DE3515281A1

DE3515281A1 - Rotation-speed-regulated motor drive

Info

Publication number: DE3515281A1
Application number: DE19853515281
Authority: DE
Inventors: Rolf 7501 Karlsbad Nonnenmann; Werner Ing.(grad.) 7530 Pforzheim Schlegel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1985-04-27
Filing date: 1985-04-27
Publication date: 1986-11-06
Also published as: IT8620180A0; IT1190637B; DE3515281C2; JPH0757112B2; JPS61251494A

Abstract

A rotation-speed-regulating circuit (3) for a motor drive having a DC motor (1) and a phase comparison circuit (2) can be switched over by means of a changeover switch (12) upstream of the comparison input (7) of the phase comparison circuit into a torque control circuit (15). In addition to the phase comparison circuit (2), said torque control circuit (15) contains a possibly adjustable phase-shifter circuit (17) whose input (18) is connected to the signal output (9) of the reference pulse generator (8) for the phase comparison circuit. In consequence, any desired drive torque can be set, or a desired drive torque behaviour can be controlled. <IMAGE>

Description

Drehzahlgeregelter Motorantrieb Speed-controlled motor drive

Die Erfimdung betrifft einen drehzahlgeregelten Motorantrieb der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art. Derartige drehzahlgeregelte Motorantriebe werden beispielsweise in Magnetbandgeraten benutzt, in denen das Magnetband mit einer bestimmten, gleichbleibenden Geschwindigkeit an den Magnetköpfen vorbeitransportiert werden muß. Auch Plattentellerantriebe insbesondere in Geräten der Unterhaltungselektronik erfordern einen Motorantrieb hoher Drehzahlgenauigkeit, um hochwertige Darbietungen zu gewährleisten.The invention relates to a speed-controlled motor drive of the im Preamble of claim 1 specified type. Such speed-controlled motor drives are used for example in magnetic tape devices in which the magnetic tape with transported past the magnetic heads at a certain constant speed must become. Also turntable drives, especially in entertainment electronics require a motor drive with high speed accuracy for high quality performances to ensure.

Aus der Zeitschrift "Funkschau" 1984, Heft 13, SS. 48 bis 50 ist beispielsweise ein Videorecorder mit einem Kopfradmotor und einem Capstanmotor bekannt, die beide durch Regelkreise geregelt werden. Beiden Motoren ist ein Drehwinkelgeber zugeordnet, der die Motorstellung bzw. die Drehgeschwindigkeit des Motors anzeigt und dessen Ausgang mit dem Vergleichereingang eines Sollwert-Istwert-Vergleichers verbunden ist. Dieser Vergleicher erzeugt bei einer Abweichung des Istwertes von einem Sollwert ein Ausgangssignal, das den Motor auf der von dem Sollwert vorgegebenen Drehgeschwindigkeit und dem vom Sollwert vorgegebenen Phasenwert hält. Das von dem Bandantrieb auf den Motor wirkende Lastmoment führt zu einer Verringerung der Motordrehzahl. Der Regelkreis regelt diese Drehzahlverringerung wieder aus, so daß die Drehzahl des Motors konstant bleibt.From the magazine "Funkschau" 1984, issue 13, pp. 48 to 50 is for example a video recorder with a head wheel motor and a capstan motor are known, both of which be regulated by control loops. A rotary encoder is assigned to both motors, which shows the motor position or the rotational speed of the motor and its Output connected to the comparator input of a setpoint / actual value comparator is. This comparator generates when the actual value deviates from a target value an output signal that sets the motor at the rotational speed given by the setpoint and holds the phase value specified by the setpoint. That from the tape drive to the The load torque acting on the motor leads to a reduction the engine speed. The control loop regulates this speed reduction again, so that the speed of the motor remains constant.

