DE69814549T2

DE69814549T2 - Nachführvorrichtung mit spulengetriebenem Aktuator und Geberspule zur Bestimmung der Position des Aktuators

Info

Publication number: DE69814549T2
Application number: DE69814549T
Authority: DE
Inventors: Juergen Kaaden; Peter Mahr; Gerhard Reiner
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: CN1145958C; JP2008257865A; US6167005A; EP0905694A1; JPH11195279A; CN1213137A; DE69814549D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spurführungsvorrichtung, in der die Lage eines spulengesteuerten Aktuators durch Anwendung einer Sensorspule bestimmt wird. Eine derartige Spurführungsvorrichtung kann im allgemeinen in einem Aufzeichnungs- und/oder Lesegerät benutzt werden, in dem die relative Lage zwischen einem Schreib- und/oder Lesekopf und einer Datenspur aufrechterhalten wird, um auf der Datenspur gespeicherte Daten zu schreiben und/oder zu lesen.
Die französische Patentschrift Nr. 92 15473 (Veröffentlichungs-Nr. 2 699 723) zeigt ein Datenlesegerät, in dem innerhalb eines Lesekopfes ein aufgeweiteter Laserstrahl (expanded laser beam) zum Lesen der auf einem Magnetband gespeicherten Daten dient. Das Magnetband enthält mehrere, Daten enthaltende Längsspuren. Der aufgeweitete Laserstrahl beleuchtet gleichzeitig wenigstens einen Teil der mehreren Spuren, bevor er reflektiert und auf eine CCD (charge coupled device array) projiziert wird. Die CCD ist in eine Anzahl von Zellen aufgeteilt, von der jede einer mit dem aufgeweiteten Laserstrahl ausgelesenen Spur entspricht. Aus diesem Grunde muß die Projektion des Laserstrahls sehr genau auf die CCD positioniert werden. Es kann passieren, dass aufgrund von Ungleichmäßigkeiten der Spuren auf dem Magnetband, z. B. einer Querabweichung, die Projektion des Laserstrahls neu auf die CCD positioniert werden muß. Die dargestellte Vorrichtung benutzt zu diesem Zweck eine Glasplatte zwischen dem Magnetband und der CCD, d. h. der Laserstrahl kreuzt die Glasplatte, bevor er die CCD erreicht. Die Glasplatte kann um eine Drehachse in einer solchen Weise in Drehung bewegt werden, dass sie die Projektion des reflektierten Laserstrahls auf die CCD neu positioniert. Die Glasplatte wird durch Anwendung eines Aktuators bewegt, der einen Elektromagneten und einen Permanentmagneten enthält. Der Elektromagnet empfängt ein Spurfehlersignal von einer Servoschleife, die in bekannter Weise Fehler in der Lage der Projektion des Laserstrahls relativ zu der CCD bestimmt. Die Bewegung und die Lage der Glasplatte werden nur durch das dem Elektromagneten zugeführte Spurfehlersignal gesteuert. Das Fehlen einer Lageinformation für die Glasplatte kann in manchen Fällen ein Nachteil sein, z. B. wenn eine Maximal- und/oder eine Minimallage der Glasplatte und somit des Aktuators bekannt sein müssen. Das ist zum Beispiel der Fall vor einer Grobpositionierung, wo der gesamte Lesekopf (mit einem Laser, Optiken zur Expandierung des Strahls, der Glasplatte, der CCD, usw....) zum Lesen von weiteren Spuren quer zu den Spuren bewegt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für eine Spurführungsvorrichtung zu finden, in der die Lage des Aktuators leicht bestimmt werden kann.
Eine Lösung des oben genannten Problems liegt gemäß der Erfindung in einer Spurführungsvorrichtung, die es einem Schreib- und/oder Lesekopf ermöglicht, auf einer Datenspur zu lesen und/oder zu schreiben, mit einem Aktuator, einer Steuerspule zur Bewegung des Aktuators durch eine Magnetkraft und entsprechend einem Spurfehlersignal. Die Spurvorrichtung enthält außerdem folgende Merkmale: ein Referenzsignalgenerator, der ein Referenzsignal mit einer bestimmten Spannung und Frequenz erzeugt, wobei das Referenzsignal ohne Beeinflussung einer Bewegung des Aktuators der Steuerspule zugeführt wird, eine Sensorspule, die durch Induktion ein Magnetfeld, das von der Steuerspule ausgeht und sich mit der bestimmten Frequenz ändert, in eine Wechselspannung umsetzt, wobei sich der Abstand zwischen der Sensorspule und der Steuerspule proportional zu der Bewegung des Aktuators ändert, Verarbeitungsmittel zur Umsetzung der Wechselspannung in einen Abstandswert, der den Abstand zwischen der Sensorspule und der Steuerspule darstellt. Die Sensorspule und die Anwendung der magnetischen Induktion zur Bestimmung der Lage sind dem Fachmann auf diesem Gebiet: bekannt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht ihnen, mit einer Servoschleifen-Positioniereinheit einer bestehenden Spurführungsvorrichtung kombiniert zu werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Spurführungsvorrichtung gemäß der Erfindung Steuermittel, die ein Spurführungssignal für die Steuerspule aufgrund des Vergleichs des Spurfehlersignals und des Abstandswertes erzeugen.
