DE69421992T2 - Vorrichtung zur optischen Messung der Drehgeschwindigkeit eines Objekts - Google Patents

Description

• Einrichtung zur optischen Messung der Drehgeschwindigkeit eines Gegenstandes Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur optischen Messung der Drehgeschwindigkeit eines sich drehenden Gegenstandes, wobei diese Einrichtung die nachfolgenden Elemente umfasst:
• - eine drehbare erste Scheibe, dazu vorgesehen, um von dem Gegenstand angetrieben zu werden, und eine zweite Scheibe, wobei die beiden Scheiben mit einem periodischen und rotationssymmetrischen Muster länglicher Unterbrechungen in einer Scheibenfläche versehen sind, wobei die Muster der beiden Scheiben einander entgegengesetzt sind;
• - ein Beleuchtungssystem zum gleichzeitigen Beleuchten des gesamten Gebietes jedes der beiden Muster; und
• - ein Detektionssystem.
• Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Einrichtung dieser Art, die geeignet gemacht ist zum Messen der linearen Geschwindigkeit eines länglichen Gegenstandes.
• Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein tonwellenloses Bandabtastgerät mit zwei Haspeln, die als Abwickelhaspel und als Aufwickelhaspel benutzt werden, mit einem Abtastkopf, der in der vom Band beaufschlagten Strecke zwischen den beiden Haspeln vorgesehen ist, und mit einer Bandgeschwindigkeitsregelschleife, mit einem Bandgeschwindigkeitssensor und einer die Geschwindigkeit der Bandaufwickelhasgel regelnden Steuerschaltung.
• Eine optische Drehgeschwindigkeitsmesseinrichtung ist aus dem US Patent 4.658.132 bekannt.
• Tonwellenlose Bandabtastgeräte sind in vielen Ausführungsformen bekannt und sind in u. a. GB Patentanmeldung 1.330.923 und in US Patent 3.809.335 beschrieben worden. Wie in der GB Patentschrift erwähnt, hat die Verwendung einer Tonwelle in Kombination mit einem Bandanpressmechanismus zum mit konstanter linearer Geschwindigkeit Antreiben eines Bandes den Vorteil, dass damit eine genaue Regelung der Bandgeschwindigkeit verwirklicht werden kann zu, was die Regelung an sich anbelangt, möglichst geringen Kosten. Bei Verwendung einer Tonwelle treten aber auch eine Anzahl Nachteile auf, von denen in der Britischen Patentschrift drei Stück genannte worden sind, und zwar: einen aufwendigen Kassetten-Eingabemechanismus, eine schwierige Bandkantenführung und eine größere Gefahr vor Bandbeschädigung. Außerdem treten Probleme der Verschmutzung und des Bandrutscheffektes auf. Die genannten Nachteile und Probleme lassen sich dadurch vermeiden, dass das Band statt mit einer Tonwelle auf eine andere Art und Weise angetrieben wird, und zwar mit Hilfe der Bandabwickelhaspel und/oder der Bandaufwickelhaspel. Dabei sollen dann Vorkehrungen getroffen werden um die Bandgeschwindigkeit an der Stelle des Abtastkopfes konstant zu halten. Als etwaige Vorkehrung nennt die GB Patentschrift GB 1.330.923 die Verwendung eines vom Band betriebenen Tachometers, der nicht näher beschrieben wird und außerdem als weniger geeignet bezeichnet wird. In der GB Patentschrift wird ein System gewählt, bei dem eine der Haspeln mit Hilfe eines Steuersignals und eines demselben aufmodulierten, nicht-linearen Signals betrieben wird, das zu dem Durchmesser des Bandes auf der betreffenden Haspel umgekehrt proportional ist. Bei einem tonwellenlosen Bandabtastgerät, wobei die Bandgeschwindigkeit durch den Antriebsmechanismus der Aufwickelhaspel geregelt wird, sollen in dem Antriebsmechanismus eine Rutschkupplung geben, die Energieverlust mit sich bringt. In der US Patentschrift 3.809.335 ist ein Bandantriebsgerät beschreiben, bei dem die Abwickelhaspel und die Aufwickelhaspel angetrieben werden und wobei nebst der Beschleunigung oder Verzögerung und der Geschwindigkeit auch die Bandspannung gemessen wird. Dieses Gerät weist keine einzelne Bandgeschwindigkeitsmessstation auf.
• Da der Abtastkopf eines Bandspielgeräts sich in einem bestimmten Abstand von der Abwickjelhaspel sowie von der Aufwickelhaspel befindet, empfiehlt es sich, eine einzelne Geschwindigkeitsmessstation zu verwenden, die nahe dem Abtastkopf vorgesehen wird, so dass die Geschwindigkeit dort gemessen wird, wo sie konstant sein soll. Das Signal der Geschwindigkeitsmessstation kann auch als Zeitbasiskorrektur bei der Verarbeitung des vom Band ausgelesenen Informationssignals benutzt werden. Weiterhin wird bevorzugt, eine optische Messeinrichtung zu verwenden, weil diese mit den heutigen Techniken preisgünstig und klein ausgebildet werden kann, eine große Auflösung und eine große Messgenauigkeit aufweist. Gegenüber einem magnetischen Drehgeschwindigkeitssensor hat der optische Sensor die Vorteile, dass die Qualität des gemessenen Ausgangssignals weniger abhängig ist von dem Gebiet der Umdrehungsfrequenzen, in dem gemessen wird und dass er weniger empfindlich ist für elektrische Störungen. In einem magnetischen Sensor können störende Interaktionen zwischen dem Magneten und dem Lager auftreten.
• Man könnte erwägen, die in der US Patentschrift 4.658.132 beschriebene optische Drehgeschwindigkeitmessstation, bestimmt zum Messen der Drehgeschwindigkeit eines Motors, in einer Bandgeschwindigkeitsmessstation zu verwenden. Die Einrichtung nach der US Patentschrift 4.658.132 umfasst eine erste, mit der Motorwelle mitdrehende Scheibe, in der in einem Ring gegliederte Unterbrechungen in Form lichtdurchlässiger Spalte vorgesehen sind und eine zweite stationäre Scheibe, die mit einer Anzahl, ebenfalls in einem Ring gegliederter, strahlungsempfindlicher Detektionselemente versehen ist, wobei die Anzahl Detektionselemente der Anzahl Spalte auf der drehbaren Scheibe entspricht. Diese Scheibe wird beleuchtet und durch die Spalte hindurchtretende Strahlung wird von den Detektionselementen aufgefangen. Beim Drehen des Motors verlagern sich die Spalte gegenüber den Detektionselementen, so dass abwechselnd maximale minimale Strahlungsmengen von den Detektionselementen aufgefangen werden. Die Summe der Ausgangssignale diese Elemente ist ein periodisches Signal, dessen Frequenz die Drehgeschwindigkeit der Spaltenscheibe und damit des Motors darstellt.
• In der Deutschen Patentanmeldung 2155970 wird ein anderer Drehgeschwindigkeitssensor beschrieben, der eine kreisförmig gebogene rohrförmige Strahlungsquelle aufweist, in der eine sich drehende mit Schlitzen versehene Trommel und eine ortsfeste mit Schlitzen versehene Trommel vorgesehen sind, und in der ein Büschel optischer Fasern die Strahlung durch die zwei mit Schlitzen versehenen Trommeln zu einem Detektor transportiert.
• Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue optische Drehgeschwindigkeitmesseinrichtung zu schaffen, die gegenüber der nach der US Patentschrift 4.658.132 eine Anzahl Vorteile bietet, unter denen als wichtigster Vorteil ein größeres Auflösungsvermögen und eine bessere Benutzung der verfügbaren Strahlung. Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass das Beleuchtungssystem eine Strahlungsquelle in Form einer Diode und ein Strahlungsführungselement aufweist, das die Strahlung von der Quelle in ein Beleuchtungsmuster mit einer Form entsprechend der der Muster umwandelt, und dass das Detektionssystem durch ein Strahlungsführungselement gebildet ist zum Empfangen von Strahlung, die durch die zwei Muster hindurchgeht und von dem Beleuchtungssystem herrührt, und zum Führen und Konzentrieren dieser Strahlung zu einem Strahlenbündel mit einem kreisrunden Querschnitt, und einen einzigen Detektor zum Umwandeln der Intensitätsänderung dieses Strahlenbündels in ein elektrisches Signal.
• Die Strahlungsquellendiode ist eine Leuchtdiode (LED) oder ein Halbleiterlaser. Der einzige Detektor ist beispielsweise eine herkömmliche Photodiode. Der Drehgeschwindigkeitssensor besteht aus herkömmlichen Elementen und aus sehr kleinen und preisgünstigen Elementen.
• Das Auflösungsvermögen wird nun durch die Anzahl Unterbrechungen in den zwei Scheiben bestimmt. Mit den heutigen Techniken können auf den Scheiben sehr schmale Unterbrechungen und folglich eine Vielzahl derselben angebracht werden. In der Einrichtung nach der US Patentschrift 4.658.132 wird die Genauigkeit begrenzt, weil die Detektionselemente selber und die Streifen zwischen diesen Elementen eine relativ große Breite haben müssen, so dass die Anzahl Detektionselemente, die auf der ortsfesten Scheibe angebracht werden können, beschränkt ist. Dadurch, dass nach der Erfindung die Scheiben mit einem Strahlenbündel mit einheitlicher Intensitätsverteilung beleuchtet werden, kann eine große Genauigkeit erzielt werden.
• Es sei bemerkt, dass DE-A-1.259.621 eine Drehgeschwindigkeitsmesseinrichtung aufweist mit einer sich drehenden ersten Scheibe und einer ortsfesten zweiten Scheibe, die beide ein ringförmiges Muster von Schlitzen haben. Bei dieser Einrichtung wird ein Beleuchtungsstrahlenbündel benutzt, dessen Querschnitt größer ist als die Scheibenoberflächen, so dass nicht die ganze Strahlung von einer Lichtquelle zum Messen benutzt wird. Weiterhin ist der Detektor ein ringförmiger Detektor und die Einrichtung hat keine Mittel zum Umwandeln der Strahlung von den beiden Scheiben in ein kleines Bündel mit einem kreisförmigen Querschnitt in der Ebene des Detektors.
