NL8202337A - Besturingsschakeling voor een borstelloze gelijkstroommotor. - Google Patents

Description

i i C/Ca/eh/1428

Besturingsschakeling voor een borstelloze gelijkstroommotor.

De uitvinding heeft betrekking op een besturingsschakeling voor een borstelloze gelijkstroommotor, en meer in het bijzonder op een dergelijke schakeling voor vergrende-; ling, respectievelijk borging tegen rotatie, van de haspel-5 aandrijfmotor van een met een magneetband werkende informatie- opneem- en/of -weergeefinrichting. j ' Bij een videobandapparaat geschiedt de signaalop- : name of -weergave nadat een gedeelte van de magneetband door middel van een door het inbrengen van een cassette geactiveerd 10 invoermechanisme om een bandleitrommel met magneetkoppen is ' gewikkeld. Na afloop van signaalopname of -weergave kan de cassette worden uitgenomen, nadat de magneetband van de bandlei-troimnel is vrijgemaakt. Bij een dergelijke invoer, respectie- velijk vrijmaking, van de magneetband, dient een van beide tot 15 het bandtransportmechanisme behorende aandrijfassen of -onder-steuningen van de bandopneemhaspel en de bandtoevoerhaspel in zijn rotatiestand te worden geborgd ter verhindering van onge-wenst bandtransport. De andere haspelaandrijfas of -ondersteu-ning wordt onvergrendeld of ongeborgd gelaten om de bandinvoer 20 of bandverwijdering mogelijk te maken.

Bij een bandtransportmechanisme van gebruikelijk type wordt bij invoer of verwijdering van de magneetband de in aanmerking komende haspelondersteuning tegen rotatie geborgd door middel van een remband of een door een electromag-25 netische plunjer aangedreven remschoen. Een dergelijk borgend mechanisrae vereist echter een betrekkelijk groot aantal me-chanische componenten en brengt een betrekkelijk groot ener-gieverbruik voor de electromagnetische plunjer met zich mee; bovendien verloopt de werking van de electromagnetische plunjer 30 niet geruisloos.

De onderhavige uitvinding beoogt, hierin te voor-zien en een nieuw type borging van een roterende component, zoals de haspelaandrijfas van een signaalopneem- en/of -weergeef inrichting , te verschaffen.

35 Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, een be sturingsschakeling voor borging of vergrendeling van een borstelloze gelijkstroommotor te verschaffen, welke kan worden toege- 8202337 - 2 - <r » ( i : past bij de haspelaandrij fmotor van een bandtransportmechanisme.

De door de uitvinding voorgestelde besturingsscha-keling voor een borstelloze gelijkstroommotOr verschaft de mo-gelijkheid, de hiervoor genoemde nadelen van bekende systemen 5 te elimineren.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening ! van enige uitvoeringsvormeri) waartoe de uitvinding zich echter > · niet beperkt. In de tekening tonen: 10 fig- 1 een vereenvoudigde schematische weergave van het bandtransportmechanisme van een videobandapparaat, waarbij de uitvinding kan worden toegepast, fig. 2 een vereenvoudigde schematische weergave van een haspelaandrijfvergrendelijgsmechanisme van gebruikelijk 15 type, fig. 3 het schema van een tweefasige motorbekrach-tigingsschakeling van het type met schakelwerking volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, fig. 4 enige golfvormen ter verduidelijking van de 20 werking van de motorbekrachtigingsschakeling volgens fig. 3, fig. 5 een grafiek, welke het motorkoppel als functie van de rotatie-as bij vergrendeling of borging van de aandrijf-raotor laat zien, en fig. 6-8 schema*s van motorbekrachtigingsschakelingen ‘ 25 volgens andere uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Zoals reeds is opgemerkt, toont fig. 1 een vereenvoudigde schematische weergave van het bandtransportmechanisme bij een videobandapparaat, waarbij de litvinding kan worden toe-gepast. Een magneetband 2 wordt daarbij door middel van een in-30 voermechanisme uit zijn cassette 1 getrokken en ora een roteer-bare bandleitrommel 3 gewikkeld. Zoals reeds is. opgemerkt, is daarbij gdn van de.respectievelijk aan de toevoerhaspel 4 en de opneemhaspel 5 van de cassette 1 toegevoegde haspelaandrijf-assen of -ondersteuningen vergrendeld.

