DE3831064A1

DE3831064A1 - Schaltung zur regelung der spurfolge in einem recorder

Info

Publication number: DE3831064A1
Application number: DE19883831064
Authority: DE
Inventors: Peter Mahr
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1988-09-13
Publication date: 1990-03-22

Description

Bei der matrixartigen Aufzeichnung gemäß der DE-OS 35 09 584 werden mit einer rotierenden und gleichzeitig im Sinne einer Hubbewegung quer zur Bandlängsrichtung bewegten Kopftrommel auf dem Band aufeinanderfolgende Blöcke mit etwa parallel zur Bandkante verlaufenden Spuren geschrieben. Es ist auch bekannt (DE-OS 35 42 064), die Hubbewegung dadurch zu bewirken, daß die rotierende Kopftrommel auf einer Spindel rotiert, die mit gleicher Richtung und gleicher Geschwindigkeit wie die Kopftrommel rotiert. Die Hubbewegung wird dadurch ausgelöst, daß die Drehzahl der Spindel abwechselnd verringert und vergrößert wird.

Bei einer derartigen Aufzeichnung, bei der die Spuren eine Breite in der Größenordnung von 10-20 µm haben, ist es erforderlich, bei der Wiedergabe zusätzliche Maßnahmen zur Regelung der Spurfolge vorzusehen (ATE=dynamic track following). Dazu wird während oder am Ende der Spur jeweils ein ATF-Signal aufgezeichnet, aus dem bei der Wiedergabe ein Korrektursignal für die Spurenfolgesteuerung abgeleitet wird. Das Korrektursignal beeinflußt die Drehzahl des die Spindel antreibenden, in der Geschwindigkeit umgeschalteten Motors, im folgenden Stellmotor genannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für die Spurfolgeregelung mittels des vom Band abgetasteten AFT- Signals zu schaffen, die einerseits eine ausreichend schnelle, aber auch welche Regelung des Stellmotors auf die richtige Spurfolge bewirkt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebenen Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung vermittelt somit mehrere Regeln für den Zusammenhang zwischen der aus dem aufgezeichneten AFT-Signal ermittelten Spurabweichung und der dadurch bewirkten Drehzahländerung des Motors. Diese Lehren sind jeweils für sich allein, aber auch kombiniert anwendbar. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar bei der genannten Hubbewegung mit dem in der Drehzahl umgeschalteten Stellmotor. Sie ist jedoch allgemein anwendbar, um mit Hilfe des AFT-Signals einen Bandantriebsmotor zur Spurfolgeregelung zu steuern.

Die Erfindung wird in folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Spurfolge-Regelschaltung,

Fig. 2, 3 die Wirkungsweise gemäß Merkmal a,

Fig. 4, 5 die Wirkungsweise gemäß Merkmal b,

Fig. 6 die Wirkungsweise gemäß Merkmal c und

Fig. 7 die Wirkungsweise gemäß Merkmal d jeweils des Kennzeichens des Anspruchs 1.

