DE3816353A1 - Messeinrichtung mit einer messtonbandkassette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung mit einer Meßtonbandkassette gemäß der Gattung des Hauptan­ spruchs.

Es sind Meßtonbandkassetten bekannt, deren Tonbandspu­ len aus einer Nabe und einem Spulenkörper bestehen. Na­ be und Spulenkörper sind mittels eines Kugellagerzwi­ schenrings drehbar gegenseitig gelagert, wobei zwischen Nabe und Spulenkörper ein Federelement wirksam ist. Wird nun die Nabe vom Antriebsnocken eines Tonbandgerä­ tes angetrieben, so bewirkt das an der Nabe angreifende Drehmoment, daß sich die Nabe gegenüber dem äußeren Spulenkörper verdreht und dabei das Federelement spannt. Die Winkelverschiebung zwischen Nabe und Spu­ lenkörper bewirkt ein entsprechendes Spannen des Fe­ derelements, so daß die Winkelverschiebung ein Maß für das an der Nabe angreifende Drehmoment darstellt. Auf den bekannten Meßtonbandkassetten befindet sich auf den Tonbandspulen eine Skala, an der je nach Winkelver­ schiebung zwischen Nabe und Spulenkörper das wirksame Drehmoment an einer Markierung ablesbar ist. Die Skala ist also nicht in Winkelgrad, sondern in Newton-Meter geeicht.

Derartige Meßtonbandkassetten dienen zur Bestimmung des Drehmoments, welches von der Rutschkupplung des An­ triebsnockens übertragen wird. Um einen gleichmäßigen Tonbandlauf zu erzielen, sollten möglichst keine Dreh­ momentschwankungen durch die Rutschkupplung verursacht werden. Die Qualität der Rutschkupplung kann somit auch durch eine fortlaufende Messung des Drehmoments geprüft werden. Eine Bestimmung des Drehmoments in geschlosse­ nen Tonbandgeräten, beispielsweise im Kassettenteil von Autoradios oder sonstigen Einbaugeräten, ist mit den herkömmlichen Meßtonbandkassetten nicht möglich, da das Drehmoment an der Oberseite der Meßtonbandkassette di­ rekt abgelesen werden muß. Die Beobachtung von Drehmo­ mentschwankungen ist mit diesem visuellen Meßsystem ebenfalls kaum möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßein­ richtung mit einer Meßtonbandkassette zu schaffen, die auch ein Messen des an der Nabe auftretenden Drehmo­ ments in einem geschlossenen Gehäuse eines Tonbandgerä­ tes erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Hauptan­ spruch angegebenen Merkmale erhalten. Durch die Verwen­ dung von Sensoren, die in Verbindung mit geeigneten Markierungen die Winkelverschiebung zwischen Nabe und Spulenkörper ermitteln, lassen sich die Meßsignale über dünne Flachkabel zu einer Meßschaltung weiterleiten. Das Flachbandkabel kann dabei aus der Kassetten- Einschuböffnung oder an anderer Stelle aus dem Tonband­ gerät herausgeführt werden. Außerdem kann durch die Verwendung einer elektronischen Winkelmeßeinrichtung eine fortlaufende Überwachung des Drehmomentverlaufs ermittelt und über elektrische Anzeige- oder Schreibge­ räte dargestellt werden.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Sensoren auf einer Leiterplatte angeordnet sind, die den Boden oder die Oberseite der Meßtonband­ kassette bildet. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die äußeren Abmessungen der Meßtonbandkassette so aus­ zubilden, daß diese Abmessungen mit den Abmessungen ei­ ner üblichen Tonbandkassette übereinstimmen. Die Meß­ tonbandkassette läßt sich somit in jedem Tonbandgerät problemlos einsetzen.

Die Sensoren können Fotodioden, induktive oder kapazi­ tive Geber sein, die mit entsprechend ausgebildeten optischen, induktiven oder kapazitiven Markierungen zusammenarbeiten. Bei der Verwendung von Fotodioden können Hell-Dunkelmarkierungen an Nabe und Spulenkörper vorgesehen sein, wobei die Sensoren mit zugeordneten Lichtquellen unmittelbar über den Markierungen angeord­ net sind. Die Fotodioden und Lichtquellen bilden dabei zusammen eine Lichtschranke, die im Infrarot-Bereich arbeiten kann und von externen Lichtquellen unabhängig ist.

Auf Nabe und Spulenkörper können jeweils mehrere Mar­ kierungen, Strichmuster oder dergleichen vorgesehen sein, um eine möglichst exakte Messung von Drehzahl und Winkelverschiebung zur Bestimmung des Drehmoments zu erhalten.

