
Also published as: GB2087104A; FR2493577B1; HK50189A; GB2087104B; DE3143158C2; JPS57103153A; FR2493577A1; US4401923A

Description

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' Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Schaltungsanordnung zur Steuerung der Spannung eines durch einen Capstan angetriebenen Bandes, das durch einen Spulenmotor auf eine Spule gezogen wird.

Es handelt -sich dabei um eine Servo-Steuerschaltungsan-Ordnung zur automatischen Steuerung der Spannung eines Bandes ohne· die Notwendigkeit eines die Spannung abfühlenden Wandlers.

Beispielsweise in Band-Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten sind verschiedene Spannungs-Regelschaltungsanordnungen vorhanden, bei denen Spannungssensoren zur Feststellung der Augenblicksbandspannung verwendet werden. Ein entsprechendes Rückkopplungssignal dient dabei zur "Regelung des Drehmomentes des zugehörigen Motors oder zur Justierung-eines Bandspannungsarms, um eine vorgegebene Bandspannung aufrecht zu erhalten. Typische Beispiele für derartige Regelschaltungsanordnungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 535 441 und 3 936 008 beschrieben. Darüber hinaus stehen verschiedene Spannungs-Steuerschaltungsanordnungen mit Analogschaltungen zur Verfügung,.bei denen Bandspannungssensoren nicht erforderlich sind. Eine typische Steuerschaltungsanordnung dieser Art ist in der Bandzubehör-Steueranordnung eines professionollen Tonaufzeichnungsgerätes der Anmelderin mit der Bezeichnung AG-440 vorhanden und in dem Handbuch für ·

das Spannungsbehör-Steuermodell TS-40 mit der Katalog-Nummer 4890404 beschrieben. Weitere typische analoge Spannungs-Steuerschaltungsanordnungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 871 598, 4 084 768 und: 4 090 679 beschrieben. In Fällen, in denen Bandspannungssensoren nicht verfügbar sind, oder in denen es unerwünscht ist, Spannungssensoren vorzusehen, ist es zweckmäßig, zur

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■*· Steuerung der Bandspannung Servo-Steuerschaltungsanordnungen zu verwenden. Analoge Steuerschaltungsanordnungen unterliegen jedoch Drifterscheinungen und sind schwierig an Motorcharakteristiken anzupassen. Darüber hinaus sind integrierte Schaltkreise, wie beispielsweise lineare Operationsverstärker, welche bei den in Bandgeräten vorkommenden höheren Spannungen arbeiten können, nicht leicht erhältlich. Aufgrund der ihnen eigenen Stabilitätsvorteile werden daher digitale Spar^nungs-Steuerschaltungsanordnungen in Systemen verwendet/ in denen Bandspannungswandler nicht zur Verfügung stehen oder nicht erwünscht sind. Typische digitale Spannungssteller Schaltungsanordnungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 949 244 und 3 982 160 beschrieben. Derartige digitale Schaltungsanordnungen sind jedoch generell

^5 aufwendig, erfordern zusätzliche Eingangssignale und bilden keine Digital-Analog-Wandlerschaltungsanordnung, welche in 'einfacher ".Weise an die Motorcharakteristiken angepaßt werden kann..

^O Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, mit der·eine größere Genauigkeit der Spannungssteuerung möglich, ist.

Diöse Aufgabe wird bei einer digitalen SchaltungKanorduuiuj der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
Eine einen an einen Puffer gekoppelten Zähler enthaltende

Schaltung zur Erzeugung einer Binärzahl, welche einen ' ' '

Augenblicks-Bandwickeldurchmesser anzeigt, eine die Rotationsperiode der Spule zum Zähler liefernde Schaltung,

und eine an -den Puffer gekoppelte und eine wählbare Folge von Präzisionswiderständen enthaltende Digital-Analog-■

Wandlerschaltung zur Erzeugung einer analogen Motorsteuerspannung als Funktion der Binärzahl.

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Die vorliegende Erfindung stellt eine relativ einfache digitale Spannungs-Steuerschaitungsanordnung dar, welche die Nachteile von analogen und digitalen Schaltungsanordnungen mit offenen Schleifen nicht aufweist, wobei Band-Spannungssensoren nicht erforderlich sind. Es werden dabei die Spulendrehzahl anzeigende Spulentachometerimpuise und die Bandgeschwindigkeit anzeigende Capstan-Referenzimpulse in den Zähler eingespeist. Dieser erzeugt eine Binärzahl, welche den Augenblicks-Bandwickeldurchmesser repräsentiert, wenn das Band auf die Spule gezogen wird. Die Zahl wird in eine Digital-Anal·og-Wandl·erschaltungsanordnung eingegeben, welche durch eine Folge oder durch Folgen von speziellen Kombinationen von Präzisionswiderständen gebildet wird. Die Widerstände werden selektiv parallel· oder in Serie zu vorgegebenen Kombinationen miteinander geschaltet, die durch eine Wandlersteuerschal·- tung festgel·egt werden. Die letztgenannte Wandlersteuerschaltung spricht dabei auf die Größe der Binärzahl· und /oder auf die iogischen Zustände entsprechender Bits der

20- Binärzahl an. Die Widerstandskombinationen bilden den unteren Teil einer Widerstands-Spannungsteilerschal·tung, welche die Spannungs Steuer schal· tung, d.h. , die Aufspul·- motor-Steuerspannung zum Motortreiberverstärker liefert. Die Widerstände der aufeinanderfolgenden Widerstands-

^° kombinationen sind direkt auf das für die Bandwickeldurch- ; messer-Änderungen erforderliche Motordrehmoment und damit auf die entsprechende notwendige Spannung bezogen. Die Widerstände sind vorgegeben, um Nichtlinearitäten in der Motorcharakteristik zu kompensieren.