Ein Vorteil der bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass die durch den Abstandswert gegebene Lage des Aktuators zusammen mit dem Spurfehlersignal zur Erreichung einer genauen Neupositionierung des Aktuators dienen kann.
Die folgende Beschreibung erläutert die vorliegende Erfindung und ihre Merkmale anhand der Beispiele und der Fig. 1 und 2.
- Fig. 1 zeigt schematisch eine Glasplatte, einen Aktuator und eine CCD,
- Fig. 2 enthält eine schematische Darstellung einer Spurführungsvorrichtung mit einer Sensorspule.
In der gesamten folgenden Beschreibung und in beiden Fig. 1 und 2 dienen dieselben Bezugsziffern zur Bezeichnung derselben Teile. Die beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele sind für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend und können von dem Fachmann auf diesem Gebiet modifiziert werden, während sie innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verbleiben.
Fig. 1 zeigt eine Glasplatte 1 und eine CCD 2, auf die ein aufgeweiteter Lichtstrahl 3 projiziert wird, der durch durchgehende, mit Pfeilen versehene Linien dargestellt ist. Die Glasplatte 1 wird durch einen Aktuator 5 um eine Achse 4 gedreht. Der Aktuator 5 enthält eine Steuerspule 55, die bei Empfang einer von einem (nicht dargestellten) außerhalb liegenden Generator zugeführten Spannung aufgrund der induktiven Kraft bei der Anwesenheit eines Permanentmagneten 6 eine Kraft auf die Glasplatte 1 ausübt. Die Glasplatte 1 kann zum Beispiel in einer durch die gestrichelten Linien angedeuteten Lage positioniert werden. In der Lage 7 lenkt die Glasplatte 1 den Lichtstrahl 3 in einen Lichtstrahl 8 ab, der durch gestrichelte, mit einem Pfeil versehene Linien dargestellt ist. Der Lichtstrahl 8 ist relativ zu dem Lichtstrahl 3 verschoben, wenn er die CCD 2 erreicht. Der Lichtstrahl 3 wird so auf die CCD 2 neu positioniert.
Ein Kasten oder eine Box 10 in Fig. 2 enthält die CCD 2, die Steuerspule 55 und andere, für Fig. 1 beschriebene (nicht dargestellte) Bauteile. Die Box 10 enthält außerdem eine Sensorspule 11, die zum Beispiel (siehe Fig. 1) zwischen der Steuerspule 55 und der CCD 2 liegen kann. Die Sensorspule 11 registriert Änderungen eines durch die Steuerspule 55 erzeugten Magnetfeldes, wenn der letzteren eine externe Spannung zugeführt wird. In Fig. 2 erzeugt ein Referenzsignalgenerator 12 ein Referenzsignal mit einer bestimmten Spannung und Frequenz. Das Referenzsignal wird durch eine Addiereinheit 13 zu einem Spurführungssignal 14 addiert, dann durch einen Verstärker 15 verstärkt und der Steuerspule 55 zugeführt. Das Referenzsignal sollte die Bewegung des Aktuators 5 nicht beeinflussen, wenn es der Steuerspule 55 zugeführt wird. Die bestimmte Frequenz kann zum Beispiel 40 kHz betragen. Die Sensorspule 11 registriert ein durch die Steuerspule 55 emittiertes Magnetfeld und konvertiert dieses Magnetfeld durch Induktion in eine Wechselspannung 16, die in einem zweiten Verstärker 17 verstärkt wird. Eine verstärkte Wechselspannung 18 am Ausgang des zweiten Verstärkers 17 wird einem Gleichrichter 19 zur Gewinnung eines Gleichspannungs (DC)-Signals zugeführt, das den Abstand zwischen der Sensorspule 11 und der Steuerspule 55 darstellt. Das Gleichspannungssignal kann in einer Ausleseeinheit 20 in einen (nicht dargestellten) Lagewert für die Glasplatte 1 umgesetzt werden.
Ein Spurführprozesor 21 benutzt ein Signal von der CCD 2, um in einer für den Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Weise ein Spurfehlersignal 22 zu erzeugen. Das Spurfehlersignal 22 wird durch den Spurführungsprozessorl bei einer relativ niedrigen Frequenz, zum Beispiel 100 Hz, erzeugt. Das Spurfehlersignal 22 und das Gleichspannungssignal werden den Eingängen eines Differenzverstärkers 23 zugeführt und voneinander subtrahiert. Das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker 23 wird in einem Tiefpaßfilter 24 gefiltert, um ein Spurführungssignal 14 mit einer relativ niedrigen Frequenz zu gewinnen. Das Spurführungssignal 14 wird über den Leistungsverstärker 15 der Steuerspule 55 zugeführt, um den Aktuator 5 und somit die Glasplatte 1 auf einen Wert zu positionieren, der durch das Spurfehlersignal 22 bestimmt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind einige Teile, z. B. der Referenzgenerator 12, die Addiereinheit 13, der Verstärker 15, der zweite Verstärker 17, der Gleichrichter 19, der Differenzverstärker 23 und das Tiefpaßfilter 24 in einer (nicht dargestellten) integrierten Schaltung integriert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind einige der Teile, z. B. der Referenzgenerator 12, die Addiereinheit 13, der zweite Verstärker 17, der Gleichrichter 19, der Spurführungsprozessorl 21, der Differenzverstärker 23 und das Tiefpaßfilter 24, durch Anwendung einer (nicht dargestellten) digitalen Signalverarbeitung realisiert. Dadurch werden die Kosten für die Hardware verringert.