35 Pig. 2 toont een vereenvoudigde schematische weer gave van een mechanisme van gebruikelijk type voor vergrendeling • of borging van de aandrijfas of ondersteuning van een band- 8202337 ’ · « - 3 - #> > haspel. Een aan zijn ene uiteinde vast bevestigde remband 7 is can een haspelondersteuning 6 gewikkeld en aan zijn andere uiteinde bevestigd aan een door middel van een electromag-netische plunjer 8 aandrijfbare hefboom 9. Bij bekrachtiging 5 : van de plunjer 8 wordt de remband 7 losgelaten, zodat de : haspelondersteuning 6 vrij kan roteren. Wanneer de bekrachtiging van de plunjer 8 wordt onderbroken, wordt de remband 7 door middel van een veer 10 tegen de haspelondersteuning 6 ; strak getrokken, zodat deze tegen verdere rotatie wordt ge-10 borgd. Een dergelijk mechanisme voor borging van de haspel-= aandrijfas heeft ,verschillende nadelen, zoals in het voor-gaande reeds is uiteengezet.

Aan de hand van fig. 3 zal nu een uitvoeringsvorm van de uitvinding worden beschreven,waarbij de verdere rotatie 15 van een haspelondersteuning wordt verhinderd door electrische vergrendeling van de rechtstreeks met de haspelaandrijfas of -ondersteuning gekoppelde aandrijfmotor. Als dergelijke aandrijfmotoren kunnen borstelloze gelijkstroommotoren van het tweefasige, in §§n richting werkende type met schakel-20 werking worden gebruikt, doch ook aandrijfmotoren van meer • dan driefasig type met schakelwerking kunnen worden gebruikt.

Fig. 3 toont het schema van een motorbekrachtigings-schakeling voor een aandrijfmotor van het borstelloze gelijk-stroomtype met tweefasige schakelwerking, terwijl fig. 4 enige 25 golfvormen ter verduidelijking van de werking van de schakeling laat zien. Zoals uit fig. 3 naar voren komt, dient als rotatie-positiedetectie-inrichting een element 12 met Hall-effect, waarvan twee uitgangssignalen worden toegevoerd aan een detec-tieschakeling met twee transistoren Qj en Q2, dat met elkaar 30 in tegenfase verkerende schakelsignalen b en c afgeeft, welke respectievelijk een hoog en een laag niveau vertonen bij elke electrische hoekwaarde van 180°, zoals -de fig. 4B en 4C laten zien. Bij de detectieschakeling volgens fig. 3 zijn de emitters van de transistoren en met een gemeenschappelijke weer-35 stand 13 verbonden, zodat een schakeleenheid van het verschil-type ontstaat. De weerstand 13 is aan zijn andere uiteinde verbonden met een voedingsspanningspunt van de potentiaal Vcc, 8202337 - 4 - • « w I I · welke de voedingsstroom voor de detectieschakeling levert.

Via een weerstand 14 wordt door het voedingssparmingspunt met de potentiaal V een gewenste bedrijfsstroom aan het element 12 met Hall-effect geleverd.

5 De uitgangssignalen b en c van de respectieve transis- toren en Q2 worden aan respectieve bekrachtigingstransis- : toren en toegevoerd, zodat de tweefasige motorwikkelingen I 15A en 15B bij iedere electrische hOek van 180° afwisselend . worden bekrachtigd voor opwekking van respectieve aandrijf-10 koppels en volgens fig. 4A. Door een snelheidsservobe-. sturingsschakeling. wordt een servospanning V_ aan de bekrachti-; gingswikkelingen 15A en 15B geleverd.

In het algemeen heeft een borstelloze gelijkstroom-' motor van het type met tweefasige schakelwerking bij iedere 15 electrische hoek van 180° twee "dode" rotatiepunten, waarin het opgewekte rotatiekoppel een waarde mil heeft. Bekend is een borstelloze gelijkstroommotor met tweefasige schakelwerking, welke met hulppoolstukken of niet-gemagnetiseerde secties bin-nen het bekrachtigingsveld en speciale wikkelingen van het 20 ankerstelsel werkt. De hulppoolstukken of niet-gemagnetiseerde secties treden in verschijning bij iedere electrische hoek van 180° van een paar zich over een electrische hoek van 360° uit-strekkende v'eldmagneten. Iedere wikkeling heeft een wikkel-steek van minder dan 180 electrische graden (deze wikkelsteek 25 wordt gevormd door de hoekafstand tussen een paar een rotatiekoppel vormende wikkelingsgedeelten).

Bij de.hier beschreven uitvoeringsvorm is een scha-kelaar 16 aanwezig, welke de ene uitgangsaansluiting van het element 12 met Hall-effect kan aarden; dit geschiedt bij in-30 voer en verwijdering van de magneetband i$, respectievelijk uit, het videobandapparaat op basis van een aan de aandrijf-motor of het invoerstelsel toegevoerd stuursignaal of op andere wijze. Wanneer de schakelaar 16 wordt gesloten, gaat de werking van de transistor onafhankelijk van de kortsluitint van het 35 desbetreffende uitgangssignaal van het element 12 door, even-als de werking van de bekrachtigingstransistor Q4, zodat de motorwikkeling 15B. bekrachtigd blijft.