• Auch in der FR-A-2.133.895 ist eine Drehgeschwindigkeitsmesseinrichtung beschrieben, die eine ortsfeste erste Scheibe und eine sich drehende zweite Scheibe aufweist, wobei diese beiden Scheiben mit einem ringförmigen Muster von Schlitzen versehen sind. In dieser Einrichtung wird ein Faserbüschel benutzt zum Führen von Licht von einer Strahlungsquelle zu den Mustern und von den Mustern zu einem Detektor. Das Faserbüschel wird über die Muster ausgebreitet, so dass jede einzelne Faser einen Teil eines einzelnen Schlitzes beleuchtet.
• Nach der Erfindung weist eine Einrichtung zum Messen des absoluten Wertes der Drehgeschwindigkeit weiterhin das Kennzeichen auf, dass die zweite Scheibe drehfest angeordnet ist.
• Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch das Kennzeichen aufweisen, dass die zweite Scheibe mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben wird. Die Drehgeschwindigkeit kann dann gegenüber einer Bezugsgeschwindigkeit gemessen werden. Diese Einrichtung kann beispielsweise in einem Gerät verwendet werden, in dem es nur von Bedeutung ist, dass die Drehgeschwindigkeit konstant ist und einem Bezugswert entspricht.
• Die obengenannten Einrichtungen können weiterhin das Kennzeichen aufweisen, dass eines der Muster in ein erstes und ein zweites, periodisches und rotationssymmetrisches Teilmuster von Unterbrechungen aufgeteilt ist, wobei die Perioden dieser Teilmuster einander entsprechen, wobei die Lagen der jeweiligen Unterbrechungen des zweiten Teilmusters über einen Abstand entsprechend einem Viertel der Periode der Teilmuster gegenüber den Lagen der Unterbrechungen des ersten Teilmusters verschoben sind und dass ein zweiter Detektor vorgesehen ist zum Auffangen der durch das zweite Teilmuster und das Muster der anderen Scheibe hindurchgehenden Strahlung.
• Mit dieser Einrichtung kann nicht nur die Drehgeschwindigkeit oder die Größe einer Abweichung zwischen dieser Geschwindigkeit und einer Bezugsgeschwindigkeit ermittelt werden, sondern auch die Richtung der Drehung oder der Abweichung gegenüber der Bezugsgeschwindigkeit.
• Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung kennt zwei Klassen von Ausführungsformen. Die Ausführungsformen der ersten Klasse weisen das Kenn zeichen auf, dass eine der Scheiben eine kreisrunde strahlungsführende Scheibe ist, deren Muster von Unterbrechungen auf der Außenseite angebracht ist und dass die andere Scheibe eine ringförmige strahlungsführende Scheibe ist, die um die andere Scheibe vorgesehen ist und deren Muster von Unterbrechungen auf der Innenscheibenseite vorgesehen ist.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform der ersten Klasse weist weiterhin das Kennzeichen auf, dass das Beleuchtungssystem durch die ringförmige Scheibe und eine gegenüber dem Außenrand derselben liegende Strahlungsquelle gebildet wird und dass die kreisrunde Scheibe mit einem konusförmigen Reflektor versehen ist und einen Teil des Strahlungssammelsystems bildet.
• Dadurch, dass die Scheiben nun nicht nur als Träger der Muster von Unterbrechungen funktionieren, sondern auch einen Teil des Beleuchtungssystems bilden, das ein Strahlungsbündel mit einheitlicher Intensitätsverteilung liefern soll, bzw. des Sammelsystems, kann die Anzahl Elemente der Einrichtung beschränkt bleiben.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der ersten Klasse weist das Kennzeichen auf, dass die ringförmige Scheibe durch den Stehrand einer im Schnitt U- förmigen strahlungsführenden Scheibe gebildet wird, die innerlich mit einem konusförmigen Reflektor versehen ist und wobei eine der Scheibenoberflächen die Strahlungsquelle trägt und die andere Scheibenoberfläche den Detektor trägt und dass die kreisrunde Scheibe mit einem Reflektor versehen ist.
• Mit dieser Ausführungsform kann eine besserte homogene Beleuchtung der Muster erhalten werden als mit der ersten Ausführungsform der ersten Klasse.
• Die zweite Klasse von Ausführungsformen weist das gemeinsame Kennzeichen auf, dass die erste und die zweite Scheibe kreisrunde Scheiben sind, die gegenüber einander vorgesehen sind und dass die Muster von Unterbrechungen auf diesen Scheiben ringförmige Muster sind.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform der zweiten Klasse weist das Kennzeichen auf, dass die zwei Scheiben strahlungsführende Scheiben sind, von denen eine einen teil des Beleuchtungssystems bildet und die andere einen Teil des Sammelsys tems bildet und dass in den Scheiben Strahlung eingeschlossen bleibt durch Totalreflexion und wobei über das Muster von Unterbrechungen in der dem Beleuchtungssystem zugeordneten Scheibe Strahlung aus dieser Scheibe austreten kann und über das Muster von Unterbrechungen in der dem Sammelsystem zugeordneten Scheibe Strahlung in diese Scheibe eintreten kann. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist wieder, dass die Anzahl Elemente der Einrichtung beschränkt bleiben kann.
• Die Ausführungsformen der ersten sowie zweiten Klasse können weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die Unterbrechungen durch Verformungen in einer glatten Scheibenoberfläche gebildet werden.
• Dabei wird auf vorteilhafte Weise die Tatsache benutzt, dass Strahlung, die bei völlig glatten Scheibenoberflächen in dieser Scheibe durch Totalreflexion eingeschlossen bleibt, an Stellen, wo Oberflächenabweichungen auftreten, aus der Scheibe austreten kann. Die Verformungen können aus Rillen bestehen, die leicht und genau, beispielsweise durch Einritzen, angebracht werden können.
• Die Ausführungsformen der ersten und zweiten Klasse können auf alternative Weise das Kennzeichen aufweisen, dass die Unterbrechungen durch durchsichtige Schlitze in einer undurchsichtigen Scheibenoberfläche gebildet werden.
• Solche Schlitze können genau und preisgünstig durch photolithographische und Replica-Techniken angebracht werden.
• Die Ausführungsformen der ersten sowie zweiten Klasse weisen weiterhin das Kennzeichen auf, dass wenigstens eine der Scheiben aus einem durchsichtigen Kunststoff hergestellt ist. Ein derartiger Kunststoff, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) hat nebst der Eigenschaft, dass es durchsichtig ist, die Vorteile, dass es preisgünstig ist und auf einfache Weise in Form gebracht werden kann, beispielsweise im Spritzgussverfahren.
• Die Ausführungsformen der zweiten Klasse können weiterhin das Kennzeichen aufweisen, dass die Scheiben undurchsichtig sind und die Unterbrechungen durch Schlitze in diesen Scheiben gebildet werden, und dass das Beleuchtungssystem dazu eingerichtet ist, ein Bündel zu liefern mit einem ringförmigen Querschnitt, dessen Innenradius mindestens und dessen Außenradium höchstens den entsprechen den Radien des ringförmigen Musters von Schlitzen der ersten und zweiten Scheibe entspricht.
• Die genannten Scheiben mit Schlitzen, nachstehend als Schlitzscheiben bezeichnet, können auf einfache und preisgünstige Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise in einem Replica-Verfahren aus einer sog. Mutterscheibe. Wenn die Radien des ringförmigen Bündelquerschnitts, oder des Beleuchtungsrings, denen der ringförmigen Schlitzstruktur, oder des Schlitzringes, entsprechen, geht keine Messstrahlung verloren, kann keine flache Strahlung entstehen und werden die Schlitzringe völlig beleuchtet, so dass je Schlitz Ungenauigkeiten ausgemittelt werden, so dass derartige Ungenauigkeiten die Messung nicht beeinträchtigen.
• Wenn eine bestimmte Toleranz in der gegenseitigen Lage der Schlitzringe und des Beleuchtungsrings erlaubt ist, wird bevorzugt, die Breite des Beleuchtungsrings kleiner zu machen als die Breite der Schlitzringe.
• Es ist aber ebenfalls möglich, die Breite des Beleuchtungsringes größer zu machen als die der Schlitzringe, damit eine gewünschte Lagentoleranz erhalten wird.
• Es sei bemerkt, dass in der Zusammenfassung der JP Patentanmeldung 61-228310 ein Winkelmesssensor beschrieben wird, der kein Geschwindigkeitssensor ist, wobei ein ringförmiges Leuchtbündel benutzt wird. Die drehbare Scheibe dieses Sensors hat aber nur einen Schlitz, so dass die verfügbare Strahlung nicht effizient benutzt wird und das Messergebnis abhängig ist von den Ungenauigkeiten des Schlitzes.
• Eine Ausführungsform der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Strahlung auf effiziente Weise der drehbaren Schlitzscheibe zugeführt wird um dort eine ringförmige, homogene Beleuchtung zu verwirklichen, weist weiterhin das Kennzeichen auf, dass das Beleuchtungssystem nacheinander eine Strahlungsquelle, ein erstes Strahlungsführungselement und eine in der Nähe der drehbaren Scheibe und parallel dazu vorgesehene, drehbare Strahlungsführungsscheibe mit einem schrägen reflektierenden Rand aufweist.