Nicht alle Betriebsarten eines Gerätes mit einem derartigen drehzahlgeregelten Motorantrieb erfordern eine bestimmte, gleichbleibende Motordrehzahl. Im Ein- und Ausfädelbetrieb und bei schnellen Bandläufen beispielsweise wird das Magnetband wesentlich stärker auf Dehnung beansprucht als bei einem normalen Aufnahme- oder Wiedergabebetrieb. In den vorgenannten Fällen ist es deshalb erforderlich, daß der Motorantrieb eine vorgegebene Zugbelastung auf das Magnetband nicht überschreitet oder nicht mit hohen stoßartigen Zugbelastungen auf das Magnetband einwirkt.Not all operating modes of a device with such a speed-controlled one Motor drive require a certain, constant motor speed. In and The magnetic tape, for example, is unloading and when the tape is running fast much more stressed on stretching than with a normal intake or Playback operation. In the aforementioned cases, it is therefore necessary that the Motor drive does not exceed a specified tensile load on the magnetic tape or does not act on the magnetic tape with high impact-like tensile loads.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufqabe zugrunde, einen Motorantrieb der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart auszugestalten, daß er ein vorgegebenes Antriebsdrehmoment nicht überschreitet. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen in vorteilhafter Weise gelöst.The invention is therefore based on the task of a motor drive of the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that he does not exceed a specified drive torque. This task is after the invention by the measures specified in the characterizing part of claim 1 solved in an advantageous manner.

Die Erfindung macht sich die Wirkung zunutze, daß das Antriebsdrehmoment eines Gleichstrommotors eine nahezu lineare Funktion des Gleichstromes ist, der den Gleichstrommotor durchfließt. Außerdem wird in der Erfindung ausgenutzt, daß die für die Drehzahl regelung des Gleichstrommotors verwendete Phasenvergleichsschaltung ein von der Phasenabweichung der angelegten, zu vergleichenden Signale abhängiges Ausgangssignal erzeugt. Dadurch wird es möglich, einen großen Teil der für die Drehzahlregelung vorgesehenen Schaltungen auch für die Steuerung des Drehmomentes des Gleichstrommotors anstelle einer Drehzahlregelung zu verwenden. Für die Drehzahlsteuerung ist lediglich eine Phasenschieberschaltung als zusätzlicher Schaltungsaufwand erforderlich. Wird diese Phasenschieberschaltung einstellbar ausgebildet, wie dies als Weiterbildung der Erfindung in einem Unteranspruch angegeben ist, kann das Antriebsdrehmoment des Motorantriebes nach der Erfindung feinfühlig und den gegebenen Erfordernissen in der Gestalt einer Drehmomentkurve eingestellt werden.\:ángepaßt Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Motorantriebes mit einer Drehzahlregelschaltung und einer Drehmoment-Steuerschaltung; Fig. 2 Diagramme a bis cm/ zur Wirkungsweise der Drehmoment-Steuerschaltung des in Fig. 1 dargestellten Motorantriebes.The invention makes use of the effect that the drive torque of a DC motor is an almost linear function of the DC current that flows through the DC motor. In addition, the invention makes use of the fact that the phase comparison circuit used to regulate the speed of the DC motor one that depends on the phase deviation of the applied signals to be compared Output signal generated. This makes it possible to use a large part of the speed control provided circuits also for the control of the Torque of the DC motor instead of a speed control. For speed control only a phase shifter circuit is required as additional circuit complexity. If this phase shifter circuit is designed to be adjustable, as is the case as a further development of the invention is specified in a dependent claim, the drive torque of the motor drive according to the invention sensitive and the given requirements can be set in the form of a torque curve. \: adapted The invention is explained in more detail below on the basis of an advantageous exemplary embodiment. In the drawing, FIG. 1 shows a block diagram of a motor drive with a Speed control circuit and a torque control circuit; Fig. 2 diagrams a to cm / for the operation of the torque control circuit shown in FIG. 1 Motor drive.