Als Federelemente können zwischen Nabe und Spulenkörper jeweils eine Spiralfeder, Schraubenfeder oder ein Tor­ sionsfederelement Verwendung finden, wobei die als dün­ ner Federdraht ausgebildete Spiralfeder besonders wenig Platz in Anspruch nimmt.

Die von den Sensoren, die an Nabe und Spulenkörper an­ geordnet sind, abgegebenen Meßimpulse sind ein Maß für die Drehzahl und die Winkelverschiebung zwischen Nabe und Spulenkörper. In der Meßschaltung wird aus diesen Signalen eine dem Drehmoment proportionale Größe abgeleitet, die in einer entsprechend normierten oder geeichten Anzeige zur Darstellung kommt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark vereinfachte perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Meßtonbandkassette,

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau der Tonbandspulen mit Sensoren,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Tonbandspule mit Spiralfeder,

Fig. 4 die Seitenansicht eines Antriebsnockens mit Rutschkupplung und

Fig. 5 das elektrische Blockschaltbild der Meßeinrich­ tung.

Die in Fig. 1 dargestellte Meßtonbandkassette 1 ent­ hält zwei Tonbandspulen 2, 3, die hier mit unterbroche­ nen Linien angedeutet sind. Die Oberseite der Meßton­ bandkassette 1 wird von einer Platine 4 gebildet, auf der sich Sensoren 5 bis 8 befinden. Die Sensoren 5 bis 8 sind über elektrische Leitungen mit einem rückseitig abgehenden Flachbandkabel 9 verbunden, welches zu einem Stecker 10 führt. Über den Stecker 10 ist die Meßton­ bandkassette 1 an eine Meßschaltung anschließbar, so daß die Stromversorgung für die Sensoren 5 bis 8 und deren Meßsignale über das Flachbandkabel 9 übertragen werden können.

In Fig. 2 ist der prinzipielle Aufbau der Meßtonband­ kassette ersichtlich. Jede der beiden Tonbandspulen 2, 3 besteht aus einer Nabe 11 und einem Spulenkörper 12, die über ein dazwischen liegendes Ring-Kugellager 13 drehbar miteinander verbunden sind. Ein Federelement 14 ist mit seinem einen Ende an der Nabe 11 und mit seinem anderen Ende am Spulenkörper 12 befestigt. Wird nun die Nabe 11 über einen Antriebsnocken, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, in Pfeilrichtung 15 angetrieben, so bewirkt das dabei auftretende Drehmoment, daß sich die Nabe 11 um einen Winkel α gegenüber dem Spulenkörper 12 verschiebt und dabei das Federelement 14 spannt. Die tangential zwischen Nabe 11 und Spulenkörper 12 angrei­ fende Feder verursacht ein Gegendrehmoment. Der Winkel α zwischen Markierungen M 1, M 2 gibt somit ein Maß für das an der Nabe 11 angreifende Drehmoment an.

Mittels zweier Sensoren 5, 6 läßt sich bei Drehung der Tonbandspule 2 ein zeitlicher Abstand zwischen den Mar­ kierungen M 1 und M 2 sowie die Zeit für eine Umdrehung ermitteln. Die Sensoren 5, 6 geben jeweils einen Meßim­ puls ab, wenn unter ihnen die zugehörige Markierung M 2 bzw. M 1 sich hindurchbewegt. Im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel sind jeweils auf Nabe 11 und Spulenkörper 12 zwei gleichartige Markierungen um 180° versetzt an­ geordnet.

Für die Tonbandspule 3 sind entsprechende Markierungen M 3, M 4 vorgesehen, die in Verbindung mit den Sensoren 7, 8 in entsprechender Weise zusammenarbeiten.

In Fig. 3 ist eine Tonbandspule 2 dargestellt, die ei­ ne Spiralfeder 16 hat, die zwischen Nabe 11 und Spulen­ körper 12 wirksam ist. Das Tonband 17 (Fig. 1, Fig. 2) wird auf die Mantelfläche der Spulenkörper 12 aufgewickelt.

In Fig. 4 ist das Prinzip eines über eine Rutschkup­ plung 18 angetriebenen Antriebsnocken 19 dargestellt. Ein erstes Zahnrad 20 treibt ein zweites Zahnrad 21 an, welches reibschlüssig über die Rutschkupplung 18 mit der Welle 22 des Antriebsnockens 19 in Verbindung steht. Eine Druckfeder 23 drückt die Rutschkupplung 18 gegen das Zahnrad 21. Ein weiteres Zahnrad 24 kann mit Meßzahnrädern zur Überwachung der Drehzahl und des Gleichlaufs in Verbindung stehen.