Durch die erfindungsgemäße digitale Bandspannungs-Steuerschaltungsanordnung wird also die Spannung des Bandes gesteuert, wenn dieses während des Aufzeichnungs-'oder Wiedergabebetriebes auf eine Spule gezogen wird.

-¹- Die-digital erzeugte, den Augenblicks-Bandwickeldurchmesser"" anzeigende Binärzahl steuert die Motorsteuerspannung als Funktion des izur Aufrechterhaltung einer konstanten Bandspannung notwendigen Motordrehmomentes, _: ■ . _; ■ ■ : ■ ,

Die durch die kontinuierlich wählbaren Kombinationen von Parallel- oder Serienwiderständen gebildete Digital-Analog-Wandlerschaltung ist auf diese Weise .an den sich ändernden Bandwickeldurchmesser und damit an die zur Realisierung der geforderten Bandspannung notwendige Motorsteuerspannung angepaßt.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

; ·

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren ; der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nähet erläutert. E.s zeigt:

^O Fig. 1 ein, Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungs anordnung;

Fig. 2 ein- detaillierteres Blockschaltbild der Schaltungsanordnung nach Fig. 1;

Fig. 3A und 3B ein Schaltbild einer Realisierung der Schaltungsanordnung nach den Fig. Ί und 2; und

Fig. 4 und 5 ein Schaltbild bzw. ein Blockschaltbild

jeweils einer weiteren Ausführungsform der erfiridurigsgemäßen Schaltungsanordnung. ^:

Gemäß Fig. 1 wird eine Folge von Spulentachpmeterimpulsen,, welche die Drehzahl einer Spule beispielsweise eines ""■■■-

Bandgerätes anzeigt, über einen Spulentachometereingang 14 in eine Zähler/Puffer-Schaltung 10 und eine Servosteuerschaltung 16 eingespeist. Eine die Ban dge schwind i'jk'v

anzeigende Folge von Capstan-Referenzimpulsen wird über einen Capstan-Referenzeingang 18 ebenfalls in die Zähler/ Pufferschaltung 10 und die Servosteuerschaltüng 16 eingespeist. Die Servosteuerschaltung 16 liefert verschiedene Lösch-, Takt- und Sperrbefehle für die Zähler/Pufferschaltung 10 und eine Wandlersteuerschaltung 12. Die Augenblicks-Rotationsperiode der_ Spule wird über die Zähler/ Pufferschaltung 10 erhalten, welche die Anzahl der Capstan-Ref erenzimpulse zählt, welche zwischen den Spulentachometerimpulsen auftreten. Die resultierende Zählung und damit die den Augenblicks-Bandwickeldurchmesser anzeigenden Digitaldaten werden durch eine 8-Bit-Binärzahl repräsentiert, welche in eine nicht-lineare Digital-Analog-Wandlerschaltung 20 eingespeist wird. Diese Wandlerschaltung wird durch vorge-

¹^ gebene Folgen von parallelen Präzisionswiderständen gebildet. Ein Teil der Zahl wird in" die Wandlersteuerschaltung 12 eingespeist, wodurch festgelegt wird, welche der'Widerstandsfolgen die durch die Größe der Zahl, d;.h.,-deri Durchmesser des Bandspulenwickels festgelegte Binärzahl

^O empfangen soll. Die logischen Zustände der entsprechenden Bits wählen die tatsächlichen Widerstände in den Parallelkombinationen jeder Folge, wenn sich der Wickeldurchmesser ändert. Die Parallelkombination von Widerständen bildet den unteren Teil, einer Widerstands-Spannungsteilerschaltung,

welche die Spannungssteuerschaltung in Form einer Aufspulmotor-Steuerschaltung an einem Ausgang 22 liefert. Die Spannung wird in den nachfolgenden Motortreiberverstärker eingespeist, welcher den entsprechenden Spulenmotor.in

konventioneller Weise ansteuert.
.30 . ;

Figur 2 zeigt weitere Einzelheiten der Spannungs-Steuerschal tungsanordnung, wobei gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Spulen-Tachometereingang 14 ist über eine Tachometerprozessorschaltung 28, eine

Gatterleitung 30 und einen Datenbus 32 an einen Zähler

und"einen Puffer 26 der Zähler/Pufferschaltung 10 angekoppelt. Die Prozessorschaltung 28 liefert weiterhin über eine Leitung 31 einen inversen Gatterbefehl für die Servosteuerschaltung 16. Der Puffer 26 speichert die aufeinanderfolgenden, den Augenblicks-Bandwickeldurchmesser anzeigenden Binärzahlen und liefert sie über einen Datenbus 34 zu einer von drei Präzisionswiderstandsfolgen 36, 38 und 40 der-Digital-Änalog-Wandlerschaltung 20, was im folgenden noch genauer erläutert wird. Die Widerstandsfolgen bilden den-unteren Teil (als nach Masse geschaltete variable Widerstände 42, 44, 46 dargestellt) der Widerstands-Spannungsteilerschaltung, welche die Aufwickelmotor-Steuerschaltung am Ausgang 22 liefert. Ein fester Präzisions- ". " widerstand 48 definiert den oberen Teil der Spannungsteilerschaltung.

Der: Capstan-Referenzeingang 18 ist an eine Taktteilerschaltung 50 angekoppelt, welche über eine Leitung 52 einen nicht-geteilten Referenztakt f für die Servosteuerschaltung 16 liefert. Über eine Leitung 54 wird ein halbierter Takt f_/2 in eine programmierte Spannungsregelschaltung 70 eingespeist. Ein durch 6 geteilter Zählertakt f /6 wird über eine Leitung 56 in den Zähler 24 eingespeist.

