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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Betriebsmodusumschaltung transportabler Geräte, wie beispielsweise einem transportablen
CD-Abspielgerät
oder anderen ortsveränderlichen
Geräten,
bei denen während
des Transportes aufgrund von Vibrationen oder Stößen bzw. so genannten Schockeinflüssen besondere Maßnahmen
zum Schutz des Gerätes
und/oder seiner zuverlässigen
Funktion vorzusehen sind.
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Es
ist allgemein bekannt, dass insbesondere transportable Wiedergabegeräte der Unterhaltungselektronik,
bei denen die Informationswiedergabe durch Relativbewegung zwischen
einem Aufzeichnungs- bzw. Informationsträger und einer Abtasteinrichtung
erfolgt, mit besonderen Einrichtungen auszustatten sind, die auch
während
eines Transports und trotz der dabei auftretenden Schockeinflüsse eine
optimale Wiedergabe gewährleisten.
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Die
Funktionsweise von Geräten,
deren Betrieb eine Relativgeschwindigkeit zwischen einem Aufzeichnungsträger und
einer Abtast- bzw. Wiedergabeeinrichtung erfordert, wird durch Erschütterungen
und Stöße bzw.
so genannte Schockeinwirkungen nachteilig beeinflusst. Dies betrifft
sowohl optische als auch magnetische sowie magneto-optische Aufzeichnungs-
und Wiedergabegeräte.
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Um
beim Abtasten rotierender optischer Aufzeichnungsträger auch
beim Auftreten von Fehlern auf dem Aufzeichnungsträger und
beim Auftreten äußerer Erschütterungen
eine zuverlässige
Spurführung
zu gewährleisten,
ist es bereits bekannt, die Verstärkung der Spurführungsschleife
mit einem Spurführungsfehlersignal
auf erste und zweite Verstärkungswerte
einzustellen, vgl.
EP
0160095 B1 . Das Spurführungsfehlersignal
wird dabei unmittelbar aus dem von der CD mit dem Abtastsystem gewonnenen Hochfrequenzsignal abgeleitet
und das Umschalten zwischen Werten höherer und geringerer Verstärkung ist
erforderlich, da eine generelle Erhöhung der Verstärkung das
Abtasten beim Auftreten plattenbedingter Fehler, wie beispielsweise
Kratzer auf der CD, erschweren würde.
Nachteilig ist jedoch, dass die Umschaltung auf einen anderen Betriebsmodus bzw.
Verstärkungswert
erst als Reaktion auf einen Schockeinfluß erfolgt, durch den das Abtastsignal bereits
nachteilig beeinflusst wurde und wenn ein Grenzwert für die Zuverlässigkeit
der Spurführung bereits überschritten
wird. Zwischen dem Auftreten einer Schockeinwirkung, einer auswertbaren
Dedektion und dem Umschalten auf einen anderen Verstärkungswert
tritt eine zeitliche Verzögerung
auf, so dass einer Störung
gegebenenfalls nicht rechtzeitig entgegengewirkt werden kann. Die
Gegensteuerung setzt erst zirka eine Millisekunde verzögert nach
dem Schockereignis ein. Störungen
in der Größenordnung
von Informationssignalen kann nicht entgegengewirkt werden, da eine
Detektion erst nach Überschreiten
des Nutzsignalpegels erfolgt, so dass das Gerät nicht hinsichtlich eines
zu erwartenden Schockereignisses vorbereitet werden kann.
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Es
ist weiterhin ein Abspielgerät
für optische Aufzeichnungsträger bekannt,
bei dem zum Umschalten der Verstärkung
ein manuell zu betätigender Schalter
verwendet wird, vgl. Sony, Service Anleitung zum CDP-101 vom 10.
Oktober 1982. Auch mit dieser Lösung
wird den Auswirkungen von Schockeinflüssen durch Erhöhen der
Verstärkung
im Spurführungsregelkreis
entgegengewirkt, wobei bewusst in Kauf genommen wird, dass sich
die Zuverlässigkeit der
Abtastung bei vom Aufzeichnungsträger ausgehenden Störungen beziehungsweise
Fehlern verringert. Der manuell zu betätigende Umschalter erfordert
jedoch die Aufmerksamkeit des Betreibers, das Abspielgerät der Benutzungssituation
entsprechend – im
stationären
Betrieb oder während
des Transports – in
den jeweiligen Betriebsmodus umzuschalten. Dabei ist außerdem eine
bestimmte Reihenfolge einzuhalten, da beim Anheben bzw. Absetzen
des Gerätes
bereits wesentliche Schockeinwirkungen auftreten.