• Das erste Strahlungsführungselement sorgt dafür, dass alle darin gekoppelte Quellenstrahlung zur Messung nach wie vor verfügbar ist und ermöglicht eine gedrängte Ausführung des Beleuchtungssystems. Die drehbare Strahlungsführungsscheibe sorgt durch die Rotationssymmetrie für Vereinheitlichung der Strahlung und der schräge Rand sorgt dafür, dass der Strahlungsflecken auf der Schlitzscheibe ringförmig ist.
• Eine Ausführungsform der Einrichtung, wobei die durch die Schlitzscheiben durchgelassene Strahlung möglichst effizient zu einem Bündel zusammengebracht wird, das geeignet ist, dem Detektor zugeführt zu werden, weist das Kennzeichen auf, dass das zusammengesetzte Detektionssystem weiterhin eine auf der von der drehbaren Schlitzscheibe abgewandten Seite der zweiten Schlitzscheibe angeordnete, zweite Strahlungsführungsscheibe mit einem schrägen reflektierenden Rand aufweist, wobei in dieser Scheibe zentral ein konusförmiger Reflektor angeordnet ist.
• Der schräge Rand der zweiten strahlungsführenden Scheibe verwandelt den darauf gebildeten ringförmigen Strahlungsflecken in einen Fächer zur Mitte der Scheibe hin gerichteter Teilbündel und der zentrale Konus reflektiert diese Teilbündel in nur einem Bündel mit einem kreisförmigen Querschnitt.
• Nach einem weiteren Kennzeichen dieser Ausführungsform ist wenigstens eine der zwei strahlungsführenden Scheiben aus einem durchsichtigen Kunststoff hergestellt. Dieser Kunststoff kann wieder PMMA sein.
• Die Ausführungsform mit zwei Schlitzscheiben weist vorzugsweise das weitere Kennzeichen auf, dass zwischen der zweiten strahlungsführenden Scheibe und dem Detektor ein zweites Strahlungsführungselement vorgesehen ist zum Führen von dem konusförmigen Reflektor herrührender Strahlung zu dem Detektor.
• Eine aus konstruktiver Hinsicht vorteilhafte Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Strahlungsquelle, das erste Strahlungsführungselement, die zweite Strahlungsführungsscheibe, das zweite Strahlungsführungselement und der Detektor in einer U-Form gegliedert sind und dass ein Teil des ersten Strahlungsführungselementes den Steg des U bildet und die Form eines hohlen Rohrs hat zum Aufnehmen einer Achse. Diese Achse kann mit dem Gegenstand fest verbunden sein und folglich mit diesem Gegenstand mitdrehen. Die Achse kann aber auch eine ortsfeste Achse sein, wobei der Gegenstand um die Achse dreht.
• In der letztgenannten Ausführungsform ist die Möglichkeit geboten, die Strahlungsquelle, beispielsweise in Form einer LED und den Detektor auf einem einzigen Träger zu integrieren und damit die Anzahl einzeln zu positionierender Elemente zu beschränken.
• Die obengenannten Ausführungsformen der Einrichtung können weiterhin das Kennzeichen aufweisen, dass der drehende Gegenstand eine Reibungsrolle ist, die von einem sich verlagernden länglichen Gegenstand mitgenommen wird und auf diese Weise die Einrichtung in eine lineare Geschwindigkeitsmesseinrichtung verwandelt.
• Auf diese Weise kann der Anwendungsbereich der Messeinrichtung erweitert werden, und zwar um diejenigen professionellen und Konsumbereiche, in denen linear Geschwindigkeiten mit großer Genauigkeit gemessen werden müssen.
• Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Bandabtastgerät mit zwei als Abwickelhaspel und Aufwickelhaspel verwendbaren Haspeln, mit wenigstens einem Abtastkopf in dem Weg, den das Band zwischen den beiden Haspeln zurücklegt und mit einer Bandgeschwindigkeitsregelschleife, die einen Bandgeschwindigkeitsaufnehmer und eine Steuerschaltung umfasst zur Regelung der Geschwindigkeit der Haspel, die als Aufwickelhaspel wirksam ist. Dieses Gerät weist das Kennzeichen auf, dass der Bandgeschwindigkeitsaufnehmer eine lineare Geschwindigkeitsmesseinrichtung, wie oben erwähnt, ist.
• Weil der Bandgeschwindigkeitsaufnehmer in einem derartigen Konsumgerät preisgünstig und klein, aber auch genau und zuverlässig sein soll, eignet sich der Geschwindigkeitsaufnehmer nach der Erfindung durchaus dazu.
• Ein derartiges Bandabtastgerät, das weiterhin die nachfolgenden Elemente aufweist:
• - einen Wiedergabekopf zum Wiedergeben eines auf dem Band aufgezeichneten Informationssignals,
• - einen Pufferspeicher, von dem ein Eingang mit einem Ausgang des Wiedergabekop fes gekoppelt ist, und von dem ein Ausgang mit einer Ausgangsklemme zum Liefern des Informationssignals gekoppelt ist,
• - erste Taktsignalerzeugungsmittel zum Erzeugen und an einem Ausgang Liefern eines ersten Taktimpulssignals mit einer ersten Taktimpulsfrequenz, wobei dieser Ausgang mit einem Einlesetaktimpulssignaleingang des Pufferspeichers gekoppelt ist, wobei der Pufferspeicher dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das erste Taktimpulssignal das Informationssignal zu speichern,
• - zweite Taktimpulssignalerzeugungsmittel zum Erzeugen und an einem Ausgang Liefern eines zweiten Taktimpulssignals mit einer zweiten Taktimpulsfrequenz, wobei der Ausgang mit einem Auslesetaktimpulssignaleingang des Pufferspeichers gekoppelt ist, wobei der Pufferspeicher zum in Reaktion auf das zweite Taktimpulssignal Liefern des in dem Pufferspeicher gespeicherten Informationssignals an einem Ausgang, wobei eines der ersten oder der zweiten Taktimpulssignalerzeugungsmittel dazu eingerichtet ist, ein Taktimpulssignal mit fester Taktimpulsfrequenz zu erzeugen,
• - Detektionsmittel zum Ermitteln eines Füllgrades des Pufferspeichers und zum an einem Ausgang Liefern eines Steuersignal, das ein Maß ist für den Füllgrad des Pufferspeichers, weist das Kennzeichen auf, dass ein Ausgang des Geschwindigkeitssensors mit einem Eingang der anderen der ersten oder der zweiten Taktimpulssignalerzeugungsmittel gekoppelt ist, dass die genannten anderen Taktimpulssignalerzeugungsmittel dazu eingerichtet sind, ein Taktimpulssignal mit einer Taktimpulsfrequenz in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal der Einrichtung herzuleiten, und dass der Ausgang der Detektionsmittel mit einem Eingang der Steuerschaltung zum Regeln der Geschwindigkeit der Aufwickelhaspel gekoppelt ist.
• In einem solchen Bandabtastgerät ist der Pufferspeicher dazu gemeint, an dem von dem Wiedergabekopf von dem ausgelesenen Signal eine Zeitbasiskorrektur durchzuführen. Außerdem wird der Füllgrad des Pufferspeichers dazu verwendet, damit die Bandgeschwindigkeit zu regeln. Gerade bei der Verwendung der Einrichtung mit der Mitlaufrolle nach der Erfindung lässt sich eine ausgezeichnete Regelung erzielen, so dass es sogar möglich ist, analoge Compact-Kassetten mit HiFi-Qualität wiederzugeben.
• In diesem Zusammenhang sei an dieser Stelle erwähnt, dass es aus "Research Disclosure" von Dezember 1993, Seiten 805/6 bekannt ist, eine kombinierte Zeitbasiskorrektur und Bandgeschwindigkeitsregelung beim Auslesen eines Audiosignals in einem Bandabtastgerät zu verwirklichen. Die Einlesetaktimpulsfrequenz wird hier jedoch von dem von dem Band ausgelesenen Signal hergeleitet. Dadurch stellt es sich heraus, dass die bekannte kombinierte Zeitbasiskorrektur-und-Bandgeschwindigkeitsregelung nicht einwandfrei funktioniert. Die Einrichtung mit der Mitlaufrolle nach der Erfindung hat jedoch ein derart großes Auflösungsvermögen und ist so genau und zuverlässig, dass es die Verwendung dieser Einrichtung in dem Bandabtastgerät gewesen ist, die zu einer befriedigenden Verwirklichung der kombinierten Regelung geführt hat.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Teil eines Bandabtastgeräts, wobei die Drehgeschwindigkeitsmessung nach der Erfindung angewandt werden kann,
• Fig. 2 das Prinzip dieser Messeinrichtung,
• Fig. 3 eine in dieser Einrichtung zu verwendende Schlitzscheibe,
• Fig. 4 eine Schlitzscheibe, mit der auch die Drehrichtung eines Gegenstandes ermittelt werden kann,
• Fig. 5 eine erste Ausführungsform der Messeinrichtung,
• Fig. 6a und 6b konstruktive Einzelheiten dieser Messeinrichtung zum Gebrauch in einem Bandabtastgerät,
• Fig. 7. Eine alternative Ausführungsform der Messeinrichtung,
• Fig. 8 Teile der in dieser Einrichtung verwendeten strahlungsleitenden und mit Unterbrechungen versehenen Scheiben,
• Fig. 9 eine Ausführungsform der Messeinrichtung, in der die Muster von Unterbrechungen auf den Scheibenkanten vorgesehen sind,
• Fig. 10a und 10b je eine Einrichtung entsprechend der aus Fig. 7 zum Messen der Drehgeschwindigkeit eines Motors,
• Fig. 11a und 11b je eine Einrichtung entsprechend der aus Fig. 9 zum Messen der Drehgeschwindigkeit eines Motors;
• Fig. 12 eine bevorzugte Ausführungsform einer Messeinrichtung zum u. a. Messen der Drehgeschwindigkeit eines Motors; und
• Fig. 13 eine Ausführungsform des Bandabtastgeräts nach der Erfindung.