Ein Servoabschaltsignal an einem Eingang 58 wird in die Tachometerprozessorschaltung 28, die Spannungsregelschaltung 70 -und die Servosteuerschaltung 16 eingespeist. Die Spannungsregelschaltung 70 nimmt weiterhin von einem Eingang 60 ein Breitenwählsignal auf. Als Funktion der verschiedenen Ein-

gangssignale liefert die Servosteuerschaltung 16 verschiedene Steuer- und Zeittaktsignale, über eine Leitung 62 , wird ein Zähler-Löschbefehl in den Zähler 24 eingespeist. Über eine Leitung 64 wird ein Puffertakt in den Puffer 26 eingespeist, während über eine Leitung 66 ein Wandler-'

Sperrbefehl in die Wandlersteuerschaltung 12 eingespeist wird. Die programmierte Spannungsregelschaltung 70 enthält ein Paar von Spannungsjustier-Potentiometern 72 und 74,

■*· die der Verwendung eines Bandes mit einem bzw. zwei Zoll zugeordnet sind, was im folgenden noch genauer beschrieben wird. Die Regelschaltung ist an den f es teil Widerstand 48 angekoppelt und liefert die Spannung für die Widerstands-Spannungsteilerschaltung, welche den Ausgang 22 bildet.

Die Wandlersteuerschaltung 12 nimmt einen·.vorgegebenen Teil der Binärzahl am Ausgang des Puffers, 26 über einen Datenbus 35 auf und liefert als Funktion dessen einen von drei Wandlerwählbefehlen für die Widerstandsfolgen 36, 38 bzw. 40 über Leitungen 76, 78 bzw. 80.

Eine Realisierung der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist in den Fig. 3A und 3B dargestellt, anhand derer die *° Wirkungsweise der Schaltungsanordnung vollständig erläutert werden kann. Gleiche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Spulentachometerimpulse am Eingang 14 werden durch einen nicht-dargestellten) optischen Sensor erzeugt, welcher sechs Löcher in der

Aufspulmotor-Bremstrommel erfaßt und während jeder Umdrehung der Spule sechs Tachometerimpulse erzeugt. Die Impulse werden über ein Paar von Schmitt-Triggerschaltungen 82 verarbeitet, d.h., in Rechteckform überführt und sodann zur Verbesserung ihrer Genauigkeit durch ein D-Flip-Flop

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84 halbiert. Die Schmitt-Triggerschaltungen 82 und*das Flip-Flop 84 bilden die Tachometer-Prozessorschaltung 28, welche den Gatterbefehl und den inversen Gatterbefehl mit der Hälfte der anfänglichen Tachometerimpulsfrequenz für den Zähler 24 und die Servosteuerschaltung 16 über

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die Leitungen 30 und 31 liefert.

Ersichtlich können auch andere an sich bekannte Wandleranordnungen zur Gewinnung der die Spulendrehung anzeigenden

Spulentachometerimpulse als Gatterimpuls.e .für den -Zähler 35

24 verwendet werden.

' -13-

Die Capstan-Referenzimpulse werden durch einen Kristalloszillator des Aufzeichnungsgerätes erzeugt, welcher die. Drehzahl des Capstan-Motors festlegt. Sie können beispielsweise jedoch auch durch eine an den Capstan angekoppelte Tachometeranordnung erzeugt werden. Die Impulse werden über einen Puffer in die Taktteilerschaltung 50 und speziell in den Takteingang eines ersten von drei D-Flip-Flops 88, 90, 92 eingespeist, welche je im Effekt eine Teilung durch 2 durchführen. Die Capstan-Referenz-

^O frequenz f wird weiterhin über die Leitung 52 in die Servosteuerschaltung 16 eingespeist. Die Capstan-Referenz-Frequenz f· /2 vom Flip-Flop 88 taktet die Flip-Flops und 92 und· wird weiterhin über die Leitung 54 in die programmierte Spannungsregelschaltung 70 eingespeist.

¹^ Die Capstan-Referenzfrequenz f /6 wird vom -Flip-Flop 9 über die Leitung 56 in den Takteingang des Zählers 24 eingespeist. Der Zähler 24 zählt somit die Zahl der Capstan-Ref erenzimpulse, welche zwischen den halbierten Spulentachometerimpulsen auftreten, die den Gatterbefehl· auf der Leitung 30 bilden. Der Zähler 24 zählt also die Zahl von Impulsen, welche während einer Sechstel Umdrehung der Spule auftreten, um eine digitale Berechnung des Bandwickeldurchmessers durchzuführen. .

Die Servosteuerschaltung 16 enthält miteinander gekoppelte D-Flip-Flops 94 und 96, die durch die Capstan-Referenzfrequenz f auf der Leitung 9 2 getaktet werden, sowie ein drittes durch das Ausgangssignal des Flip-Flops 94 getaktetes Flip-Flop 98. Als Funktion der Capstan-Referenzfrequenz f und des inversen Gatterbefehls auf der Leitung 31 erzeugt die Servosteuerschaltung 16 den Zählerlöschbefehl und den Puffertaktbefehl auf den Leitungen 62 und 64 über das Flip-Flop 96" bzw. 94. Das Flip-Flop 98.liefert den Sperrbefehl für den Sperreingang der Wandlersteuerschaltung 12 auf der Leitung 66,,

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Der Zähler 24 liefert eine 8-Bit-Binärzahl auf seinem Ausgangsdatenbus 32, welche ein Maß für den Bandwickeldurchmesser ist und welche über den Puffejrtaktbefehl aif der Leitung 64 von der Servosteuerschaltung 16 in den Puffer 26 'getaktet wird. Die 7 signifikantesten Bits der Binärzahl im Puffer 26 werden selektiv über Inverter, die durch.NAND-Gatter 100 bis 112 mit offenem Kollektor gebildet werden, in die Digital-Analog-Wandlerschaltung 20 eingespeist. Das geringstwertige Bit ist aufgrund der Bandwickelexzentrizität unstabil und wird daher nicht benutzt.