In Fig. 1 ist in einem Blockschaltbild schematisch ein Motorantrieb mit einem Gleichstrommotor 1 und einer Phasenvergleichsschaltung 2 einer Drehzahlregelschaltung 3 dargestellt. Mit dem Gleichstrommotor 1 ist phasenstarr ein Drehwinkelgeber 4 verbunden, der die Motorstellung und die Drehgeschwindigkeit des Motors 1 anzeigt. Der Signalausgang 5 eines Abtastkopfes 6 des Drehwinkelgebers 4 ist mit einem ersten Vergleichseingang 7 der Phasenvergleichsschaltung 2 verbunden. Die Phasenvergleichsschaltung 2 vergleicht die von dem Drehwinkelgeber 4 erzeugte Impulsschwingung, die die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 1 wiedergibt, mit der Referenzimpulsschwingung eines Referenzimpulsgenerators 8, der mit seinem Signalausgang 9 an den zweiten Vergleichseingang 10 der Phasenvergleichsschaltung 2 angeschlossen ist, und erzeugt an seinem Ausgang 11 eine Ausgangsspannung UO, die durch den Motor einen die vorbestimmte Drehzahl erzeugenden Gleichstrom treibt. Bei einer Ablage der Frequenz oder der Phase der Impulsschwingung des Drehwinkelgebers 4 von der Impulsschwingung des Referr.zimpulsgenerators 8 erzeugt die Phasenvergleichsschaltung Korrekturimpulse an ihrem Ausgang 11, die von der Ankermasse des Gleichstrommotors 1 integriert werden und die den Motor in die vorgegebene Phasen- und Drehzahl Lage bringen.In Fig. 1, a motor drive is schematically shown in a block diagram with a DC motor 1 and a phase comparison circuit 2 of a speed control circuit 3 shown. A rotary encoder 4 is phase-locked with the DC motor 1 connected, which indicates the motor position and the speed of rotation of the motor 1. The signal output 5 of a scanning head 6 of the rotary encoder 4 is connected to a first Comparison input 7 of the phase comparison circuit 2 connected. The phase comparison circuit 2 compares the pulse oscillation generated by the rotary encoder 4, the speed of rotation of DC motor 1 reproduces, with the reference pulse oscillation of a reference pulse generator 8, with its signal output 9 to the second comparison input 10 of the phase comparison circuit 2 is connected, and generates an output voltage UO at its output 11, which drives a direct current generating the predetermined speed through the motor. When storing the frequency or the phase of the pulse oscillation of the rotary encoder 4 of the pulse oscillation of the reference pulse generator 8 generates the phase comparison circuit Correction pulses at its output 11, which are from the armature mass of the DC motor 1 are integrated and the motor in the specified phase and speed position bring.

Dem ersten Vergleichseingang 7 der Phasenvergleichsschaltung 2 ist ein Umschalter 12 vorgeschaltet, der in der gestrichelt dargestellten Schaltstellung 13 die Drehzahlregelschaltung 3 mit der Phasenvergleichsschaltung 2 bildet und in der dick ausgezogen dargestellten Schaltstellung 14 eine Drehmomentsteuerschaltung mit der Phasenvergleichsschaltung 2 bildet. In dieser Steuerschaltung ist der erste Vergleichseingang 7 der Phasenvergleichsschaltung 2 mit dem Signalausgang 16 einer Phasenschieberschaltung 17 verbunden, die mit ihrem Signaleingang 18 an den Signalausgang 9 des Referenzimpulsgenerators 8 angeschlossoen ist. Diese Phasenschieberschaltung verschiebt die Phase des am zweiten Vergleichseingang 10 der Phasenvergleichschaltung 2 liegenden Signales U1 um einen Betragt 9 , der beispielsweise von einem Steuersignal am Steuereingang 19 der Phasenschieberschaltung 17 eingestellt ist.The first comparison input 7 of the phase comparison circuit 2 is a changeover switch 12 is connected upstream, which is in the switching position shown in dashed lines 13 forms the speed control circuit 3 with the phase comparison circuit 2 and in FIG the switching position 14 shown in bold lines is a torque control circuit forms with the phase comparison circuit 2. In this control circuit is the first Comparison input 7 of the phase comparison circuit 2 with the signal output 16 of a Phase shifter circuit 17 connected with its signal input 18 to the signal output 9 of the reference pulse generator 8 is connected. This phase shift circuit shifts the phase of the second comparison input 10 of the phase comparison circuit 2 lying signal U1 by an amount 9, for example from a control signal is set at the control input 19 of the phase shifter circuit 17.