• Fig. 1 zeigt von einem Bandabtastgerät nur die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung relevanten Elemente. Dieses Gerät ist mit einem Abtastkopf 1 versehen, der mehrere Abtastelemente enthalten kann und mit dem Information, beispielsweise Audio- oder Video-Information oder Daten von einem Magnetband 2, das in einer Kassette 3 vorgesehen ist, ausgelesen und darauf eingeschrieben bzw. davon gelöscht werden kann. Der Abtastkopf ist über eine elektrische Verbindung 4 mit einer bekannten elektronischen Schaltungsanordnung 5 gekoppelt. Diese Schaltungsanordnung umfasst u. a. eine Verstärker- und Decoderschaltung 6 für das ausgelesene Signal und ist im Falle eines Audio-Bandabtastgeräts mit einem Lautsprecher 7 verbunden, mit dem das ausgelesene Audiosignal hörbar gemacht wird. Das Audio- Bandabtastgerät kann von dem SDAT-Typ oder von dem DCC-Typ sein und Einzelheiten eines derartigen Geräts sind in u. a. der EP Patentanmeldung 0 504 973 beschrieben.
• Das Gerät umfasst weiterhin Bandtransportmittel in Form von Haspeln 8 und 9, die von Motoren 10 bzw. 11 angetrieben werden, und eine Motorsteuerschaltung 16. Das Band wird im Betrieb von einer Abwickelhaspel, beispielsweise der Haspel 8, über die Führungsrollen 13 und 14 zu einer Aufwickelhaspel, beispielsweise Haspel 9 transportiert.
• Das Band kann nicht nur ein digitales Video- oder Audioband, sondern auch ein analoges Video- oder Audioband sein und insbesondere im letzteren Fall und im Allgemeinen bei Bandabtastgeräten, wo Jitter als Störeffekt auftritt, kann die Erfindung mit großem Vorteil angewandt werden. Weiterhin kann das Band nicht nur ein Magnetband, sondern auch ein optisches Band sein, das auch wieder ein Audio- oder Videoprogramm oder Daten enthalten kann. Im Falle eines optischen Bandes ist das Gerät statt mit einem magnetischen Abtastkopf, mit einem optischen Abtastkopf versehen, der auch wieder ein oder mehrere Abtastelemente enthalten kann. Das Band kann auch ein magnetooptisches Band sein, wobei in diesem Fall der Abtastkopf mit einer Magnetspule sowie mit optischen Mitteln zum Bilden eines Abtastfleckens auf dem Band an der Stelle der Magnetspule versehen ist, wobei dieser Flecken beim Einschreiben sowie beim Auslesen von Information benutzt wird.
• Nach der Erfindung sind alle obengenannten Geräte mit einer Bandgeschwindigkeitsmesseinrichtung versehen, die u. a. eine Mitlaufrolle aufweist, die von dem Band angetrieben wird. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 von der Bandgeschwindigkeitsmesseinrichtung nur die Mitlaufrolle 21 dargestellt. Das Ausgangssignal dieser Messeinrichtung wird, wie in Fig. 1 mit der Verbindung 13 schematisch dargestellt, der Steuerschaltung 16 für die Haspelmotoren 10 und 11 zugeführt, so dass die Umdrehungsgeschwindigkeit dieser Motoren an die Bandgeschwindigkeit, gemessen an einer Stelle in der Nähe des Abtastkopfes 1, derart angepasst werden kann, dass die Bandgeschwindigkeit dort konstant gehalten werden kann. Die Schaltungsanordnung 16 steuert beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt einen der Motoren 10 und 11 an, wobei die zugeordnete Haspel als Aufwickelhaspel wirksam ist. Je nach der Richtung des Bandlaufs können die zwei Haspeln als Aufwickelhaspelk oder als Abwickelhaspel wirksam sein.
• Das Prinzip der Winkelgeschwindigkeitsmesseinrichtung nach der Erfindung wird nun beschrieben anhand einer Ausführungsform mit Schlitzscheiben, wobei diese Ausführungsform in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Diese Ausführungsform umfasst eine undurchsichtige Scheibe 23, die, wie Fig. 3 zeigt, mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist. Diese Schlitze, von denen in Fig. 3 nur einige dargestellt sind, befinden sich alle in einem Ring 25 mit einem Innenradius r und einem Außenradius R. Im Betrieb dreht sich diese Scheibe mit derselben Geschwindigkeit wie der Gegenstand, dessen Winkelgeschwindigkeit gemessen werden soll. Dazu ist die Scheibe auf einer Rolle 35 befestigt. Diese Rolle kann der Gegenstand selber sein, wenn dieser beispielsweise eine Mitlaufrolle ist. Die Rolle dreht sich dann um eine Achse 28, die in der Rolle geklemmt ist und mit deren Hilfe die Rolle gelagert ist. Der Gegenstand kann sich auch in einem bestimmten Abstand von der Schlitzscheibe 23 befinden. In dem Fall ist die Achse 28 eine antreibende Achse, die mit dem Gegenstand verbunden ist. Die Achse 28 kann auch eine still stehende Achse sein, um die sich die Rolle dreht.
• Gegenüber der Schlitzscheibe 23 liegt eine zweite undurchsichtige Scheibe 29, die ebenfalls mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen ist, ebenfalls in einem Ring vorgesehen. Die zweite Schlitzscheibe 29 kann der ersten Schlitzscheibe 23 entsprechen, was u. a. aus fertigungstechnischem Gesichtpunkt vorteilhaft ist. Die zweite Schlitzscheibe ist fest angeordnet. Unter dieser Scheibe befindet sich eine strahlungsleitende Platte 30 mit einem schrägen Rand und in der Mitte der Platte 30 ist ein konusförmiger Reflektor 32 vorgesehen. Gegenüber diesem Reflektor befindet sich eine Strahlungsaustrittsöffnung 33 und hinter dieser Öffnung ist ein strahlungsempfindlicher Detektor 34 angeordnet.
• Die erste Schlitzscheibe wird von oben bestrahlt und die durch die Schlitze 24 hindurchgehende Strahlung trifft auf die zweite Schlitzscheibe 29, deren Schlitze die Strahlung zu der Strahlenführungsplatte 30 durchlassen. Dei Drehung der Scheibe 23 werden die Schlitze derselben zunehmend die der Scheibe 29 überlappen. Wenn die Totalüberlappung auftritt, ist die Strahlungsmenge, die zu der Strahlenführungsplatte 30 durchgelassen wird, maximal und das Ausgangssignal So des Detektors 34 hat einen maximalen Wert. Bei Weiterdrehung der Scheibe 23 nimmt die Menge durchgelassener Strahlung wieder ab bis zum genannten Mindestpegel und daraufhin wieder zu bis zum genannten Maximalpegel. Bei ständiger Drehung der Scheibe 23, also des Gegenstandes, weist das Ausgangssignal So einen periodischen, beispielsweise sinusförmigen Verlauf auf. Die augenblickliche Periodenfrequenz dieses Signals ist zu der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit des Gegenstandes proportional.
• Wenn die Messstrahlung eine einheitliche Intensitätsverteilung hat, wird eine Drehung der Schlitzscheibe 23 gegenüber der Schlitzscheibe 29 für jeden Schlitz zu einer gleichen örtlichen Intensitätsänderung führen.
• Es wird vorzugsweise eine ringförmige Beleuchtung verwendet, so dass die verfügbare Strahlung möglichst effizient benutzt werden kann. Von dem in Fig. 2 schematisch mit den Blöcken 36 angegebenen Beleuchtungsring sind der Innen- und Außenradius vorzugsweise gleich denen der Ringe 25 auf den Schlitzscheiben 23 und 29, so dass einerseits kein Verlust von Strahlung auftritt und andererseits die Ringe völlig bestrahlt werden. Weiterhin ist dann die Gefahr, dass von dem Beleuchtungsring herrührende Strahlung Störstrahlung für den Detektor werden kann, minimal.
• Wenn eine bestimmte Toleranz in der gegenseitigen Lage der Schlitzscheiben und des Beleuchtungsringes erlaubt ist, wird bevorzugt, die Breite des Beleuchtungsringes kleiner zu machen als die Breite der Schlitzringe. Es ist ebenfalls möglich, die Breite des Beleuchtungsringes größer zu machen als die der Schlitzringe, damit die gewünschte Lagentoleranz erhalten wird. Der Beleuchtungsring kann orstfest sein oder mit der Rolle 35 mitbewegen, wie in Fig. 2 mit den Verbindungen 37 schematisch angegeben ist. Der Beleuchtungsring kann durch eine zu einem Ring gekrümmte Lampe gebildet werden, wird aber vorzugsweise verwirklicht, wie in den Fig. 4, 5a und 5b dargestellt ist. Die Strahlenführungsplatte 30 ist vorzugsweise aus einem durchsichtigen Kunststoff, wie Polymethylmethacrylat hergestellt, wobei dieses Material preisgünstig ist, eine gute optische Qualität hat und leicht verarbeitet werden kann. Die Platte 30 kann jedoch auch aus Glas hergestellt sein.
• Obenstehend wurde vorausgesetzt, dass die Schlitzscheibe 29 stationär ist. Dann kann der Absolutwert der Winkelgeschwindigkeit des Gegenstandes gemessen werden. Unter Umständen kann es erwünscht sein, die relative Winkelgeschwindigkeit dieses Gegenstandes gegenüber einem Bezugswert, beispielsweise der Winkelgeschwindigkeit eines anderen Gegenstandes zu messen. Dann kann die Schlitzscheibe 29 auch drehbar angeordnet sein und beispielsweise durch den zweiten Gegenstand angetrieben werden oder mit einer konstanten Bezugsgeschwindigkeit sich drehen.
• In der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung können die Funktionen der Schlitzscheiben 23 und 29 umgetauscht werden, d. h., dass die Scheibe 29 durch den Gegenstand angetrieben wird und dass die Scheibe 23 stationär ist oder mit einer Bezugsgeschwindigkeit sich dreht.