Die drei signifikantesten Bits der Binärzahl im Puffer 26 werden über den Datenbus 35 in die WandlerSteuerschaltung 12 und irisbesondere in die Steuereingänge einer 1 :8-Multiplex/Demultiplex-Schaltung 114 eingespeis.t. Diese letztgenannte Schaltung wirkt als Drehschalter zur Bildung eines Wandlerwählbefehls auf einer der Wählleitungen 76, 78 oder 80 als Funktion eines wahren logischen Zustandes auf der entsprechenden Leitung'.des Datenbus

Nimmt der Gatterbefehl auf der Leitung 30 für den Zähler 24 einen hohen logischen Pegel an, so wird der Zähler wirksamgeschaltet und zählt die ankommenden Capstan-Referenzimpulse auf der Leitung 56, welche ein Sechstel der ursprünglichen Capstan-Referenzfrequenz besitzen.

Nimmt der Gatterbefehl einen tiefen Pegel an, so wird der Zähler" 24 abgeschaltet, die Zählung gestoppt und die resultierende Binärzahl im Zähler geliefert. Liegt der ^® Gatterbefehl auf einem tiefen Pegel, so'nimmt der" inverse Gatterbefehl auf der Leitung 31 einen hohen Pegel an, so daß die Servosteuerschaltung 16, d.h^, das Flip-Flop über die Leitung 64 einen Puffertakt für den Puffer 26 liefert. Die Zahl im Zähler 24 wird damit in den Puffer 26 getaktet.Unmittelbar danach löscht das Flip-Flop 96 den Zähler 24 über die Leitung 62 auf Null, so daß der Zähler für den nächsten Zyklus bereit is;t. Füllt :

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die Zahl den nächsten Zähler auf, so werden Überträge über ein NAND-Gatter 111 auf den Zähler zurückgeführt, um. dessen Überlauf zu verhindern, bis der Zähler den

Löschimpuls*' auf der Leitung 62 erhält. . "5 ■}"-'-

Das Servoabschaltsignal auf der Leitung 58 schaltet die Spannungssteuerschaltung jedes Mal dann ab,, wenn der Capstan, beispielsweise während eines Abstoppens, eines Rückspulens oder eines schnellen Vorlaufs des Bandgerätes . ni-cht läuft. Liegt die Servorabschaltleitung 58 auf einem tiefen Pege'l, so wird das Flip-Flop 84 gelöscht gehalten, wodurch verhindert wird, daß Spulentachometerimpulse zum Zähler 24 gelangen. Weiterhin wird das Flip-Flop 98 vorgesetzt, wodurch die Wandlersteuerschaltun.g 12 gesperrt ■ ~

und die Wandlerwählleitungen 76, 78 und 80 abgeschaltet werden. Liegt das Servoabschaltsignal auf-tiefem Pegel, so wird weiterhin ein Flip-Flop 122 der Spannungsregelschaltung 70 (im folgenden noch genauer erläutert)· gelöscht, wodurch eine Spannung von +5V an dessen nicht

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wahrem Ausgang erzeugt wird. Ein zugehöriger Transistor wird wirksam geschaltet, wobei das Potentiometer 74 für zwei ZbIl die"· volle Spannung (beispielsweise 27V) für den

Spulenmotor über den Widerstand 48 und den Ausgang 22 liefert, wie dies in den genannten Betriebsarten erwünscht

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Wird das Bandgerät in den Aufzeichnungs- oder Wiedergabebetrieb geschaltet, so bedeutet die Tatsache, daß das Flip-Flop 84 durch das Servoabschaltsignal gelöscht ge- - ^:

halten wurde, daß der Gatterbefehl auf der Leitung 30 auf

- tiefem·Pegel liegt. In diesem Zeitpunkt hält das Flip-Flop 3>8 den Sperrbefehl auf der Leitung 66 noch auf hohem Pegel, wodurch die Wandlerwählleitungen abgeschaltet werden, so daß die Spannungs-Steuerschaltungsanordnung bei Beschleunigung der Spule das volle Drehmoment für den Spulenmotor liefert. Nach der Beschleunigung der Spule

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auf die Betriebsdrehzahl bewirkt dann das Auftreten des ersten Spulentachometerimpulses, daß die Leitung 30 einen hohen Pegel annimmt,wodurch ein Zählzyklus im Zähler 24 gestartet wird. Im Zähler 24 wird eine gültige Zahl erzeugt und in den Puffer 26 getaktet. Gleichzeitig wird das Flip-Flop 98 getaktet, wodurch ein tiefer Pegel auf der Sperrleitung 66 erzeugt wird, so daß die Multiplex/ Demultiplex-Schaltung 114 sofort die entsprechende. Wandlerwiderstandsfolge 36, 38 oder 40 auswählen kann, wie dies durch die Größe der Zahl festgelegt wird, die durch den Datenbus 35 in die Schaltung 114 eingespeist wird, was im folgenden noch genauer erläutert wird. Der -Spulenmotor beschleunigt bei vollem Drehmoment, bis der.Zähler 24 eine gültige Zahl erzeugt, wonach die Spannungs-Steuerschaltungsanordnung die Funktion übernimmt und das Drehmoment und damit die Bandspannung als Funktion des Bandwickeldurchmessers zu steuern beginnt. - ⁱ _t

Ist das Band einmal auf die richtige stationäre Geschwindigkeit beschleunigt und beginnt das Band auf den kleinsten Bandwickeldurchmesser gezogen zu werden, so werden die 7 Bit des binären Wortes an entsprechenden Gattern 100 bis 112 selektiv auf die Emitter von 7 Schalttransistoren 116 der ausgewählten Präzisionswiderstandsfolge ²^ 36 gekoppelt. Inzwischen werden die Basen der Transistoren an die Wählbefehlsleitung 76 der Multiplex/Demultiplex-Schaltung 114 gekoppelt. Die Kollektpren sind an die entsprechenden Präzisionswiderstände 42 gekoppelt, welche allein oder in vorgegebenen Parallelkombinationen

die Präzisionswiderstandsfolge 36 bilden, die ihrerseits den unteren Teil der entsprechenden vorgenannten-Widerstands-Spannungsteilerschaltung bildet. Liegt beispielsweise der Wählbefehl auf der Leitung 76 auf einem hohen Pegel, so wird allen Transistoren 116 Basisstrom zugeführt. Die Emitter der Transistoren floaten, bis sie beispielsweise durch einen tiefen logischen^:Pegel am Ausgang