8202337 .-5- ' Indien de emitter-collector verzadigingsspanning van de transistor bij doorwerkende transistoren Qj en gelijk nul wordt, wordt de emitter van de transistor op het niveau van de basis-emitterspanning νβΕ van de transistor 5 ten opzichte van aarde gefixeerd. Het andere uitgangssignaal ; van het element 12 met Hall-effect kan onder de practisch mo-gelijke detectie-omstandigheden nooit een lager niveau dan het aardniveau vertonen. De transistor kan derhalve niet een ibasis-emitterspanning krijgen, welke voldoende hoog is om de 10 transistor geleidend te maken. Dit heeft tot gevolg, dat deze • transistor Q2 en vervolgens de bekrachtigingstransistor in hun niet-geleidende toestand komen, waarin geen bekrachtiging van de motorwikkeling 15A. plaatsvindt.

Het voorgaande leidt ertoe, dat slechts het motor-15 koppel Τβ met de fase B.wordt opgewekt, zoals fig. 5 laat zien, zodat de motorrotor wordt geborgd in een punt S, waarin het opgewekte koppel de waarde nul heeft. Indien de motor-rotor uit de bij het punt S in fig. 5 behorende rotatiehoek-positie zou verdraaien, zou een volgens de ene of de andere 20 van de desbetreffende pijlen in fig. 5 gericht koppel ' optreden, dat de rotor naar de desbetreffende rotatiepositie treugtrekt.

Dit wil zeggen, dat het punt S bij eenzijdige bekrachtiging van de motor een stabiel rotorpunt vertegenwoordigt met binnen· het gebied U werkzame terugdrijfkrachten. De haspelaandrijfas 25 of ondersteuning 6 wordt derhalve tijdens bandinvoer en ver-wijdering van de band vergrendeld, respectievelijk tegen rotatie geborgd. Het genoemde stabiela punt S vertegenwoordigt.een rotatiepositie, waarin de Noord-Zuid-grenslijn van een poolstuk zich juist tegenover de een koppel opwekkende geleiders van de 30 wikkeling 15B van de fase B bevindt.

De fig. 6-8 tonen schema's van andere uitvoerings-vormen van een motorbesturingsschakeling volgens de uitvinding.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 is de schakelaar 16 op-genomen tussen de ene van de beide stroomtoevoeraansluitingen 35 van het element 12 met Hall-effect en een punt van-aardpotentiaal, terwijl bovendien: een weerstand 17 van hoge weerstandswaarde tussen de aan de zijde van de transistor gelegen uitgangs- 8202337 * * t - 6 - aansluiting van het element 12 en het punt van aardpotentiaal is opgenomen.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 bevindt de schakelaar 16 zich in'de borg-* of vergrendeltoestand in zijn 5 open schakelstand. Onder die omstandigheden vloeit de basis-stroom van de transistor door een weerstand 17, waarbij de transistor in zijn geleidende en de transistor in zijn ‘ niet-geleidende toestarid verkeert. Als gevolg daarvan vloeit slechts door de wikkeling 15B met de B-fase een bekrachtigings-10 stroom, waardoor de.rotor op dezelfde wijze als bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 3.tegen verdere rotatie wordt geborgd.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 7 is de schakelaar 16 opgenomen tussen de andere uitgangsaansluiting van het element 12 met Hall-effect en het voedingsspanningspunt 15 met de potentiaal V . Wanneer de schakelaar 16 wordt gesloten,

CC

gaat de transistor naar zijn niet-geleidende toestand, ter-wijl de transistor Q2 in zijn geleidende toestand blijft. In dat geval zal slechts door de bekrachtigingswikkeling 15A met de A-fase een bekrachtigingsstroom vloeien, waardoor de rotor 20 en de daarmede gekoppelde haspelondersteuning 6 in hun des-betreffende rotatieposities worden geborgd.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 8 wordt een paar uitgangssignalen van het element 12 met Hall-effect toegevoerd aan een verschilversterker 18, welke aan zijn uitgangsaanslui-25 ting het schakelsignaal b van de A-fase volgens fig. 4B levert. Daardoor wordt de .bekrachtigingstransistor Qg in- of uitge-schakeld. De aan de B-fase (bekrachtigingswikkeling 15B) toe-gevoegde bekrachtigingstransistor .Q4 wordt door het aan de collector van de transistor Qg verschijnende, inverse uitgangs-30 signaal in- of uitgeschakeld. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 8 is de schakelaar 16 opgenomen tussen de uitgangsaan-sluiting van de verschilversterker 18 en aarde. In de gesloten toestand van de schakelaar 16 verkeert de bekrachtigingstransistor Qg in zijn niet-geleidende toestand, zodat zijn collector 35 een hoge potentiaal vertoont, terwijl de bekrachtigingstransistor een tegengestelde werking vertoont. Als gevolg daarvan zal slechts door de bekrachtigingswikkeling 15B van de motor 8202337 * % - 7 - een bij de B-fase behorende bekrachtigingsstroom vloeien, waar-door de motorrotor op dezelfde wijze als bij de eerder be-schreven uitvoeringsvormen in zijn op dat ogenblik bereikte rotatiepositie wordt geborgd.