Claims

1. Spurführungsvorrichtung, die es einem Schreib- und/oder Lesekopf ermöglicht, auf einer Datenspur zu lesen und/oder zu schreiben, mit einem Aktuator (5), einer Steuerspule (55) zur Bewegung des Aktuators durch eine Magnetkraft und entsprechend einem Spurfehlersignal (22),

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- ein Referenzsignalgenerator (12), der ein Referenzsignal mit einer bestimmten Spannung und Frequenz erzeugt, wobei das Referenzsignal ohne Beeinflussung einer Bewegung des Aktuators der Steuerspule zugeführt wird,

- eine Sensorspule (11), die durch Induktion ein Magnetfeld, das von der Steuerspule ausgeht und sich mit der bestimmten Frequenz ändert, in eine Wechselspannung (16) umsetzt, wobei sich der Abstand zwischen der Sensorspule und der Steuerspule proportional zu der Bewegung des Aktuators ändert,

- Verarbeitungsmittel (17, 18, 19, 20) zur Umsetzung der Wechselspannung in einen Abstandswert, der den Abstand zwischen der Sensorspule und der Steuerspule darstellt.

2. Spurführungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuermittel, die ein Spurführungssignal (14) für die Steuerspule aufgrund des Vergleichs des Spurfehlersignals und des Abstandswertes erzeugen.

3. Spurführungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel einen Gleichrichter (19) umfassen und die Steuermittel einen Differenzverstärker (23) aufweisen, der den Spurfehlerwert und den Abstandswert voneinander subtrahiert.

4. Spurführungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, gekennzeichnet durch eine Addiereinheit (13) zur Addition des Referenzsignals zu dem Spurführungssignal (14), einen Verstärker (15) zur Verstärkung des Ausgangs von der Addiereinheit und einen Spurführungsprozessor (21) zur Erzeugung des Spurfehlersignals (22), wobei die Steuermittel (23) ein Tiefpaßfilter (24) und die Verarbeitungsmittel einen zweiten Verstärker (17) zur Verstärkung der Wechselspannung (16) umfassen.

5. Spurführungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Referenzsignalgenerator (12), die Addiereinheit (13), der Verstärker (15), der zweite Verstärker (17), der Gleichrichter (19) und der Differenzverstärker (23) in einer integrierten Schaltung integriert sind.

6. Spurführungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzsignalgenerator (12), die Addiereinheit (13), der zweite Verstärker (17), der Gleichrichter (19), der Spurführungsprozessor (21), der Differenzverstärker (23) und das Tiefpaßfilter (24) durch eine digitale Signalverarbeitung gebildet sind.