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Es
ist auch ein Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät bekannt,
das zur Erfassung einer Beschleunigung aufgrund von auf das Gerät einwirkenden
Vibrationen oder Stößen Beschleunigungserfassungsmittel
aufweist, vgl.
EP 0
164 642 B1 . Als Beschleunigungserfassungsmittel werden
drei piezoelektrische Elemente verwendet, mit denen jeweils mit
einer Achsrichtung übereinstimmende
Beschleunigungen detektiert werden. Die von den Beschleunigungsdetektoren
ausgehenden Signale werden dann über
umfangreiche Verarbeitungsmittel den Steuermitteln zur Spurregelung
zugeführt,
um beim Auftreten von Schockimpulsen in den Servokreisen eine entsprechende
Gegensteuerung vorzunehmen. Da die Steuerspannungen hinsichtlich
Frequenz und Amplitude exakt mit den entsprechenden Werten der Schockimpulse übereinstimmen
müssen
ist ein hoher Aufwand sowohl bezüglich
der als Beschleunigungsdetektor verwendeten drei Piezoelemente als auch
hinsichtlich der erforderlichen Auswerteschaltung notwendig. Die
Sensibilität
piezoelektrischer Elemente ist relativ gering, so dass die Detektion
erst bei relativ hohen Beschleunigungswerten einsetzt und das Gerät nicht
auf zu erwartende Schockeinflüsse
vorbereitet werden kann.
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Aus
JP 4-215068 ist weiterhin ein aus einem Sende- und einem Empfangselement
bestehender Schocksensor bekannt.
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Es
ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen sensiblen Schocksensor
und eine vorteilhafte Betriebsmodusumschaltung zu schaffen, die
mit geringem Aufwand realisierbar sind und vorteilhaft in transportablen
Geräten
zum Umschalten zwischen einem Betriebsmodus Ruhestellung und einem
Betriebsmodus Transport verwendbar sind sowie eine Vorbereitung
des Gerätes
auf unmittelbar zu erwartende Schockereignisse ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Dem
Verfahren liegt insbesondere das Konzept zugrunde, ein Schockereignis
bereits bei geringen Vibrationen oder Stößen zu detektieren, um ein transportables
Gerät bereits
auf zu erwartende Schockereignisse vorbereiten zu können, die
Verwendung eines einfachen Schocksensors zu ermöglichen und dennoch eine an
den Ruhezustand und Transportzustand angepasste Betriebsmodusumschaltung
wirksam durchzuführen,
ohne dass es dazu eines die Schockeinwirkungen hinsichtlich ihrer
Intensität messbar
nachbildenden Modells bedarf. Dies wird insbesondere dadurch erreicht,
dass mit einem Schocksensor, der bereits bei geringen Vibrationen oder
geringfügigen
Stößen ein
zur Betriebsmodusumschaltung geeignetes Signal abgibt, eine Betriebsmodusumschaltung
durchgeführt
und dadurch das transportable Gerät bereits auf das eigentliche Schockereignis
vorbereitet wird sowie die Umschaltung in den Betriebsmodus Transport
auch nach dem Abklingen des Schockereignisses für einen vorgegebenen Zeitraum
beibehalten und der vorgegebene Zeitraum für ein Verharren im Betriebsmodus
Transport übergangslos
erneut gestartet wird, wenn zwischenzeitlich ein weiteres Schockereignis
detektiert wird. Ein Umschalten in den Betriebsmodus Ruhestellung
ist erst vorgesehen, wenn nach einem Schockereignis innerhalb des
vorgegebenen Zeitraums kein weiteres Schockereignis aufgetreten
ist. Als vorgegebener Zeitraum wird vorzugsweise eine Zeitdauer
im Sekundenbereich gewählt.