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der entsprechenden invertierenden NAND-Gatter 100 bis 112 geerdet werden. In dem Zeitpunkt, in dem der entsprechende Emitter geerdet wird, wird der entsprechende Widerstand der Folge 42 auf Erde gezogen, wodurch er parallel in den unteren Teil der Spannungsteilerschaltung eingefügt wird. Gemäß der Festlegung durch die Parallelkombination von Widerständen, d.h., durch die Binärzahl an den Ausgängen der Gatter 100 bis 112 entspricht die Aufspulmotor-Steuerspannung am Ausgang 22 dem Augenbliicks-Bandwickeldurchmesser und damit dem zur Aufrechterhaltung einer konstanten Bandspannung nötigen Drehmoment.

Erreicht der Bandwickel einen vorgegebenen Durchmesser, so wird die zweite Präz isionsvjiderstandsf olge 38 entsprechend an vorgegebene Gatter der NAND-Gatter 100 bis 110 angekoppelt» Das bedeutet, daß 6 Transistoren 118 und zugehörige Widerstände 44 der Folge 38 an Gatter 100 bis 110 und damit an ein 6 Bit-Wort, das durch alle außer dem höchstwertigen Bit gebildet wird, angekoppelt werden.

Die Transistoren 118 ziehen die zugehörigen Widerstände als Funktion eines Wählbefehls auf der Leitung 78 und eines tiefen logischen Pegels auf den den entsprechenden Emittern entsprechenden Leitungen.auf Erde. Da die Parallelwiderstandskombination der Folge 38 größer ist, wird zur Erhöhung des Drehmomentes eine entsprechend größere Steuerspannung am Ausgang 22 erzeugt.

Erreicht der Bandwickel den nächsten vorgegebenen Durchmesser, so wird entsprechend den 5 geringstwertigen Bits der 7 Bit-Binärzahl über 5 Transistoren 120 die dritte Folge 40 an vorgegebenen NAND-Gatter 100 bis 108 angekoppelt. Bei Triggerung über die Wählleitung 80 und tiefen logischen Pegeln an den Gattern ziehen die gewählten Widerstände 120 die zugehörigen Widerstände 46 auf Erde, um eine wiederum größere Aufspulmotor-Steuerspannung am Ausgang 22 zu erzeugen, welche ein Maß für den zunehmenden Bandwickeldurchmesser ist.

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ι Ersichtlich sind für eine Binärzahl größer als 223', welche anzeigt, daß die Spule ihren stationären Betrieb noch nicht erreicht hat, die drei signifikantesten Bits der'Binärzahl alle "1", wobei die Multiplex/Demultiplex-Schaltung 114 ihre Ausgangsziffer 7 wählt, welche nicht angeschlossen ist und damit keinen Wählbefehl liefert. Dabei werden alle Transistoren 116, 118 und 120 gesperrt, so daß keine Widerstandslast am unteren Teil des Spannungsteilers vorhanden ist. Somit wird die volle

^O Spannung von der programmierten Spannungsregler schaltung 70 (beispielsweise 27V) über den Widerstand 48 auf den Ausgang 22 geliefert. Ein derartiger Zustand tritt unmittelbar nach der Auslösung des Starts des Aufzeichnungsgerätes auf, wenn dieses beschleunigt, oder wenn das Ge- rät im Rückspulbetrieb, im schnellen Vorlaufbetrieb oder im Stillstand arbeitet. Dabei wird die Spannungs-Steuerschaltungsanordnung nicht ausgenutzt. Nach der Beschleunigung, wenn einmal eine gültige Zählung durchgeführt wurde und damit eine gültige Binärzahl vom Zähler 24 geliefert wird, so wird die Spannungs-Steuerschaltungsanordnung wirksam geschaltet und erzeugt im oben beschriebenen Sinne die sich kontinuierlich ändernden Spannungs-Steuerspannungen. ;

Arbeitet das Gerät nicht im Aufzeichnungs- oder Wiedergabebetrieb, so wird die Multiplex/Demultiplex-Schaltung 114 durch das Servoabschaltsignal, die Servorsteuerschaltung 16 und die Leitung 66 gesperrt, wobei die Aufspulmotor-Steuerspannung zur Realisierung des vollen Motor- drehmomentes für die Spule wiederum maximal ist. ·

Die vorgenannte programmierte Spannungsregelschaltung 70 liefert die für das volle Drehmoment erforderliche Motorspannung von 27V, wenn ein Band von 2 Zoll durch das Gerät transportiert wird. Ein weiteres Potentiometer dient zur Reduzierung der Spannung für das volle Drehmoment, wenn ein Band von 1 Zoll transportiert wird. Da der obere Teil

des Spannungsteilers, d.h., der Widerstand 48 einen festen Wert besitzt;, ist es erforderlich, die Speisespannung zu ändern, um das notwendige volle Motordrehmoment für unterschiedliche '^Bandbreiten ohne Änderung der Widerstandswerte der Folgen 3s6 bis 40 zu realisieren. Daher zeigt das Breitenwählsignajl auf der Leitung 60 an, ob ein Band mit einem Zoll oder mit zwei Zoll transportiert wird.■Dieses Signal wird in dasJo.g. D-Flip-Flop 122 eingespeist, das über die Leitung 54 durch die Capstan-Referenzfrequenz f /2 getaktet wird. Der wahre und der nicht wahre Ausgang des Flip-Flops 122 sind übe,r zugehörige Transistoren an das Potentiometer 72 bzw. "j74 für einen Zoll bzw. zwei Zoll angekoppelt. Der Ausgang-Tdes Potentiometers, das wirksam geschaltet wird, ist an einem Justiereingang eines Spannungsreglers