Die Wirkungsweise der Drehmoment-Steuerschaltung 15 wird nachfolgend anhand der Diagramme a) bis c) der Fig. 2 näher erläutert. In den Diagrammen ist in der ersten Zeile die Impulsschwingung 20 am Signalausgang 9 des Referenzimpulsgenerators 8 als Siqnal U1 am zweiten Vergleichseingang 10 der Phasenvergleichsschaltung 2 dargestellt. In der zweiten Zeile der Diagramme a) bis c) ist das SignaL U2 am ersten Vergleichseingang 7 der Phasenvergleichsschaltung 2 dargestellt. Dieses Signal U2 ist die Impulsschwingung 20 des Referenzimpulsgenerators 8, die in der Phasenschieberschaltung 17 um den Phasenbetrag ap verschoben und am Ausgang 16 der Phasenschieberschaltung 17 als Impuslsschwingung 21 auftritt.The operation of the torque control circuit 15 is as follows explained in more detail with reference to diagrams a) to c) of FIG. In the diagrams is in the first line the pulse oscillation 20 at the signal output 9 of the reference pulse generator 8 as signal U1 at the second comparison input 10 of the phase comparison circuit 2 shown. In the second line of diagrams a) to c), the signal U2 is on the first Comparison input 7 of the phase comparison circuit 2 is shown. This signal U2 is the pulse oscillation 20 of the reference pulse generator 8, which is in the phase shifter circuit 17 shifted by the phase amount ap and at the output 16 of the phase shifter circuit 17 occurs as pulse oscillation 21.