Durch dieses Verfahren wird ein Schocksensor verwendbar, der notwendigerweise
weder Frequenz und Amplitude noch Richtung des Schockereignisses
zu detektieren in der Lage sein muss. Da die Auswirkungen eines Schockereignisses
auf eine schockempfindliche Baugruppe, wie beispielsweise dem auch
als Pikup bezeichneten Abtastelement eines CD-Abspielgerätes wesentlich
von der Masse und Steifigkeit des Abtastelementes als auch von der
oder den Richtungen einwirkender Beschleunigungen abhängen, könnte eine
Kompensation nur durch Messungen an einem entsprechenden Modell
und eine den Messungen äquivalente
Steuerung erreicht werden und würde
einen hohen Aufwand erfordern. Zum Umschalten eines transportablen
CD-Abspielgerätes
wird deshalb die Verstärkung
in den schockempfindlichen Regelkreisen bei Schockereignissen dem
vorgenannten Verfahren entsprechend auf einen höheren Verstärkungswert umgeschaltet. Durch
das Verharren im Betriebsmodus Transport nach dem Auftreten eines Schockereignisses
wird gewährleistet,
dass trotz unterschiedlicher Schwingungseigenschaften, die ein Schocksensor
und ein schockempfindliches Element aufweisen, Schockeinflüssen entgegengewirkt
wird, die insbesondere beim Abklingen des Schockereignisses noch
objektiv vorhanden sind, jedoch aufgrund der genannten Unterschiede
nicht detektiert werden.
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Das
Verfahren ist auch vorteilhaft anwendbar, um beispielsweise die
Resonanzfrequenz eines so genannten Mechadecks im Betriebsmodus
Ruhestellung auf einen geringeren Wert umzuschalten, da herausgefunden
wurde, dass eine höhere
Abtastsicherheit erreicht wird, wenn die Resonanzfrequenz in der
Ruhestellung Werte im Bereich von 10 bis 20 Hz aufweist und beim
Transport größer 50 Hz
ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Anwendung wird im Zusammenhang mit so genannten
Schockmemoryeinrichtungen erzielt, die in der Regel aufgrund des hohen
Energiebedarfs bei transportablen Geräten manuell ein- bzw. abschaltbar
ausgeführt
ist. Durch eine verfahrensgemäße Umschaltung
wird das Gerät selbsttätig an den
entsprechenden Betriebsmodus angepasst.
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Die
Anwendung des Verfahrens ist jedoch nicht auf Geräte der Unterhaltungselektronik
beschränkt
sondern allgemein im Zusammenhang mit transportablen Geräten möglich, um
einen Schutz von Baugruppen während
des Auftretens von Vibrationen und Stößen zu gewährleisten.
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Zur
Durchführung
des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die aus einem
Schocksensor besteht, an dem ein nachtriggerbarer monostabiler Multivibrator
angeschlossen ist, der mit einem Schaltmittel zum Umschalten zwischen
einem Betriebsmodus Transport und einem Betriebsmodus Ruhestellung
verbunden ist.
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Der
Schocksensor besteht aus einem Sendeelement und einem Empfangselement,
die in ihrem Sende- bzw. Empfangsbereich unterschiedlich schwingungsfähig gegenübergestellt
angeordnet sind. Als Sendeelement ist eine Leuchtdiode auf einer
flexiblen Leiterplatte senkrecht stehend angeordnet, die durch einseitiges
Einspannen der flexiblen Leiterplatte ein schwingungsfähiges System
bildet. Der Leuchtdiode ist ein Fototransistor als optisches Empfangselement
gegenübergestellt,
der feststehend angeordnet ist. Um auch bei einem vom maximalem
Fotostrom abweichenden Arbeitspunkt eine Detektion zu ermöglichen,
ist zwischen dem Fototransistor und dem nachtriggerbaren monostabilen Multivibrator
vorzugsweise ein Nulldurchgangsdetektor vorgesehen.
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Trotz
der einseitigen Einspannung der flexiblen Leiterplatte ist die Anordnung
bzw. Vorrichtung zur Verwendung als sensibler Schocksensor geeignet,
der mit hoher Empfindlichkeit ein richtungsunabhängiges Detektieren von Vibrationen
und Stößen bzw.
Schockereignissen ermöglicht.
Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Leuchtdiode auf der
flexiblen Leiterplatte außerhalb
des Schwerpunktes angeordnet ist und dadurch ein schwingungsfähiges System
gebildet wird, das durch Biegung der flexiblen Leiterplatte selbst
in Längs-
und Querrichtung der flexiblen Leiterplatte in der Lage ist, auf
das System einwirkende Beschleunigungen zu detektieren. Der Schocksensor
ist mit geringem Aufwand herstellbar und kann in der beschriebenen
Weise vorteilhaft zur Betriebsmodusumschaltung verwendet werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Prinzipskizze
eines Schocksensors ,
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2 Prinzipskizze
einer flexiblen Leiterplatte FL mit Sensorelementen,
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3 Signaldiagramm,
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4 Prinzipschaltbild
für mehrere
Anwendungen.
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Den 1 und 2 entsprechend
wird zur Betriebsmodusumschaltung transportabler Geräte ein Schocksensor
vorgeschlagen, der aus einer schmalen flexiblen Leiterplatte FL
besteht, die in einem Teilbereich auf einem stabilen Träger TR befestigt
ist und auf der in einem schwingungsfähigen Endbereich eine Leuchtdiode
LED angeordnet ist. In dem durch den Träger TR stabilisierten Bereich
der U-förmig
gebogenen flexiblen Leiterplatte FL ist der Leuchtdiode LED ein
Fototransistor D gegenüberliegend
angeordnet. Die Leuchtdiode LED dient dabei als optisches Sendeelement,
das dem als optisches Empfangselement verwendeten Fototransistor
D in dessen Empfangsbereich in einem Abstand gegenübergestellt
ist. Die Leuchtdiode LED ist auf der flexiblen Leiterplatte FL in
einem schwingungsfähigen Endbereich
der flexiblen Leiterplatte FL senkrecht stehend angeordnet, wodurch
sich in besonderer Weise ein schwingungsfähiges System ergibt, das bereits
durch geringfügige
Vibrationen oder Stoßeinwirkungen
aus seiner Ruhestellung ausgelenkt wird und in Verbindung mit dem
Fototransistor D zur Verwendung als sensibler Schocksensor geeignet
ist. Insbesondere durch die außerhalb
des Schwerpunktes der flexiblen Leiterplatte FL vorgesehene Anordnung
der Leuchtdiode LED sowie durch die Anordnung in einem Abstand zum
Empfangselement, in dem bereits geringfügige Lageänderungen der Leuchtdiode LED Änderungen
des Fotostroms bewirken, wird eine hohe Sensibilität des Schocksensors erreicht.
Es können
bereits geringfügige
Vibrationen und Stöße detektiert
werden, so dass ein schockempfindliches Gerät auf ein unmittelbar zu erwartendes
Schockereignis, das das eigentliche Schockereignis darstellt, vorbereitet
werden kann. Der vorgeschlagene Schocksensor ist durch die Verwendung einer
flexiblen Leiterplatte FL, auf der gemäß der 2 entsprechenden
Prinzipskizze die Leuchtdiode LED und der Fototransistor D angeordnet
sind, mit geringem Aufwand realisierbar. Die Leuchtdiode LED und
der Fototransistor D werden unmittelbar mit Leiterbahnen der flexiblen
Leiterplatte FL verbunden und die bestückte flexible Leiterplatte
FL wird 1 entsprechend U-förmig am
Träger
TR derart befestigt, dass sich die Leuchtdiode LED und der Fototransistor
D in einem Abstand gegenüberstehen.
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Der
die Leuchtdiode LED tragende Endbereich der flexiblen Leiterplatte
FL ist schwingungsfähig,
wobei die Empfindlichkeit des Systems von der Länge und Steifigkeit des schwingungsfähigen Endbereiches
der flexiblen Leiterplatte FL und der Masse der Leuchtdiode LED
bestimmt werden. Da jedoch keine vollständige Übereinstimmung zwischen den Schwingungseigenschaften
der schockempfindlichen Baugruppe und dem Schocksensor erreicht werden
kann, werden ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, die
trotz dieser Diskrepanz zuverlässig
eine der Benutzungssituation entsprechende Betriebsmodusumschaltung
ermöglichen.
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Das
Verfahren besteht darin, dass bei einem Schockereignis mit einem
Schocksensor für
einen vorgegebenen Zeitraum T eine Umschaltung des transportablen
Gerätes
in einen Betriebsmodus Transport M durchgeführt und der Zeitraum T bei
jedem Auftreten eines Schockereignisses erneut gestartet wird.