Ib 124 sowie an den festen Widerstand 48 angekoppelt. Eine vorgegebene,Treiberschaltung (beispielsweise 39V) wird über einen Eingang 126 in den.Regler 124 eingespeist. Wird ein Baßd von zwei Zoll verwendet, so liefert das Potentiometer 74 die vollen 27V. Wird ein Band mit einem Zoll verwendet, so liefert das Potentiometer 72 eine vorgegebene kleinere Spannung, beispielsweise 25,5V, wodurch der Spulenm^tor das halbe Drehmoment erzeugt, das zum Transport eines Bandes mit der halben Breite und der Hälfte der für ein:breiteres Band nötigen Spannung erforderlich ist.

Wird eine andere Bandgeschwindigkeit gewählt, so ändert der Capstan^Referenztakt auf der Leitung 18 entsprechend seine Freqv^nz. Die grundlegende Frequenz zxir Erzeugung der Binärzahl wird damit geändert", wodurch ;die richtige Bandspannung auch bei unterschiedlichen Bandspannungen automatisch/erhalten bleibt. *

Da es sich bei der digitalen Spannungs-Steuerschaltungsanordnung ufh eine Schaltungsanordnung mit offener Schleife handelt ,-'-'kann eine Fehlfunktion nicht sofort festgestellt werdfen. Daher sind entsprechende Transistor/Licht-

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emissionsdioden-Schaltungen 128, 130, 132 an die Wandlerwählleitungen 76, 78, 80 angekoppelt, um anzuzeigen, wann eine Leitung einen hohen logischen Pegel annimmt, um eine entsprechende Digital-Analog-Widerstandsfolge 36, 38 oder 40 auszuwählen. Am Beginn der Operation leuchtet daher die Transistor-Lichtemissionsdioden-Schaltung 128, um anzuzeigen, daß der Bandwickel seinen kleinsten Durchmesser besitzt. Wenn der Bandwickeldurchmesser, beispielsweise bis auf etwa zehn Zoll zunimmt, so wird die Transistör/Lichtemissionsdioden-Schaltung 128 abgeschaltet und die Transistor/Lichtemissionsdioden-Schaltung 130 wirksam geschaltet. Wenn der Durchmesser sodann vierzehn Zoll erreicht, wird die Transistor/Lichtemissionsdioden-Schaltung 130 abgeschaltet und die Transistor/Lichtemissionsdioden-Schaltung 132 wirksam geschaltet. Daher ist jede Abweichung von der richtigen Lichtfolgeseqzenz eine visuelle Anzeige einer Fehlfunktion der digitalen Spannungs-Steuer schaltungsanordnung.

Zwar wurden vorstehend drei Widerstandsfolgen zur Realisierung der Spannungssteuerung für einen Bandwickeldurch-• messer bis.zu sechzehn Zoll erläutert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß bei kleinerem maximalen Bandwickel von beispielsweise vierzehn Zoll (etwa bei Verwendung einer zehn Zoll Spule) lediglich zwei Folgen 36, 38 zur Durchführung der Spannungssteuerung benutzt werden. Bei noch kleineren Bandwickeldurchmessern ist zur Realisierung der Steuerung lediglich eine Folge erforderlich.

^ Anstelle der Verwendung der Spannungs-Steuerschaltungsanordnung in einem Magnetband-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät kann die Schaltungsanordnung in jedem ein. flexibles ^;Band transportierenden Gerät verwendet werden, bei dem es; wünschenswert ist, die Bandspannung und/oder das Drehmoment eines zugehörigen Antriebsmotors zu steuern. Ebenso sind anstelle der speziell angegebenen Werte für. Spannungen, Widerstände,usw. in Abhängigkeit vom jewei-

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ligen Anwendungsfall auch andere Werte möglich. Weiterhin kann die Spannungs-Steuerschaltungsanordnung zur überwachung einer Bandaufwickelspule bei zunehmendem Bandwickeldurchmesser oder zur überwachung einer Bandabwickelspule mit abnehmendem Bandwickeldurchmesser verwendet werden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Verwendung verschiedener Kombinationen paralleler Widerstände zur Bildung des unteren Tfils der Spannüngsteilerschaltung der Analog-Digital-■ Wandlerschaltung 20. Es kann jedoch auch eine Folge von in Serie liegenden Widerständen anstelle der parallelen Widerstandsfolgen 36, 38 und 40 zur Bildung des unteren Teils der Spannungsteilerschaltung verwendet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Spannungsregelschaltung 70 über den Widerstand 48 { welcher den oberen Teil der Spannungsteilerschaltung bildet) an eine Serienwiderstandsfolge 134 einer vorgegebenen Anzahl von Präzis'ionswiderständen (beispielsweise sieben) angekoppelt, welche den unteren Teil der Spannungsteilerschaltung bilden. Die Widerstandsfolge 134 ist zwischen Erde und den Verbindungspunkt des Widerstandes 48 und des Ausgangs 22 geschaltet. Sie enthält beispielsweise in Serie geschaltete Widerstände 136, 138, 140, 142 und 144. Die Anzahl und die Widerstandswerte der Widerstände ist in Atipassung an den Bereich von Bandwickeldurchmessern gewählt, wobei die Werte der Widerstände 136 bis 144 gegen Erde zunehmen. Der Widerstand 136 liegt immer in der Folge, _ wobei die Spannung an der durch die Widerstände 48 und

°® 136 gebildeten Spannungsteilerschaltung den Minimalwert in Anpassung an das bei dem kleinsten Bandwickeldurchmesser erzeugten minimalen Drehmoment darstellt.