In Fig. 1 gelangen die von dem Recorder 1 abgeleiteten AFT- Signale auf die Auswertschaltung 2 und für den A/D-Wandler 3 auf den Mikroprozessor 4. Der Prozessor 4, z. B. Typ µP 65 C 02 der Firmen Motorola und Rockwell, erzeugt aus den ATF-Signalen das Korrektursignal K, das an den Steuereingang des programmierbaren Frequenzteilers 5 gelangt. Die Taktgenerator 6 erzeugt die Taktimpulsfolge T mit der konstanten Frequenz f. Mit dem Korrektursignal K ist die Frequenz f von T um den Wert + - Δ f veränderbar. Die Taktimpulsfolge T mit der derart geänderten Frequenz gelangt auf die den Stellmotor M steuerende Schaltung 6. Durch Änderung der Frequenz f der Taktimpulsfolge T kann jeweils die richtige Spurfolge eingeregelt werden. Der Stellmotor M bewirkt bei der matrixartigen Aufzeichnung einerseits die langsame Hubbewegung quer zur Bandlängsrichtung zum Schreiben der Blöcke und andererseits die Steuerung dieser Hubbewegung derart, daß die auf dem Band geschriebenen Spuren beim Lesen genau eingehalten werden. Im Normalbetrieb, also insbesondere bei Aufnahme und Wiedergabe ohne ATF-Fehlersignal, hat der Stellmotor M eine derartige Drehzahl, das sich bei entsprechender Hubrichtung ein definierter Spurabstand von z. B. 10 µm ergibt. Die Lage der Köpfe im Bezug auf die bereits auf dem Band befindlichen Spuren ist dabei zunächst noch undefiniert. Mit Hilfe der ATF-Signale wird der Stellmotor M in seiner Drehzahl derart verändert, daß zwischenzeitlich die Köpfe abhäbgig von der Hubrichtung und Richtung der Abweichung größere oder kleinere Spurabstände überstreichen. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis jeweils ein Kopf mit der ihm zugeordneten Spur in Deckung gelangt. Dann wird die Nenndrehzahl wieder eingestellt, damit sich auch der Nennspurabstand einstellt und somit alle weiteren Spuren exakt gelesen werden. Andere Spurabweichungen, die durch verschiedene Störeinflüsse entstehen können, werden auf die selbe Art ausgeregelt.

Für die Erläuterung der Wirkungsweise werden die folgenden Symbole verwendet:

ATF: Spurabweichung nach Richtung und Betrag darstellendes Signal (atomatic track following)
R: Signal für Richtung der Spurabweichung
B: Signal für Betrag der Spurabweichung
A: Signal für aktivierte ATF-Regelung
f: Frequenz der den Stellmotor M steuernden Taktim pulsfoge T
Δ f: Frequenzänderung von T
K: Korrektursignal für Spurfolge
M: Stellmotor
SA: Spurabweichung
T: Taktimpulsfolge, die den Motor M steuert
nD: Drehzahl des Kopfradmotors
Δ n: Drehzahldifferenz zwischen Kopfradmotor und Stellmotor (M) für die Hubbewegung
x: Drehzahldifferenz für die ATF-Korrektur

Der Stellmotor M hat je nach Hubrichtung Festdrehzahl, welche Nennspurabstände zur Folge haben. Ausgehend von dem Nennzustand werden von einem bespielten Magnetband die ATF-Frequenzen gelesen und ausgewertet. Die dabei gewonnenen ATF-Fehlersignale haben folgende Bedeutung:

R Richtung der Spurabweichung.
Eine log. 1 bedeutet hierbei eine Abweichung der Spur in Richtung der Hubbewegung, eine log. 0 bedeutet eine Abweichung entgegen der Hubrichtung.
B Betrag der Abweichung.
Eine analoge Spannung von 0 Volt bedeutet keine Abweichung, eine Spannung von +5 Volt bedeutet maximal meßbare Abweichung.
A Die ATF-Regelung ist aktiv.
Eine log. 1 kennzeichnet eine gültige ATF-Messung.
Die Signale R und B enthalten dann die Meßwerte.

Das Signal R liegt bereits digital vor und wird in den Prozessor 4 eingelesen. Das Signal B wird in dem AD-Wandler 3 digitalisiert und ebenfalls dem Prozessor 4 zugeführt.

Die Regelschleife der Prozessorsteuerung liest zunächst das Signal A ein, um festzustellen, ob gültige ATF-Signale vorliegen. Ist dies nicht der Fall, wird der vorgegebene Spurabstand beibehalten. Sind ATF-Signale gültig, wird mittels des Signals R die Richtung der Abweichung festgestellt, um in Verbindung mit der Hubrichtungsinformation eine geänderte Drehzahl des Stellmotors M zu bewirken.

Dabei wird die Regel gemäß der folgenden Tabelle 1 angewendet.

Tabelle 1

Der Stellmotor M wird also durch den progammierbaren Frequenzteiler 5 auf eine geänderte Drehzahl gemäß Tabelle 1 gezwungen. Dadurch ergibt sich eine Veränderung des Spurabstandes in der gewollten Richtung.