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Zur
Durchführung
des Verfahrens, das anhand eines in 3 dargestellten
Signaldiagramms erläutert
wird, wird eine in 4 im Zusammenhang mit mehreren
Anwendungen angegebene Vorrichtung bzw. Schaltungsanordnung verwendet,
deren Schocksensoreingang DE am Fototransistor D des beschriebenen
Schocksensors angeschlossen ist. Der Schocksensor, der nicht mehr
proportional der Beschleunigungsfrequenz bzw. -amplitude detektierend
sein muss, wird durch ein Schockereignis angestoßen und schwingt beispielsweise
mit seiner Resonanzfrequenz. In 3 ist diesbezüglich beispielhaft ein
Verlauf der Intensität
I von Vibrationen während einer
Zeit t dargestellt. Durch das Überschreiten
einer geringen Sensorschwelle SS wird der Schocksensor mit Amplituden
A ausgelenkt und steht am Fototransistor D eine den Amplituden A
entsprechende Signalspannung zur Verfügung, die am Schocksensoreingang
DE angelegt wird. Zur Signalverarbeitung ist 4 entsprechend
ein Nulldurchgangsdetektor ND vorgesehen, der bei Abweichungen der
Signalspannung des Fototransistors D von einem Ruhe- bzw. Nullwert
eine Steuerspannung ST bereitstellt, mit der ein am Nulldurchgangsdetektor
ND angeschlossener nachtriggerbarer monostabiler Multivibrator MM
derart gesteuert wird, dass die Impulszeit bzw. ein Zeitraum T während der
Anwesenheit der Steuerspannung ST stets erneut gestartet und erst
bei deren Ausbleiben wirksam wird. Als Zeitraum T wurde eine Zeitdauer
im Sekundenbereich gewählt.
Dadurch steht am Ausgang des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators
MM ein in besonderer Weise zur Betriebsmodusumschaltung geeignetes
Umschaltsignal US zur Verfügung,
mit dem eine an den Benutzungszustand des transportablen Gerätes angepasste
Betriebsmodusumschaltung vorgenommen wird. Hierzu wird ein zwischen
Schalterstellungen Ruhestellung R und Transport M schaltendes Schaltmittel U
verwendet, das in 4 dargestellt ist. Als Schaltmittel
U kann jedoch auch ein elektronischer Schalter dienen. Wie in 4 beispielhaft
dargestellt, werden bei einem CD-Abspielgerät die Verstärkung der Servoregelkreise
und/oder die Resonanzfrequenz des Mechadecks und/oder eine Schockmemoryeinheit SM
umgeschaltet. Zum Umschalten der Verstärkung wird der Prinzipskizze
der 4 entsprechend das einer Track- bzw. Focus-Servoeinheit
T/F-S zugeführte
Track- bzw. Fokussignal
TE/FE nach seiner Verstärkung über einen
Widerstand R0 am Aktuator eines Pickups PA angelegt, wobei die von
der Track- bzw. Fokus-Servoeinheit T/F-S bereitgestellte Verstärkung, die
am Aktuator des Pickups PA wirksam wird, von jeweils einem der über das
Schaltmittel U angeschlossenen Widerstände R1, R2 bestimmt wird, die
an einem Massepunkt angeschlossen sind. Der Widerstand R1 weist
dabei einen größeren Wert als
der Widerstand R2 auf, um eine dem Betriebsmodus Ruhestellung R
oder Transport M angepasste Verstärkung einzustellen.
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Zum Ändern der
Resonanzfrequenz eines Mechadecks werden einer die Resonanzfrequenz beeinflussenden
Induktionsspule L mit dem Schaltmittel U unterschiedliche Widerstände R3,
R4 vorgeschaltet und schließlich
ist eine Anwendung angegeben, bei der eine bekannte Schockmemoryeinheit SM
zum Verringern des Stromverbrauchs im Betriebsmodus Ruhestellung
mit einem Schaltmittel U3 abgeschaltet wird.
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Die
Anwendung ist jedoch nicht auf diese Anwendungen eingeschränkt. Sowohl
der vorgeschlagene Schocksensor als auch die Betriebsmodusumschaltung
können
generell im Zusammenhang mit ortsveränderlichen Geräten verwendet
werden.