Mehrere Feldeffekttransistoren 146, 148, 150 und 152 liegen jeweils über den Widerständen 138 bis 144 und bilden dabei eine Möglichkeit für den Kurzschluß verschiedener Widerstände zwecks entsprechender Einstellung des Wider-

μ t» ir , -

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-22- "

standswertes des unteren Teils der Spannungsteilerschaltung. Die Steuerelektroden der Feldeffekttransistoren sind über entsprechende Widerstände an eine Steuerspannung 154 und an entsprechende Schaltstufen 156, 158, 160 und 162 angekoppelt. Diese Stufen enthalten beispielsweise jeweils ein Paar von als Inverter geschalteten -Transistoren. Die Basen der ersten Transistoren in jeder Schaltstufe sind an entsprechende ODER-Gatter 164, 166, 168 und 170 angekoppelt. Ein Eingang jedes ODER-Gatters ist über den Datenbus 34 an einen entsprechenden Q-Ausgäng-des Puffers 26 angekoppelt, während die anderen Eingänge der ODER-Gatter zusammen an die vom Flip-Flop 98 der Servosteuerschaltung 16 kommende Sperrbefehlsleitung 66 angekoppelt sind. Es ist darauf hinzuweisen, daß die NAND-Gatter 100 bis 112 in der Ausführungsform nach Fig. 4 nicht erforderlich sind.

Ein "1"-Bit am Puffer 26 schaltet den ersten Emitterfolger in der Schaltstüfe ein, welcher den zweiten Inverter sperrt. Dadurch wird der entsprechende Feldeffekttransistor gesperrt und der zugehörige Widerstand in die Serienwiderstandsfolge 134 eingeschaltet. Liegt ein Bit am Puffer 26 tief C¹O") , so wird der entsprechende Feldeffekttransistor durchgeschaltet und der Widerstand damit durch Kurzschluß aus der Widerstandsfolge 134 eliminiert. ■ '-

Nimmt der Sperrbefehl auf der Leitung 66 einen tiefen Pegel an, so werden alle ODER-Gatter 164 bis 170 wirksam '

geschaltet und alle Feldeffekttransistoren durchgeschaltet und gesperrt, wie dies durch den Status der Ausgangssignale des Puffers festgelegt wird. Die -Zustände der Feldeffekttransistoren bestimmen, welche Widerstände in die Schaltung eingeschaltet sind. Der Gesamtwiderstands-

wert legt die Motorsteuerspannung am Ausgang 22 fest.

Nimmt der Sperrbefehl einen hohen Pegel an, was der Fall

ist, wenn die Spannungs-Steuerschaltungsanordnung abgeschaltet werden soll, so werden alle Feldeffekttransistoren gesperrt, wodurch alle Widerstände 136 bis 144 in Serie geschaltet werden und die maximale Spannung erzeugt wird. Dies ist beispielsweise im oben beschriebenen Sinne bei Beschleunigung der Fall.

Fig. 5 zeigt eine weitere 'Ausführungsform der Digital-Analog-Wandler-Schaltungsanordnung, welche in der erfin-

10. dungsgemäßen Schaltungsanordnung verwendbar ist. Dabei.

ist.der Puffer 26 mit seinem Ausgangsdatenbus 34 an einen programmierbaren Festwertspeicher 152 angekoppelt, der seinerseits an einen Digital-Analog-Wandler 20 angekoppelt ist, wobei es sich beispielsweise um eine Parallel- oder

¹^ Serien-Widerstandsfolge der o.g. Art handeln kann. Ein Sperrbefehl, wie er beispielsweise auf. der Leitung 66 von der Servosteuerschaltung 16 vorhanden ist, wird über eine Leitung 174 in den Digital-Analog-Wandler 20 eingespeist. Die Wirkungsweise entspricht dabei der oben anhand der Ausführungsform nach den Fig. 3 und/oder 4 beschriebenen Wirkungsweise.

Der programmierbare Festwertspeicher 172 wird so programmiert, daß er eine Digitalzahl an seinem Ausgang liefert, welche die gleiche Funktion wie die Binärzahl im Puffer 26 ausübt. Diese Digitalzahl bestimmt also den Bandwickeldurchmesser und das erforderliche Motordrehmoment zur Aufrechterhaltung einer konstanten Wandspannung. Der programmierbare Festwertspeicher kann in einfacher Weise zur

Kompensation unterschiedlicher Motorcharakteristiken programmiert werden, ohne daß Widerstandswerte im Digital-Analog-Wandler 20 geändert werden müßten.

Claims

Patentansprüche.

Digitale Schaltungsanordnung zur Steuerung der Spannung eines durch einen Capstan angetriebenen Bandes, das durch einen Spulenmotor auf eine Spule gezogen wird, gekennzeichnet durch

eine einen an einen Puffer (26) gekoppelten Zähler (24) enthaltende Schaltung (10) zur Erzeugung einer Binärzahl, welche einen Augenblicks-Bandwickeldurchmesser anzeigt, * .. . .

eine die Rotationsperiode der Spule zum Zähler (24) liefernde Schaltung -;

und eine ah den Puffer (26) gekoppelte und eine wählbare Folge von Präzisionswiderständen (42,^;44, 46) enthaltende Digital-Analog-Wandlerschaltung (20) zur Erzeugung einer analogen Motorsteuerspannung als Funktion der Binärzahl.

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■*■ 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsperiode liefernde Schaltung
eine Stufe zur Erzeugung von die Spulendrehzahl·.

anzeigenden Spulentachometerimpulsen :

und eime Stufe zur Erzeugung von die Bandgeschwindigkeit anzeigenden Capstan-Referenzimpursen aufweist.