Da der Tonbandwickel, welcher sich bei Tonbandkassetten auf den Tonbandspulen befindet, unterschiedliche Durch­ messer einnimmt, muß gewährleistet sein, daß bei jedem auch noch so kleinen Durchmesser die Tonbandspule schnell genug dreht, damit das Tonband 17 sicher aufge­ wickelt wird. Das Tonband 17 wird üblicherweise von ei­ ner hier nicht dargestellten Antriebswelle in Verbin­ dung mit einer Gegendruckrolle mit konstanter Geschwin­ digkeit am Tonkopf vorbeigezogen. Antrieb und Tonkopf befinden sich dabei im Bereich der Stirnseite 25 (Fig. 1), wo das Tonband 17 sichtbar wird.

In Fig. 5 ist das Blockschaltbild der Meßeinrichtung angegeben. Die Sensoren 5, 6 bestehen aus einer licht­ emittierenden Diode 26 und einem Fototransistor 27. Ge­ langt eine Markierung M 1, M 2 an die Sensoren 5, 6, so werden Meßimpulse 28, 29 erzeugt, die über Kippschal­ tungen 30, 31 an Speicher 32, 33 als Übernahmesignale übertragen werden.

Die Zeitbasis wird von einem Quarz 34 in Verbindung mit einem Teiler 35 erzeugt. Ein Zähler 36 zählt die Zei­ timpulse 37. Der Zählerstand wird jeweils durch ent­ sprechende Übernahmeimpulse in die Speicher 32, 33 übernommen und periodisch auf Null zurückgesetzt. Der im Speicher 32 enthaltene Zählerstand entspricht dabei der Zeit zwischen dem Auftreten zweier identischer Mar­ kierungen M 2, während der im Speicher 33 übernommene Zählerstand der Zeit zwischen dem Auftreten der Markie­ rung M 1 und der Markierung M 2 entspricht. Zwei Digital- Ana­ logwandler 38, 39 wandeln die Speicherwerte in analoge Spannungswerte U₀ und Δ U um, die der Periode T₀ bzw. der Zeitverschiebung Δ t proportional sind. Ein Teiler 40 liefert ausgangsseitig die Meßspannung U, die einem digitalen Voltmeter 41 zugeführt wird und die das Span­ nungsverhältnis Δ U/U₀ repräsentiert und ein Maß für das Drehmoment in g×cm ist.

Anstelle optischer Sensoren können auch induktive oder kapazitive Sensoren Verwendung finden. Die Markierungen können dann aus einem Material bestehen, welches magne­ tisch oder kapazitiv wirksam ist.

Claims (8)

1. Meßeinrichtung mit einer Meßtonbandkassette zum Mes­ sen des an den Naben ihrer beiden Tonbandspulen auftre­ tenden Drehmoments, bei der die Naben gegen eine Feder gegenüber den Spulenkörpern verdrehbar sind und die auf den Naben und Spulenkörpern Markierungen hat, da­ durch gekennzeichnet, daß als Maß für das Drehmoment der Drehwinkel zwischen der Markierung (M 1) einer Nabe (11) und dem zugehörigen Spulenkörper (12) mittels Sensoren (6, 8) festgestellt wird, die über elektrische Leitungen oder optische Fasern mit ei­ ner außerhalb der Meßtonbandkassette (1) angeordneten Meßschaltung verbunden sind.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensoren (5, 6; 7, 8) auf einer Leiterplatte (4) angeordnet sind, die den Bo­ den oder die Oberseite der Meßtonbandkassette (1) bildet.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von der Leiterplatte (4) ein Flachbandkabel (9) zu einem mehrpoligen Stecker (10) führt, der mit der Meßschaltung verbindbar ist.

4. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (5, 6) Fotodioden (27) bzw. induktive bzw. kapazitive Geber sind, wobei die Markierungen in entsprechender Weise optische bzw. induktive bzw. kapa­ zitive Markierungen sind.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß den Fotodioden (27) Licht­ quellen (26) zugeordnet sind.

6. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf Nabe (11) und Spulenkörper (12) jeweils mehrere um definierte Winkel versetzte Markierungen (M 1; M 2) angeordnet sind.

7. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Nabe (11) und Spulenkörper (12) die Enden einer Spiralfeder (16) oder Schraubenfeder (14) oder eines sonstigen federnden Elements befestigt sind.

8. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sensoren (5 bis 8) abgegebenen Meßim­ pulse die Drehzahl der Tonbandspule (2, 3) und die zeitliche Verzögerung zwischen den Markierungen der Na­ be (11) und des Spulenkörpers (12) repräsentieren, wor­ aus in der Meßschaltung die Winkelverschiebung zwischen Nabe (11) und Spulenkörper (12) und damit das an der Nabe (11) angreifende Drehmoment ermittelt wird.