• Damit nebst der Geschwindigkeit des Gegenstandes auch die Drehrichtung detektiert wird, kann bei der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine in dem Bereich optischer Verlagerungssensoren an sich bekannte Massnahme angewandt werden. Dabei wird auf einer der Scheiben nebst einem ersten Ring von Schlitzen ein zweiter Ring von Schlitzen angebracht und wird ein zweiter Detektor benutzt, der nur von dem zweiten Ring von Schlitzen herrührende Strahlung empfängt, während der erste Detektor nur von dem ersten Ring von Schlitzen herrührende Strahlung empfängt. In Fig. 4 ist ein Teil einer Scheibe mit zwei Schlitzringen 25, 25' dargestellt. Diese Ringe haben dieselbe tangentielle Periode P. Die Schlitze 24 des Ringes 25 sind aber in tangentieller Richtung gegenüber den Schlitzen 24' des Ringes 25' um ¹/&sub4; P verschoben. Die andere Schlitzscheibe hat nur einen Ring von Schlitzen, die lang genug sind um die Schlitze 24 sowie die Schlitze 24' abzudecken. Die andere Schlitzscheibe kann jedoch auch zwei Ringe von Schlitzen haben, wobei die Schlitze des ersten Ringes gegenüber denen des zweiten Ringes nicht verschoben sind. Die Ausgangssignale der zwei nicht dargestellten Detektoren, von denen einer nur von den Schlitzen 24 empfängt und der andere nur Strahlung von den Schlitzen 24', weisen einen Phasenunterschied auf. Dadurch, dass ermittelt wird, welches dieser Signale voreilt, kann die Drehrichtung der Scheibe 23, folglich die des Gegenstandes ermittelt werden.
• Damit das gemessene Signal unabhängig von Ungenauigkeiten oder Unzulänglichkeiten in der Einrichtung oder in den Elementen derselben gemacht wird, kann beispielsweise die Intensität der Strahlungsquelle niederfrequent moduliert werden. Dies hat denselben Effekt wie eine Modulation mit konstanter Frequenz der Winkelgeschwindigkeit der drehbaren Scheibe. Dadurch wird auch dem Detektorsignal ein NF-Modulationsanteil aufmoduliert. Dies bietet die Möglichkeit, in beispielsweise der Regelschaltung 16 den Einfluss der genannten Ungenauigkeiten oder Unzulänglichkeiten wegzuregeln.
• Eine andere Möglichkeit, ein Messsignal zu erhalten, das unabhängig ist von Unzulänglichkeiten, besteht darin, dass ein zweites Strahlenbündel oder ein von derselben Strahlungsquelle oder von einer zweiten Strahlungsquelle herrührendes Bezugsbündel benutzt wird, wobei dieses Bündel dieselbe Streck durch die Einrichtung zurücklegt wie die Messstrahlung, aber nicht durch die Schlitzringe geht und von einem Bezugsdetektor aufgefangen wird. Dadurch, dass die Signale des Messdetektors und des Bezugsdetektors voneinander subtrahiert werden, wird ein korrigiertes Messsignal erhalten.
• Die obengenannten Möglichkeiten:
• - einer drehbaren zweiten Scheibe mit Unterbrechungen,
• - einer Detektion der Drehrichtung mit einem zweiten Ring von Unterbrechungen auf einer der Scheiben, und
• - der Erhaltung eines Messsignals, das unabhängig ist von Systemunzulänglichkeiten, lassen sich in allen nachstehend zu beschreibenden Ausgangsformen verwirklichen.
• In den Fig. 5, 6a und 6b sind weitere konstruktive Einzelheiten einer Ausführungsform der Messeinrichtung, wobei der Gegenstand eine beispielsweise von einem Band angetriebene Mitlaufrolle ist, die völlig in die Einrichtung aufgenommen ist, dargestellt. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt, Fig. 6a eine schaubildliche Ansicht und
• Fig. 6b ebenfalls eine schaubildliche Ansicht von Elementen der Einrichtung. Die Rolle 35 ist ein dickwandiger Hohlzylinder. Auf dieser Rolle ist eine vorzugsweise aus PMMA hergestellte Strahlenführungsplatte 40 mit einem schrägen Rand 57 befestigt. Die Strahlenführungsplatte kann aber auch mit der Rolle ein Ganzes bilden, wie in Fig. 5 dargestellt. An der Platte 40 ist die erste Schlitzscheibe 23 befestigt. In der Mitlaufrolle 35 befindet sich ein doppelwandiges Rohr 42, das mit dieser Rolle mitbewegt. In der zentralen Öffnung 43 des Rohr 42 ist eine Achse 44 vorgesehen. Wenn die Rolle angetrieben wird, drehen sich auch das Rohr und die Achse 44. Diese Achse, deren Enden spitz sind, ist einerseits in einer Membran 41 gelagert, die in die zentrale Öffnung der Schlitzscheibe 29 passt, und andererseits in einer Platte 45 in dem Beleuchtungsgehäuse 46, das einen Teil des Beleuchtungssystems ist. Statt mit dem in Fig. 5 dargestellten Zapfenlager kann die Rolle 35 auch mit einem Kugellager gelagert sein. Es soll eine leicht laufende Lagerung verwendet werden, so dass das Band die Rolle 35 leicht antreiben kann. Die anderen Einzelteile des Beleuchtungssystems sind der Hohlraum zwischen der Innen- und Außenwand des Rohrs 42 und der Strahlenführungsplatte 40.
• Das Strahlungsgehäuse umfasst einen Abteil 47 für eine Strahlungsquelle 48, beispielsweise eine Leuchtdiode (LED), und ein an diesem Abteil befestigtes Strahlenführungselement 49 aus beispielsweise PMMA. An dem Übergang von dem Abteil 47 zu dem Strahlenführungselement 49 kann eine Linse 50 vorgesehen sein zum Bündeln der von der Quelle 48 ausgesendeten Strahlung. Diese Linse ist beispielsweise eine Sammellinse. Von dem Messbündel sind nur zwei diametrale Randteile 51 und 52 durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Messbündelstrahlung wird an der schrägen Endfläche 53 des Strahlenführungselementes reflektiert, über Totalreflexion oder durch eine auf dieser Fläche vorgesehene Reflexionsschicht. Strahlung des reflektierten Messbündels geht danach durch den Raum zwischen der Innen- und Außenwand des Rohrs 42, so dass ein Bündel mit ringförmigem Querschnitt auf den konusförmigen Reflektor 55 trifft. Durch diesen Reflektor wird die Strahlung in der horizontalen Ebene über 360º gestreut und in die Strahlenführungsplatte 40 geschickt. Durch den schrägen Rand 57 dieser Platte wird die Strahlung als ein Bündel mit ringförmigem Querschnitt zu den Schlitzscheiben 23 und 29 hin reflektiert. Die von den Schlitzen dieser Scheiben durchgelassene Strahlung wird durch den schrägen Rand 31 der Strahlenführungsplatte 30 in diese Platte geschickt. Daraufhin wird die Strahlung durch den konusförmigen Reflektor 32 in dieser Platte zu der Öffnung 33 derselben hin reflektiert. An der Stelle dieser Öffnung ist ein weiteres Lichtführungselement 60 auf der Platte 30 befestigt zum Führen der Strahlung über Reflexion an der schrägen Kante 61, zu einem Detektor 34, der in einem Detektionsgehäuse 65 vorgesehen ist. An dem Übergang von diesem Gehäuse und dem Strahlenführungselement 60 kann eine Linse 66 vorgesehen sein zum Konzentrieren der Strahlung an dem Detektor.
• Durch den Gebrauch mehrerer Strahlenführungselemente ist die Strahlungsstrecke von der Quelle 48 zu dem Detektor 34 von der Umgebung abgeschlossen, so dass keine Strahlung von der Quelle verlorengeht und keine Umgebungsstrahlung auf den Detektor eintreffen kann. Dadurch wird ein Messsignal erhalten, das einen guten Rauschabstand hat und nicht durch die Umgebung beeinflusst wird.
• Das Beleuchtungsgehäuse 46 mit der Platte 45 und das Detektionssystem mit der Schlitzscheibe 29 sind auf einem gemeinsamen Träger 70 befestigt. Weil die Achse 44 der Mitlaufrolle 35 und der Schlitzscheibe 23 auf der Platte 45 und der Schlitzscheibe 29 fest angeordnet ist, sind die Schlitzscheiben gegenüber einander stabil gelagert, wodurch eine stabile und zuverlässige Messeinrichtung erhalten ist. Die Winkelmesseinrichtung nach den Fig. 5, 6a und 6b kann sehr gedrängt ausgebildet sein, wodurch diese Einrichtung sich leicht einbauen lässt.
• In einer verwirklichten Ausführungsform dieser Einrichtung haben die Schlitzscheiben einen Durchmesser von 1 cm. Die Periode der Schlitzstruktur ist etwa 80 um und die Schlitze haben eine Länge von etwa 350 um. Die ganze Einrichtung hat ein Volumen von etwa 1 cm³. In der Ausführungsform nach Fig. 5 befinden sich die Strahlungsquelle und der Detektor an derselben Stelle, in der horizontalen Richtung gesehen. Diese Elemente können deswegen auf einer einzigen Printplatte vorgesehen werden, die an dem Träger 70 befestigt werden kann, was aus konstruktivem Gesichtspunkt sehr vorteilhaft ist.
• Durch die Vielzahl von Schlitzen, die auf den Scheiben angeordnet werden können, ist das Auflösungsvermögen dieser Einrichtung etwa zehnmal größer als das des bekannten Winkelgeschwindigkeitsmessers oder Bandgeschwindigkeitsmessers. Durch die Einheitlichkeit der Messstrahlung und die Genauigkeit, mit der die Einrichtung ausgebildet werden kann, ist die Genauigkeit, mit der die Winkelgeschwindigkeit ermittelt werden kann, insgesamt etwa hundertmal größer als die des bekannten Winkelgeschwindigkeitsmessers oder Bandgeschwindigkeitsmessers.