*0 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2,"

gekennzeichnet durch eine WiderStandsfolgeanordnung (36, 38, 40), welche wählbar den unteren Teil einer Widers tands-Spannungsteilerschaltung (48, 3.6,. 38, 40) bildet :und durch eine Wandler Steuer schaltung (1'2) zur ° Auswahl einer Widerstandskombination als Funktion des Wertes der Binärzahl.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsfolgeanordnung (36, 38, 40) mehrere nicht-lineare Folgen mit jeweils einer vorgegebenen Kombination von'paralle len Widerständen (42, 44, 46) enthält", und daß die Binärzahl vorgegebene Bits enthält, deren logische Zustände auf den Bandwickeldurchmesser bezogen'sind und die Kombinationen von parallelen Widerständen

(42, 44, 46) festlegen. -

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

gekennzeichnet durch wenigstens zwei Folgen (beispiels

-

weise 36, 38) jeweils aus einer Vielzahl von Widerständen (beispielsweise 42, 44), deren verschiedene Kombinationen Werte bilden, die an den sich ändernden Wickel'durchmesser und damit das erforderliche Motordrehmoment angepaßt sind.

'

-3-

Schaltungs'anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Puffer (26) und als Runktion der Größe der Binärzahl im Puffer (26) an die wählbaren Widerstände (beispielsweise 42) einer bestimmten Folge (beispielsweise 36) eine Gatterschaltung (100-112) angekoppelt ist, und daß die Folge (beispielsweise 36) durch einen Wandlerwählbefehl von der Wandlersteuerschaltung (12) gewählt ist, während die speziellen Widerstände der Folge (beispielsweise 36) durch die logischen Zustände der entsprechenden Bits gewählt sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsfolgeanordriung (134) eine nicht-lineare Folge von Widerständen U136-144) enthält, die den unteren Teil einer Widerstands-Spannungsteilerschaltung (48, 134) bildet und daß die !Bits der Binärzahl die in Serie geschalteten Widerstände bestimmen.

8. !Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet idurch vom Puffer (26) auf die Widerstände (136-144) ^gekoppelte Transistorgatter (146-152) zur selektiven !Schaltung von Widerständen (136-144) in Serie als Funktion der Binärzahl.

9.'Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ,.dadurch gekennzeichnet, daß die Capstan-Referenzjimpulse den Zähler (24) takten, daß die Spulentacho- ;meterimpulse einen Gatterbefehl zur Wirksamschaltung ^rdes Zählers (24) zwecks Zählung der Referenzimpulse •zwischen den Tachometerimpulsen bilden, daß der Zähler "* (24) die an den Zählwert angepaßte und den Bandwickel-'durchmesser anzeigende Binärzahl erzeugt und daß der ■ Puffer (26) die Binärzahl speichert.

-4- ■

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine an die Stufe zur Erzeugung der Spulentachometerimpulse und die Stufe zur Erzeugung der Capstan-Referenzimpulse angekoppelte Servosteuerschaltung (16) zur Versorgung des Zählers (24), des Puffers (26) bzw. der WandlerSteuerschaltung (12) mit einem Lösch-, einem Takt- bzw. einem Sperrbefehl.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ^c) dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlersteuer schaltung (12) einen Digitalschalter (114) mit Steuereing;ängen (A, B, C) und Wandlerwählausgängen (00 bis 07) :enthält, bei dem die Steuereingänge (A, B, C) vorgegebene Bits der Binärzahl im Puffer (26) aufnehmen, bei dem einer der Wandlerwählausgänge durch einen entsprechenden Steuereingang wirksamgeschaltet wird und bei dem die Wandlerwählausgänge (00 bis 07) alle durch ;den \ Sperrbefehl von der Servosteuerschaltung (.16) gesteuert /

werden,. ' *

* I \

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 ;

bis 11,

gekennzeichnet durch eine ein Servoabschaltsignal f

in die Servosteuerschaltung (16) einspeisende Stufe, ■

um den von der Servosteuerschaltung (16) zur Wandler- t

steuerschaltung (12) gelieferten Sperrbefehl auszulösen. ί

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1'bis 12, \

gekennzeichnet durch eine Spannungsregelschaltung [

: i

(70) zur Erzeugung von an die Bandbreite angepaßten I

^{? ;}· vorgegebenen Spannungen, die als Funktion des ,Servoabschaltsignals in einem vorgegebenen Breitenbetrieb arbeitet. ;

14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche ΐ bis 12, gekennzeichnet durch eine an die Stufe zur Erzeugung der Spulentachometerimpulse angekoppelte Tachömeterprozessorschaltung (28) zur Zuführung des Gatterbefehls zum Zähler (24) als Funktion des Servoabschalt-

ti ΰ

-5-

signals sowie zur Zuführung eines inversen Gatterbefehls zur Servosteuerschaltüng (16) und durch eine die Capstan-Referenzimpulse aufnehmende Taktteile-rschaltung (50) zur Erzeugung von vorgegebenen heruntergeteilten Capstan-Referenzimpulsen für den Wähler (24) und die Spannungsregelschaltung (70). .- ■ '

15.*- Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis -ί 14, gekennzeichnet durch eine an die Schalterausgänge ν (00 bis 07) angekoppelte und auf entsprechende Wandlerj wählbefehle ansprechende Lichtemissionsdioden-Schaltung 1 (128-132) zur Anzeige des richtigen Schaltungsbetriebs j bei Steuerung der Bandspannung beim Ziehen von Band I irgendwo·zwischen dem minimalen und dem maximalen"Band- * Wickeldurchmesser. ■:".-...'

^ Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,

I dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeanordnung einen

I an den Puffer (26) angekoppelten programmierbaren

I Pestwertspeicher (172) zur Erzeugung von an die Punk-"

-' tion der. Binärzahl angepaßten Daten aufweist,

; und daß an die FoIgeanordnung ein Digital-Analog-

\ Wandler «(20) zur Erzeugung der Motorsteuerspannung angekoppelt .'ist.