Anhand der Fig. 2-7 werden verschiedene Zusammenhänge zwischen der im Prozessor 4 aus dem ATF-Signal ermittelten Spurabweichung SA und der daraufhin bewirkten Frequenzänderung Δ f der Taktimpulsfolge T beschrieben.

In Fig. 2 steuert der für den Betrag der Abweichung SA gemäß Fig. 2a zuständige Wert B jeweils die Dauer T₀ der Frequenzänderung Δ f, während der die Drehzahländerung wirksam werden kann. Dabei wird eine konstante Drehzahldifferenz x gemäß Tabelle 1 entsprechend Δ f vorgegeben und für eine dem Betrag B entsprechende Anzahl von Takten beibehalten. Der Betrag H von Δ f gemäß Fig. 2b ist also unabhängig von dem Betrag der Spurabweichung SA, während die Dauer T₀ und SA abhängig, insbesondere zu dieser proportional ist. In Fig. 2 sind SA und Δ f für drei verschiedene Beträge SA dargestellt. Jeweils am Ende von T wird wieder die Nenndrehzahl nD + n oder nD - n eingestellt, so daß die Spurabweichung SA ausgeregelt oder geringer geworden ist. Wenn die richtige Spurfolge am Ende von T₀ noch nicht eingeregelt ist, erfolgt eine erneute Regelung mit einem inzwischen geringer gewordenen Wert von SA.

Fig. 3 zeigt die entsprechende Regelung für entgegengesetzte Spurabweichung SA. Für positives SA entsprechend 1. Richtung, z. B. nach oben, wird f vergrößert (Δ f positiv) und für negatives SA entsprechend 2. Richtung, z. B. nach unten, wird f verringert (Δ f negativ).

In Fig. 4 wird mit Hilfe der Tabelle 1 die Wirkungsrichtung einer Frequenzverschiebung vorgegeben. Im Gegensatz zu Fig. 2, 3 ist die Dauer T₀ der Frequenzänderung Δ f konstant, also von dem Wert von SA nicht abhängig. Stattdessen ist der Betrag H von Δ f von SA abhängig, insbesondere dazu proportional. Der Betrag H von Δ f wird aus dem Signal B, also dem Wert der Spurabweichung SA abgeleitet. Hierbei kann ein proportionaler Zusammenhang zwischen B und x vorgegeben werden. Bei großer Spurabweichung wird somit eine große Drehzahlabweichung Δ f eingegeben, bei kleiner Spurabweichung SA ist auch die Drehzahlabweichung Δ f gering. Auch bei dieser Lösung wird die Spurabweichung SA ausgeregelt oder verringert. Bleibt nach einem derartigen Regelvorgang noch eine Restabweichung SA, wird der beschriebene Vorgang so lange wiederholt, bis die Abweichung auf einen geringeren, vertretbaren Restfehler in SA zurückgegangen ist.

Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit für entgegengesetzte Spurabweichung, als negatives SA und Δ f.

Fig. 6 zeigt eine Lösung, mit der eine sprungartige Beschleunigung oder Abbremsung des Stellmotors M vermieden werden kann. Dabei wird der Wert Δ f und damit die Drehzahl des Motors M nicht sprungartig wie in Fig. 2-5 geändert. Vielmehr wird Δ f kontinuierlich, insbesondere linear, zu Beginn der Spurabweichung SA auf einen konstanten Maximalwert gebracht. Anschließend verbleibt Δ f eine gewisse Zeit auf diesem Maximalwert und fällt dann bis zum Ende von SA wieder etwa linear ab. Die Regelung erfolgt ähnlich wie in Fig. 2.

Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit für eine möglichst effiziente Ausregelung der Spurabweichung, die möglichst schnell unter Berücksichtigung der maximalen Stellmotorbeschleunigung arbeitet. Es ist zunächst eine Spurabweichung SA 1 vorgegeben, die ausgeregelt werden soll. Zum Zeitpunkt t 1 wird der Stellmotor M aus seiner Nenndrehzahl gleichmäßig, insbesondere linear beschleunigt und bewirkt eine Verschiebung der Spurlage von der Abweichung SA 1 in Richtung der kleineren Spurabweichung SA 2. Die konstante Motorbeschleunigung bewirkt dabei eine exponentielle Verringerung der Spurabweichung SA. Sobald die Spurabweichung SA auf den halben Anfangswert SA 2 abgefallen ist, in Fig. 7 im Zeitpunkt t 2, wird der Stellmotor M mit der gleichen negativen Beschleunigung beaufschlagt, so daß zum Zeitpunkt t 3 die Spurabweichung auf SA 3, nämlich auf 0 abgefallen ist. Ab dem Zeitpunkt t 3 läuft der Stellmotor M wieder mit seiner Nenn drehzahl. Fig. 7a zeigt dabei eine große Spurabweichung SA, Fig. 7b eine entsprechend kleinere Spurabweichung SA. Die Steigung, mit der sich Δ f in Abhängigkeit von der Zeit ändert, ist in beiden Fällen gleich. Auf diese Weise kann eine vorgegebene Abweichung SA in einer minimalen Zeit ausgeregelt werden.

Claims

1. Schaltung zur Regelung der Spurfolge in einem Recorder mit einem vom Band abgetasteten, eine Spurabweichung (SA) nach Richtung und Betrag darstellenden ATF-Signal, während dessen Dauer ein Korrektursignal (K) zur Änderung der Frequenz einer einen Motor (M) steuernden Taktimpulsfolge (T) gewonnen wird, gekennzeichnet durch die alternative oder gleichzeitige Anwendung folgender Maßnahmen:

a) Der Betrag (H) der Frequenzänderung ( Δ f) hat einen konstanten, vom Betrag der Spurabweichung (SA) unabhängigen Wert, und die Dauer (T) der Frequenzänderung ( Δ f) ist vom Betrag der Spurabweichung (SA) abhängig (Fig. 2, 3).
b) Die Dauer (T) der Frequenzänderung ( Δ f) hat einen konstanten, vom Betrag der Spurabweichung (SA) unabhängigen Wert, und der Betrag (H) der Frequenzänderung ( Δ f) ist vom Betrag der Spurabweichung (SA) abhängig (Fig. 4, 5).
c) Der Betrag der Frequenzänderung ( Δ f) steigt mit Beginn der Spurabweichung (SA) kontinuierlich an, verbleibt im Bereich der Mitte der Spurabweichung (SA) auf einem konstanten, vom Betrag der Spurabweichung (SA) unabhängigen Maximalwert und fällt bis zum Ende der Spurabweichung (SA) wieder kontinuierlich auf Null ab (Fig. 6).
d) Der Betrag der Frequenzänderung ( Δ f) steigt mit Beginn (t 1) der Spurabweichung (SA) etwa linear bis zum Abfall der Spurabweichung (SA) auf ihren halben Wert (SA 2) an und fällt von dort etwa linear bis zum Ende (t 3) der Spurabweichung (SA) auf null ab (Fig. 7).

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (K) an den Steuereingang eines programmierbaren Frequenzteilers (5) angelegt ist, der im Weg der Taktimpulsfolge (T) liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Band abgetastete ATF-Signal einer Auswertschaltung (2) zugeführt wird, deren Ausgänge direkt und über einen Analog/Digital-Wandler (3) an den Eingang eines Mikroprozessors (4) angeschlossen sind, der das Korrektursignal (K) für die Frequenzänderung ( Δ f) erzeugt.

4. Schaltung nacn Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Auswerteschaltung (2) in den Mikroprozessor (4) folgende digitale Signale eingelesen werden:
Ein erstes Signal (R), das die Richtung der Spurabweichung (SA) darstellt,
ein zweites Signal (B), das den Betrag der Spurabweichung (SA) darstellt,
ein drittes Signal (A), das anzeigt, ob die Spurfolgeregelung aktiv ist.