• In Fig. 7 ist eine zweite Ausführungsform der Bandgeschwindigkeitsmesseinrichtung dargestellt. Die Elemente dieser Einrichtung, die denen der Einrichtung nach Fig. 5 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen angegeben. Die Einrichtung nach Fig. 7 unterscheidet sich von der nach Fig. 5 darin, dass es keine einzelnen Schlitzscheiben gibt und dass die Ringe 25 und 27 mit Schlitzen in den Strahlenführungsplatten 40 und 30 vorgesehen sind. Weiterhin bildet die Strahlenführungsplatte 40 mit der Mitlaufrolle 35' ein Ganzes, wobei das Ganze wieder aus einem durchsichtigen Kunststoff, wie PMMA, hergestellt ist. Die Rolle 35', die nun keine einzelne Drehungsachse aufweist, ist statt mit Zapfenlagern, mit Kugellagern 80, 81 gelagert. Die Rolle 35' umfasst zwei Hohlräume 82 und 83 zwischen dem zentralen Teil 84, wo die Messstrahlung hindurchgeht, und den Randteilen 85 und 86. Die Messstrahlung geht in der Einrichtung nach Fig. 7 denselben Weg wie in der Einrichtung nach Fig. 5. Die Einrichtung nach Fig. 7 hat gegenüber der nach Fig. 5 den Vorteil, dass sie mehr integriert ist und sich einfacher Zusammenbauen lässt.
• Die Einrichtung nach Fig. 7 eignet sich durchaus dazu, statt Schlitze eine andere Art von Unterbrechungen, beispielsweise Rillen, zu verwenden. Dabei wird die Tatsache benutzt, dass die Strahlenführungsplatten Totalreflexionsplatten sind, d. h., dass die darin gekoppelte Strahlung in den Platten eingeschlossen bleibt durch Totalreflexion an glatten Plattenoberflächen. Nur an denjenigen Stellen, wo Abweichungen in dieser glatten Fläche auftreten, beispielsweise dort, wo Hügeln oder Rillen in der Plattenoberfläche vorgesehen sind, kann Strahlung aus der Platte heraus treten. Durch dieselben Hügeln oder Rillen kann Strahlung in eine derartige Strahlenführungsplatte, wie die Platte 30, eintreten.
• In Fig. 8 sind Teile von Strahlenführungsscheiben 90 und 91, die mit Rillen 92 und 93 versehen sind und die in der Einrichtung nach Fig. 7 verwendbar sind, in tangentiellem Schnitt dargestellt. Über die Rillen 92 kann Messstrahlung aus der Scheibe 90 heraustreten und diese Strahlung kann über die Rillen 93 in die Scheibe 91 eintreten. Dabei ist der Teil der über die Rillen 92 heraustretenden Strahlung, der in die Scheibe 93 eingekoppelt wird, und folglich den Detektor erreichen kann, von den tangentiellen Lagen der Rillen 92 gegenüber den Lagen der Rillen 93 abhängig.
• Die Rillen können in einem Ritzvorgang an der betreffenden Scheibenoberfläche mit einem scharfen Meißel oder einer Nadel in den Scheiben angebracht werden. Ein einfaches und preisgünstiges Verfahren zum Erhalten strahlenführender Scheiben mit Rillen oder Hügeln ist dasjenige, bei dem von einer sog. Mutterplatte ausgegangen wird, die ein Oberflächenprofil hat, welches das Umgekehrte des gewünschten Profils ist, damit von dieser Platte in einem Replica-Verfahren ein Abdruck gemacht werden kann. Dieses Replica-Verfahren eignet sich durchaus zur Massenherstellung, also für den Konsumentenbereich.
• Fig. 9 zeigt schematisch eine Ausführungsform der obengenannten zweiten Klasse von Einrichtungen zum Messen der Winkelgeschwindigkeit einer Rolle. Diese Rolle 100 ist auf einer Strahlenführungsscheibe 101 befestigt, die mit der Rolle mitbewegt. Die zweite Strahlenführungsscheibe ist nun eine ringförmige Scheibe 102, die beispielsweise stationär an einem Träger 103 befestigt ist, wobei auch der Detektor 104 und ggf. eine Linse 105 angeordnet sind. Der wichtigste Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und den oben beschriebenen Ausführungsformen ist, dass die Muster von Unterbrechungen 105 und 106 an den Seiten der Scheiben angebracht sind, wobei die Längsrichtungen der Unterbrechungen sich parallel zu der Achse 107 erstrecken, um die sich die Rolle 100 dreht. Die Unterbrechungen können Schlitze oder Oberflächenverformungen, wie Rillen, sein, Gegenüber der Außenseitenkante der Scheibe 102 ist eine Strahlungsquelle 108, beispielsweise eine LED vorgesehen, die ihre Strahlung in diese Scheibe hinein schickt. Durch die rotationssymmetrische Form dieser Scheibe wird die Strahlung einheitlich gemacht. Die über das Muster von Unterbrechungen 106 aus der Scheibe 102 heraustretende Strahlung tritt über das Muster von Unterbrechungen 106 in die Scheibe 101 hinein. Diese Strahlung erreicht einen zentral in der Scheibe 101 vorgesehenen konusförmigen Reflektor 55, der die Strahlung zu der Linse 109 und dem dahinter vorgesehenen Detektor reflektiert über die Fläche 110 der Scheibe 101 in den strahlungsdurchlässigen Teilen 111, 112 des Trägers 103. Im Betrieb ist die augenblickliche Strahlungsmenge, die von den Mustern von Unterbrechungen 106 und 105 durchgelassen wird, und folglich eine Strahlungsmenge auf den Detektor, durch die tangentiellen Lagen der Unterbrechungen des Musters 106 gegenüber diesen Lagen der Unterbrechungen des Musters 105. Dadurch ist die augenblickliche Frequenz des Detektorausgangssignals zu der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit der Rolle 100 oder zu der augenblicklichen linearen Geschwindigkeit eines diese Rolle antreibenden Gegenstandes, wie eines Bandes, proportional.
• Mit der Einrichtung nach der Erfindung kann auch unmittelbar die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors gemessen werden, wobei diese Einrichtung mit dem Motor zusammengebaut werden kann, weil er so gedrängt ist. In den Fig. 10a und 10b ist eine Ausführungsform eines derartigen Gebildes aus Motor und Messeinrichtung in vertikalem bzw. horizontalem Schnitt dargestellt. Die aus dem Motor 120 herausragende Achse 121 erstreckt sich durch einen Block 122 eines Trägers 123. Diese Achse ist in einer ersten Strahlenführungsscheibe 124 befestigt, die folglich mit der Motorwelle mitdreht. Die zweite Strahlenführungsscheibe 125 ist an dem Block 123 befestigt. Die zwei Scheiben sind mit ringförmigen Mustern von Unterbrechungen 126 und 127 versehen, die wieder Schlitze oder beispielsweise Rillen sein können. Gegenüber einer Fläche 128 der stationären Strahlenführungsscheibe 125 ist eine Strahlungsquelle 129 vorgesehen, deren Strahlung, ggf. über ein Strahlenführungselement 130 in die Scheibe 125 eingekoppelt wird. Innerhalb dieser Scheibe wird die Strahlung einheitlich gemacht, und zwar durch die rotationssymmetrische Form dieser Scheibe. Nach Reflexionen der schrägen Kanten 131, 132 und 133 der Scheibe 125 trifft die Strahlung auf das Muster 127. Die von diesem Muster durchgelassene Strahlung tritt über das Muster 126 in die drehbare Scheibe 124 ein und wird darin einem konusförmigen Reflektor 133 zugeführt. Diese reflektierte Strahlung tritt über die Fläche 134 aus der Scheibe 124 heraus und erreicht den Detektor 135. Die augenblickliche Fre quenz des Ausgangssignals dieses Detektors ist wieder zu der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit der Scheibe 124 und des Motors 120 proportional.
• In den Fig. 11a und 11b ist eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung, mit der unmittelbar die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors gemessen werden kann, in vertikalem bzw. horizontalem Schnitt dargestellt. Die aus dem Motor 120 herausragende Achse 121 ist in einer Halterung 140 befestigt, die mit einer ersten Strahlenführungsscheibe 141 verbunden ist, die mit der Achse 121 mitbewegt. Um die erste Scheibe 141 herum ist eine zweite ringförmige Strahlenführungsscheibe 142 vorgesehen, die an dem Träger 143 befestigt ist. Die Muster von Unterbrechungen 144 und 145, die Schlitze oder Rillen sein können, sind an der Außenseite der Scheibe 141 bzw. der Innenseite der Scheibe 142 vorgesehen. Die Strahlungsquelle 147, beispielsweise eine LED, ist in dem Träger vorgesehen und sendet die Strahlung, ggf. über ein Strahlenführungselement 148 in die Scheibe. Die Strahlungsstrecke durch diese Einrichtung entspricht der durch die Einrichtung nach Fig. 9, wobei die Elemente 149, 150 und 151 in Fig. 11a dieselben Funktionen haben wie die Elemente 55, 109 und 104 in Fig. 9.
• Damit die Genauigkeit der Einrichtung vergrößert wird, kann, nebst dem Messbündel auch ein Bezugsbündel benutzt werden. Das Bezugsbündel kann von einer einzelnen Strahlungsquelle geliefert werden, rührt aber vorzugsweise von der Quelle her, die das Messbündel liefert. Das Bezugsbündel geht durch dieselben Schaltungselemente, ausgenommen die Muster von Unterbrechungen, wie das Messbündel und wird, von dem Messbündel getrennt, von einem einzelnen Detektor aufgefangen. So kann beispielsweise in der Einrichtung nach Fig. 7 ein Teil der Messstrahlung, bevor diese die reflektierende Seite 57 der Scheibe 40 erreicht als Bezugsstrahlung aus dieser Scheibe, über beispielsweise eine ringförmige Rille in der Scheibe oder mit Hilfe eines teilweise durchlässigen Reflektors in der Scheibe ausgekoppelt, und von einem, beispielsweise in der Scheibe 30 vorgesehenen zusätzlichen Detektor aufgefangen werden. Das Messsignal ist nun die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des Messdetektors und des Bezugsdetektors. Dieses Signal wird nicht mehr von etwaigen Ungenauigkeiten der Elemente in dem Strahlungsweg beeinflusst.