Im Beispiel des Diagrammes a) ist die Schwingung am ersten Vergleichseingang 7 der Phasenvergleichsschaltung 2 um den Betrag -t 9 verschoben und im Beispiel des Diagrammes c) um den Betrag +##. t. Im Beispiel des Diagrammes b) liegt keine Phasenverschiebung vor. Die dritte Zeile der Diagramme a) bis c) der Fig. 2 stellt schematisch die Spannung UO am Ausgang 11 der Phasenvergleichsschaltung dar. Diese Spannung ist dann, wenn keine Phasenverschiebung vorliegt, wie im Beispiel des Diagrammes b), eine Gleichspannung, die einen Strom durch den Gleichstrommotor 1 treibt, der in dem Motor ein in der letzten Zeile der Diagramme dargestelltes mittleres Antriebsdrehmoment DM erzeugt. Bei einer negativen Phasenverschiebung, wie sie im Diagramm a) dargestellt ist, erzeugt die Phasenvergleichsschaltung an ihrem Ausgang 11 auf der Gleichspannung Korrekturimpulse 22, deren zugehörige Stromimpulse von der Ankermasse des Gleichstrommotors 1 integriert werden und das Antriebsdrehmoment des Gleichstrommotores 1 entsprechend ihres Zeitflächenanteiles am Ruhegleichstrom erhöhen. Im Falle eines positiven Phasenverschiebebetrages +af, wie er im Beispiel des Diagrammes c) dargestellt ist, wird die Gleichspannung UO am Ausgang der Phasenvergleichsschaltung 2 um den Zeitbetrag der Phasenverschiebung unterbrochen, so daß der nunmehr geringere mittlere Motorstrom ein geringeres Antriebsdrehmoment des Gleichstrommotors 1 erzeugt.In the example of diagram a) the oscillation is at the first comparison input 7 of the phase comparison circuit 2 shifted by the amount -t 9 and in the example of diagram c) by the amount + ##. t. In the example of diagram b) there is none Phase shift before. The third line of the diagrams a) to c) of FIG schematically represents the voltage UO at the output 11 of the phase comparison circuit Voltage is when there is no phase shift, as in the example in the diagram b), a DC voltage that drives a current through the DC motor 1, the in the motor, an average drive torque shown in the last line of the diagrams DM generated. With a negative phase shift, as shown in diagram a) is, the phase comparison circuit generates at its output 11 on the DC voltage Correction pulses 22, their associated current pulses from the armature mass of the DC motor 1 and the drive torque of the DC motor 1 accordingly increase their time area share of the quiescent direct current. In the case of a positive phase shift amount + af, as he did in the Example of diagram c) is shown the DC voltage UO at the output of the phase comparison circuit 2 by the amount of time the phase shift interrupted, so that the now lower mean motor current a lower drive torque of the DC motor 1 is generated.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal zur Einstellung der Phasenverschiebung tf der Phasenschieberschaltung 17 von einer Rechenschaltung 23 erzeugt, die von einer Steuerschaltung 24 beispielsweise zur Steuerung des Einfädel- und Ausfädelvorganges des Videobandes in einem Videorecorder diesen Vorgängen entsprechende Informationen erhält. Die Rechenschaltung bildet daraus eine den Einfädel- und Ausfädelvorgängen entsprechende Steuersignalkurve 25 am Steuereingang 19 der Phasenschieberschaltung 17. Die Drehmomentsteuerschaltung 15 bildet daraus am Ausgang 11 der Phasenvergleichsschaltung 2 ein dementsprechendes Steuersignal für den Gleichstrommotor 1, das in diesem Motor ein an den Ein- oder Ausfädelvorgang angepaßtes Drehmomentverhalten steuert. Der den Gleichstrommotor 1 enthaltende Motorantrieb ist beispielsweise in der Betriebseinstellung des Ein- oder Ausfädelns als Wickelantrieb für das ein- oder auszufädelnde Magnetband geschaltet. Die Phasenschieberschaltung 17 sowie die Rechnerschaltung 23 und die Steuerschaltung 24 können Bestandteile eines Mikroprozessors sein, der beispielsweise von dem Referenzimpulsgenerator 8 getaktet wird.In the illustrated embodiment, the control signal is used for setting the phase shift tf of the phase shift circuit 17 from an arithmetic circuit 23 generated by a control circuit 24, for example to control the threading and the process of threading out the video tape in a video recorder corresponding to these processes Receives information. The arithmetic circuit forms one of the threading-in and threading-out processes from this corresponding control signal curve 25 at the control input 19 of the phase shifter circuit 17. The torque control circuit 15 forms therefrom at the output 11 of the phase comparison circuit 2 a corresponding control signal for the DC motor 1, which in this motor controls a torque behavior adapted to the threading-in or threading-out process. Of the The motor drive containing the DC motor 1 is, for example, in the operational setting threading in or out as a winding drive for the magnetic tape to be threaded in or out switched. The phase shift circuit 17 and the computer circuit 23 and the Control circuit 24 can be part of a microprocessor, for example is clocked by the reference pulse generator 8.

Claims

Claims 1. Speed-controlled motor drive - with a DC motor, with which a rotary encoder indicating the motor position is connected in a phase-locked manner is, r and with a phase comparison circuit at whose one comparison input the rotary encoder and at its second comparison input a reference pulse generator is connected directly or via a frequency divider and its output signal drives the motor in such a way that it allows for a deviation in the variables to be compared counteracts, d a d u r c h marked, t- that at the output (9) of the reference pulse generator (8) a phase shifter circuit (17) is connected - and that the to the output (5) of the rotary encoder (4) connected comparison input (7) the phase comparison circuit (2) to the output (16) of the phase shifter circuit is switchable.

2. Motor drive according to claim 1, characterized in that the phase shift (») The phase shifter circuit (17) by means of a control signal (25) to one Control input (19) of the phase shifter circuit is adjustable.