• Fig. 12 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung, mit der unmittelbar die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors 120 oder einer Mitlaufrolle 100 gemessen werden kann und die mit einer kreisrunden Scheibe 160 und einer ringförmigen Scheibe 161 versehen ist. Die Scheibe 161 bildet den ringförmigen Stehrand einer im Schnitt U-förmigen, Strahlenführungsscheibe 162, die stationär angeordnet ist. In dem Fall, dass die kreisrunde Scheibe von einem Motor 120 angetrieben wird, ist die Scheibe 162 über den rohrförmigen Verbindungsteil 163 mit dem Motorgehäuse verbunden. Wie in Fig. 12 dargestellt, ist auf der unteren Oberfläche 164 der Scheibe 162 eine Strahlungsquelle 175, beispielsweise eine LED, vorgesehen, deren Strahlung über ein Fenster in die Scheibe 162 eintritt. Diese Strahlung trifft auf den konusförmigen Reflektor 169, der die Strahlung in der horizontalen Ebene über 360º streut. Diese Strahlung wird von den schrägen Flächen 165 und 166 der Scheibe 162 reflektiert und erreicht dann ein Muster 171 von Unterbrechungen in dem ringförmigen Scheibenteil 161. In der eingekreisten, vergrößerten, detaillierten Wiedergabe D in Fig. 12 ist ein kleiner Teil dieses Musters und des gegenüberliegenden Musters 172 von Unterbrechungen in der angetriebenen Scheibe 160 dargestellt. Das Muster von Unterbrechungen kann wieder ein Rillenmuster oder eine Schlitzmuster sein. Die durch die Muster 171 und 172 hindurchtretende Strahlung trifft auf einen konusförmigen Reflektor 168, der die Strahlung reflektiert und zum einem kreisrunden Bündel konzentriert. Dieses Bündel trifft durch ein Fenster in der Scheibe 160 auf einen Detektor 170, der auf der oberen Fläche der Scheibe 162 vorgesehen ist.
• Es ist ebenfalls möglich, die Lage der Strahlungsquelle 175 und des Detektors 170 zu vertauschen. Dann durchläuft die Strahlung einen Weg, der dem in Fig. 12 dargestellten Weg entgegengesetzt ist.
• Mit der Einrichtung nach Fig. 12 kann eine homogenere Beleuchtung der Muster 171 und 172 erhalten werden als mit der Einrichtung nach den Fig. 9 und 11a, 11b, weil diese Strahlung einen längeren Weg durch die Strahlenführungsscheibe zurücklegt und an der Innenseite dieser Scheibe mehrere Male reflektiert wird.
• Wie bereits bemerkt, kann die Scheibe 160 statt durch von einem Motor auch von einer Mitlaufrolle angetrieben werden. Dann kann die Einrichtung nach Fig. 12 auch zum Messen linearer Geschwindigkeiten, beispielsweise zum Messen der Geschwindigkeit eines die Mitlaufrolle antreibenden Bandes, benutzt werden.
• Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Bandabtastgerätes, beispielsweise zum Wiedergeben analoger Compact-Kassetten. Nur die relevanten Einzelteile des Bandabtastgerätses nach Fig. 1 sind in Fig. 13 angegeben. Der Motor 11 soll die Aufwickelhaspel 9 antreiben, so dass das Magnetband 2 in der Richtung des Pfeiles am Wiedergabekopf 1 und an der Mitlaufrolle 21 entlang transportiert wird. Der Ausgang des Wiedergabekopfes 1 ist mit einem Eingang eines Analog-Digitalwandlers 200 gekoppelt, von dem ein Ausgang mit einem Eingang eines Pufferspeichers 202 gekoppelt ist. Ein Ausgang des Pufferspeichers 202 ist mit einem Eingang eines Digital-Analogwandlers 204 gekoppelt, von dem ein Ausgang mit einer Ausgangsklemme 206 gekoppelt ist. An der Ausgangsklemme 206 ist das analoge Audio- Signal verfügbar, das von dem Band 2 ausgelesen wurde.
• Es gibt erste Taktimpulssignalgeneratormittel in Form einer phasenverriegelten Schleife 208, die ausgehend von den Tacho-Impulsen der Einrichtung 20 mit der Mitlaufrolle 21, ein erstes Taktimpulssignal mit einer Frequenz f&sub1; herleitet. Diese Taktimpulsfrequenz f&sub1; wird Taktimpulssignaleingängen 210 und 212 des Analog- Digitalwandlers 200 bzw. dem Pufferespeicher 202 angeboten. Dadurch, dass die Frequenz f&sub1; von den Tacho-Impulsen der Einrichtung 20 hergeleitet wird, wird der Wert der Frequenz f&sub1; mit den Schwankungen in der Frequenz der Tacho-Impulse schwanken und folglich mit den Schwankungen in der Geschwindigkeit, mit der das Band 2 an der Mitlaufrolle 21 entlang transportiert wird.
• Es gibt zweite Taktimpulssignalerzeugungsmittel in Form eines Frequenzoszillators 214 zum Erzeugen einer zweiten Taktimpulsfrequenz mit festem Wert f&sub2;. Diese Taktimpulsfrequenz wird Taktimpulseingängen 216 und 218 des Pufferspeichers 202 bzw. des Digital-Analogwandlers 204 angeboten. Weiterhin hat der Pufferspeicher 202 noch einen Ausgang 220 zum Liefern eines Steuersignals, das den Füllgrad des Pufferspeichers angibt. Der Pufferspeicher 202 umfasst dazu (nicht dargestellte) Detektionsmittel zum Ermitteln des Füllgrades und zum Herleiten des Steuersignals in Abhängigkeit davon. Der Ausgang 220 ist mit einem Eingang 224 einer Motorsteuereinheit 222 gekoppelt. Weiterhin kann der Ausgang der Einrichtung 20 mit einem zweiten Eingang der Steuereinheit 222 gekoppelt werden. Die Motorsteuereinheit 222 gibt in Abhängigkeit der Steuersignale, die den Eingängen 224 und 226 angeboten werden, ein Motorsteuersignal für den Motor 11 ab. Dabei kann die durch die Rückkopplung zu dem Eingang 226 der Steuereinheit 222 gebildete Schleife aks Geschwindigkeitsregelschleife betrachtet werden, während die durch die Rückkopplung zu dem Eingang 224 der Steuereinheit 222 gebildete Schleife als Phasenregelschleife betrachtet werden kann.
• Die Wirkungsweise des Bandabtastgerätes ist nun wie folgt. Der Pufferspeicher 202 soll an dem Informationssignal, das von dem Kopf 1 ausgelesen wird, eine Zeitbasiskorrektur durchführen. Diesem Signal haften infolge von Schwankungen in der Bandgeschwindigkeit Zeitfehler an. Dadurch, dass die Einlesetaktimpulsfrequenz f&sub1; aus den Tacho-Impulsen der Einrichtung 20 hergeleitet wird, ist diese Frequenz auf dieselbe Art und Weise von diesen Schwankungen in der Bandgeschwindigkeit Abhängig. Dadurch werden das von dem Wiedergabekopf 1 ausgelesene Signal mit der Frequenz f&sub1; in dem Analog-Digitalwandler 200 abgetastet und mit dieser Frequenz auch in den Pufferspeicher 202 eingelesen. Läuft das Band schneller, so wird die Frequenz f&sub1; ansteigen und umgekehrt. Da die Abtastwerte mit der festen Frequenz f&sub2; ausgelesen werden, ist das Signal an der Ausgangsklemme 206 frei von den bereits genannten Schwankungen.
• Wenn das Band schneller läuft, werden in demselben Zeitintervall also mehr Abtastwerte des Informationssignals in dem Pufferspeicher 202 gespeichert werden. Wenn dadurch im Schnitt die Einlesefrequenz f&sub1; höher ist als die Auslesefrequenz f&sub2;, wird der Pufferspeicher 202 zu einem bestimmten Zeitpunkt überlaufen. Um dies zu vermeiden, ist die Regelschleife vom Ausgang 220 zu der Motorregeleinheit 222 vorgesehen. Diese Regelschleife sorgt dafür, dass der Füllgrad des Pufferspeichers 202 derart ist, dass der Pufferspeicher 202, im Schnitt, zur Hälfte gefüllt ist. Wenn das Band mit einer derartigen Geschwindigkeit transportiert wird, dass f&sub1; größer ist als f&sub2;, wird der Füllgrad des Pufferspeichers 202 größer werden als ¹/&sub2;. Der Motorregeleinheit 222 wird nun ein derartiges Regelsignal zugeführt, dass die Geschwindigkeit verringert wird.
• Es dürfte einleuchten, dass, sollte die Transportgeschwindigkeit zu gering werden, der Füllgrad geringer wird als ¹/&sub2;. Dadurch wird die Geschwindigkeit durch die Regelschleife gesteigert.
• Eine kombinierte Zeitbasiskorrektur- und Bandgeschwindigkeitsregelung, wie anhand der Fig. 13 beschrieben, ist dadurch möglich, dass die Einrichtung 20 mit der Mitlaufrolle 21 so ein großes Auflösungsvermögen hat und genau und zuverlässig ist. Weiterhin hat die Mitlaufrolle den Vorteil, dass auch in Trick-Moden, wobei die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers (um viele Male) höher ist als die Nenn-Wiedergabegeschwindigkeit, die Geschwindigkeitsregelung noch funktioniert, da die Mitlaufrolle dann noch mit dem Magnetband 2 in Kontakt ist.
• Es sei noch erwähnt, dass man auch der Einlesefrequenz f&sub1; einen festen Wert hätte geben können. In dem Fall müsste die Auslesefrequenz f&sub2; von den Tacho- Impulsen der Einrichtung 20 hergeleitet werden.
• Die Erfindung ist anhand der Anwendung als Bandgeschwindigkeitsmessinstrument in einem Bandabtastgerät beschrieben worden, kann aber auch in anderen Geräten Anwendung finden, in denen die lineare Bewegung eines länglichen Gegenstandes, der eine Mitlaufrolle antreiben kann, mit großer Genauigkeit gemessen wird, beispielsweise in einem Plotter. Wie ebenfalls beschrieben, kann die Erfindung auch angewandt werden um die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors, beispielsweise eines Haspelantriebmotors in einem Bandabtastgerät, unmittelbar zu messen. Weiterhin lässt sich die Erfindung im Allgemeinen überall dort anwenden, wo zum Messen von Drehung von Elementen oder Gegenständen eine genau und gedrängte Einrichtung erforderlich ist. Dabei lässt sich an Roboter, Werkzeugmaschinen, Winkelmessgeräte in Antiblockierungsbremssystemen in Fahrzeugen usw. denken.

Claims (22)

1. Einrichtung zur Messung der Drehgeschwindigkeit eines sich drehenden Gegenstandes (21; 35; 100; 121), wobei diese Einrichtung die nachfolgenden Elemente umfasst:

- eine drehbare Scheibe (23; 40; 90; 101; 125; 141; 160), und eine zweite Scheibe (29; 30; 91; 103; 124; 142; 162), wobei die beiden Scheiben mit einem periodischen und rotationssymmetrischen Muster (23, 25; 105. 106; 126, 127; 144, 145; 171, 172) länglicher Unterbrechungen (24; 92, 93) in einer Scheibenfläche versehen sind, wobei die Muster der beiden Scheiben einander entgegengesetzt sind;

- ein Beleuchtungssystem zum gleichzeitigen Beleuchten des gesamten Gebietes jedes der beiden Muster; und

- ein Detektionssystem,

dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem eine Strahlungsquelle (47; 108; 129; 147; 175) in Form einer Diode (48) und ein Strahlungsführungselement (49; 42, 55, 40; 102; 130, 125; 142; 162) aufweist, das die Strahlung von der Quelle in ein Beleuchtungsmuster mit einer Form entsprechend der der Muster umwandelt, und dass das Detektionssystem durch ein Strahlungsführungselement (30, 60; 101, 55; 124, 133; 141, 149; 161, 168) gebildet ist zum Empfangen von Strahlung, die durch die zwei Muster hindurchgeht und von dem Beleuchtungssystem herrührt, und zum Führen und Konzentrieren dieser Strahlung zu einem Strahlenbündel mit einem kreisrunden Querschnitt, und einen einzigen Detektor (65; 34; 135; 151; 170) zum Umwandeln der Intensitätsänderung dieses Strahlenbündels in ein elektrisches Signal.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (29) stationär angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (29) mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Muster (25) in ein erstes und ein zweites, periodisches und rotationssymmetrisches Teilmuster von Unterbrechungen (24, 24') aufgeteilt ist, wobei die Perioden (P) dieser Teilmuster einander entsprechen, wobei die Lagen der jeweiligen Unterbrechungen (24') des zweiten Teilmusters über einen Abstand entsprechend einem Viertel der Periode der Teilmuster gegenüber den Lagen der Unterbrechungen (24) des ersten Teilmusters verschoben sind und dass ein zweiter Detektor vorgesehen ist zum Auffangen der durch das zweite Teilmuster und das Muster (27) der anderen Scheibe (29) hindurchgehenden Strahlung.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Scheiben eine kreisrunde Strahlenführungsscheibe (101) ist, deren Muster von Unterbrechungen (105) auf der Außenseite angebracht ist und dass die andere Scheibe eine ringförmige Strahlenführungsscheibe (102) ist, die um die andere Scheibe (101) vorgesehen ist und deren Muster von Unterbrechungen (106) auf der Innenscheibenseite vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem durch die ringförmige Scheibe (102) und eine gegenüber dem Außenrand derselben liegende Strahlungsquelle (108) gebildet wird und dass die kreisrunde Scheibe (101) mit einem konusförmigen Reflektor (55) versehen ist und einen Teil des Strahlungssammelsystems (55, 109, 104) bildet.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Scheibe durch den Stehrand (161) einer im Schnitt U-förmigen Strahlenführungsscheibe (162) gebildet wird, die innerlich mit einem konusförmigen Reflektor (169) versehen ist und wobei eine der Scheibenoberflächen die Strahlungsquelle (175) trägt und die andere Scheibenoberfläche den Detektor (170) trägt und dass die kreisrunde Scheibe (160) mit einem Reflektor versehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Scheibe kreisrunde Scheiben (23, 29) sind, die gegenüber einander vorgesehen sind und dass die Muster von Unterbrechungen (25, 27) auf diesen Scheiben ringförmige Muster sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Scheiben Strahlenführungsscheiben (30, 40) sind, von denen eine einen Teil des Beleuchtungssystems bildet und die andere (30) einen Teil des Sammelsystems bildet und dass in den Scheiben Strahlung eingeschlossen bleibt durch Totalreflexion und wobei über das Muster von Unterbrechungen (25)in der dem Beleuchtungssystem zugeordneten Scheibe Strahlung aus dieser Scheibe (40) austreten kann und über das Muster von Unterbrechungen (27) in der dem Sammelsystem zugeordneten Scheibe Strahlung in diese Scheibe (30) eintreten kann.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen durch Verformungen (92; 93) in einer weichen Scheiboberfläche gebildet sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen durch transparente Schlitze (24) in einer undurchsichtigen Scheibenoberfläche gebildet sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Scheiben (101, 102; 30, 40; 90, 91; 124, 125; 141, 142; 160, 161) aus einem transparenten Kunststoff hergestellt ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schei ben undurchsichtig sind und die Unterbrechungen durch Schlitze (24) in diesen Scheiben gebildet sind, und dass das Beleuchtungssystem (47, 50, 49, 42, 55, 57) dazu eingerichtet ist, ein Bündel zu liefern mit einem ringförmigen Querschnitt (36), dessen Innenradius mindestens und dessen Außenradium höchstens den entsprechenden Radien des ringförmigen Musters von Schlitzen (25, 27) der ersten und zweiten Scheibe (23, 29) entspricht.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem nacheinander eine Strahlungsquelle (47), ein erstes Strahlungsführungselement (49) und eine in der Nähe der drehbaren Scheibe (23) und parallel dazu vorgesehene, drehbare Strahlungsführungsscheibe (40) mit einem schrägen reflektierenden Rand (57) aufweist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengesetzte Detektionssystem weiterhin eine auf der von der drehbaren Schlitzscheibe (29) abgewandten Seite der zweiten Schlitzscheibe (23) angeordnete, zweite Strahlungsführungsscheibe (30) mit einem schrägen reflektierenden Rand (31) aufweist, wobei in dieser Scheibe zentral ein konusförmiger Reflektor angeordnet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der zwei Strahlenführungsscheiben (30, 40) aus einem transparenten Kunststoff hergestellt ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Strahlenführungsscheibe (30) und dem Detektor (65) ein zweites Strahlenführungselement (60) vorgesehen ist zum Führen von dem konusförmigen Reflektor (32) herrührender Strahlung zu dem Detektor (65).

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (47), das erste Strahlenführungselement(49), die zweite Strahlenführungsscheibe (30), das zweite Strahlenführungselement (60) und der Detektor (65) in einer U-Form gegliedert sind und dass ein Teil (42) des ersten Strahlenführungselementes (49, 42) den Steg des U bildet und die Form eines hohlen Rohrs hat zum Aufnehmen einer Achse (44).

19. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sich drehende Gegenstand eine Mitlaufrolle (35) ist, die von einem beweglichen länglichen Gegenstand (2) angetrieben wird und auf diese Weise die Einrichtung zu einer linearen Geschwindigkeitsmesseinrichtung transformiert.

20. Bandabtastgerät mit zwei Haspeln (8, 9), die als Abwickelhaspel und Aufwickelhaspel verwendet werden, wobei ein Abtastkopf (1) in dem Weg vorgesehen ist, den das Band (2) zwischen den beiden Haspeln zurücklegt, und mit einer Bandgeschwindigkeitsregelschleife (108, 202, 204, 222), die einen Bandgeschwindigkeitsaufnehmer und eine Steuerschaltung umfasst zur Regelung der Geschwindigkeit der Haspel (9), die als Aufwickelhaspel wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandgeschwindigkeitssensor eine Einrichtung nach Anspruch 19 ist.

21. Bandabtastgerät nach Anspruch 20, das weiterhin die nachfolgenden Elemente aufweist:

- einen Wiedergabekopf (1) zum Wiedergeben eines auf dem Band (2) aufgezeichneten Informationssignals,

- einen Pufferspeicher (202), von dem ein Eingang mit einem Ausgang des Wiedergabekopfes gekoppelt ist, und von dem ein Ausgang mit einer Ausgangsklemme (206) zum Liefern des Informationssignals gekoppelt ist,

- erste Taktsignalerzeugungsmittel (208) zum Erzeugen und an einem Ausgang Liefern eines ersten Taktimpulssignals (f&sub1;) mit einer ersten Taktimpulsfrequenz, wobei dieser Ausgang mit einem Einlesetaktimpulssignaleingang des Pufferspeichers (202) gekoppelt ist, wobei der Pufferspeicher dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das erste Taktimpulssignal (f&sub1;) das Informationssignal zu speichern,

- zweite Taktimpulssignalerzeugungsmittel (214) zum Erzeugen und an einem Ausgang Liefern eines zweiten Taktimpulssignals (f&sub2;) mit einer zweiten Taktimpulsfre quenz, wobei der Ausgang mit einem Auslesetaktimpulssignaleingang des Pufferspeichers (202) gekoppelt ist, wobei der Pufferspeicher zum in Reaktion auf das zweite Taktimpulssignal Liefern des in dem Pufferspeicher gespeicherten Informationssignals an einem Ausgang (206), wobei eines der ersten oder der zweiten Taktimpulssignalerzeugungsmittel (208, 214) dazu eingerichtet ist, ein Taktimpulssignal mit fester Taktimpulsfrequenz zu erzeugen,

- Detektionsmittel zum Ermitteln eines Füllgrades des Pufferspeichers und zum an einem Ausgang Liefern eines Steuersignals, das ein Maß ist für den Füllgrad des Pufferspeichers, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des Geschwindigkeitssensors (21) mit einem Eingang der anderen (208) der ersten oder der zweiten Taktimpulssignalerzeugungsmittel gekoppelt ist, dass die genannten anderen Taktimpulssignalerzeugungsmittel (214) dazu eingerichtet sind, ein Taktimpulssignal mit einer Taktimpulsfrequenz in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal der Einrichtung herzuleiten, und dass der Ausgang der Detektionsmittel mit einem Eingang der Steuerschaltung (222) zum Regeln der Geschwindigkeit der Aufwickelhaspel gekoppelt ist.

22. Bandabtastgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandabtastgerät vom analogen Typ ist zum Wiedergeben eines auf dem Band (2) aufgezeichneten analogen Informationssignals, dass das Gerät einen Analog-Digitalwandler (200) aufweist, der zwischen dem Ausgang des Wiedergabekopfes (1) und dem Eingang des Pufferspeichers (202) vorgesehen ist, und einen Digital-Analogwandler (204), der zwischen dem Ausgang des Pufferspeichers und der Ausgangsklemme (206) vorgesehen ist, dass der Analog-Digitalwandler (200) einen Taktimpulseingang hat, der mit dem Ausgang der ersten Taktimpulssignalgeneratormittel gekoppelt ist und der Digital-Analogwandler einen Taktimpulssignaleingang hat, der mit dem Ausgang der zweiten Taktimpulssignalerzeugungsmittel gekoppelt ist.

TEXT IN DER ZEICHNUNG

Fig. 13

222 Motorsteuerung

202 Puffer

206 Aus

208 Phasenverriegelungsschleife

200 Analog-Digitalwandler

204 Digital-Analogwandler