5 De uitvinding kan worden toegepast bij esn borstel- loze gelijkstroommotor van: het unidirectionale type met meer dan tweefasige schakelwerking. Voorts leent de uitvinding zich niet alleen vooir toepassing bij een bandtransportmechanisme, ; , doch ook bij andere stelsels, waarin behoefte aan omwentelings- 10 borging bestaat. Voorts zal het duidelijk zijn, dat de in de ; verschillende beschreven uitvoeringsvormen toegepaste schake-laar 16 kan worden vervangen door een schakelaar van electro-nisch type, zoals een transistor of dergelijke.

Meer algemeen kan worden gesteld, dat de uitvinding 15 zich niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen. Verschillende wijzi-gingen kunnen in de beschreven componenten en in hun onder-linge saraenhang worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitviriding wordt overschreden.

20 8202337

Claims (7)

1. Besturingsschakeling voor een borstelloze ge-lijkstrooraraotor, omvattende: schakelelementen voor bekrachtiging van motor-wikkelingen van verschillende fase, en 5 een schakeling voor toevoer van schakelsignalen aan de schakelelementen in reactie op detectiesignalen, welke de rotatiepositie van de raotorrotor vertegenwoordigen, . gekenmerkt door: een met de schakeling (12, 13, Q^, Q2) voor leve-10 ring van schakelsignalen gekoppelde schakelaar (16) voor zo-danige fixatie van de uitgangstoestand van deze schakeling, dat slechts den van de schakelelementen (Q^, Q^) slechts ddn van de motorwikkelingen blijft bekrachtigen ; .. en de edn of meer overige schakelelementen buiten bedrijf blijven.

2. Besturingsschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de borstelloze gelijkstroommotor van het type met tweefasig alternerende schakelwerking is, waarbij de motorwikkelingen (15A, 15B) van de ene fase (A) en de andere fase (B) worden bekrachtigd via twee respectieve bekrachti-20 gingstransistoren (Qy Q4) met een Paar schakelsignalen (b, c), welke bij iedere 180 electrische graden respectievelijk in tegenfase met elkaar een hoog en een laag niveau vertonen.

3. Besturingsschakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schakeling voor levering van de schakel- 25 signalen een element (12) met Hall-effect bevat voor levering van het rotatiepositiedetectiesignaal, terwijl een verschil-schakeling (13, Qj, Q2) met een paar ingangsaansluitingen een paar uitgangssignalen van het element (12) met Hall-effect krijgt toegevoerd en aan een paar uitgangsaansluitingen de 30 schakelsignalen (b, c) aan de respectieve ingangsaansluitingen van de schakeltransistoren (Q3# Q4) levert.

4. Besturingsschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de schakelaar (16) is opgenomen tussen de ene uitgangsaansluiting van het element (12) met Hall-effect 35 en een punt van aardpotentiaal en in zijn gesloten schakelstand 8202337 * > ..- 9 - kan worden gebracht voor fixatie vanhet ene uitgangssignaal van de schakeling (12, 13, QA, Q2) voor levering van schakel-signalen op een hoog niveau en het andere uitgangssignaal van die schakeling op een·laag niveau, een en ander zodanig, dat 5 slechts bekrachtiging van de motorwikkeling (15A', 15B) van de ene (A) of de andere fase (B) wordt verkregen.

5. Besturingsschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de schakelaar (16) is opgenomen tussen een ! stroomtoevoeraansluiting van het element (12) met Hall-effect 10 en een punt van aardpotentiaal en dat een weerstand (17) is opgenomen tussen de ene van de beide uitgangsaansluitingen van het element (12) en. een punt van aardpotentiaal.

6. Besturingsschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat.de schakelaar (16) is opgenomen tussen de 15 ene van het paar uitgangsaansluitingen van het element (12) met Hall-effect en een punt van gelijkstroomvoedingspotentiaal. (V ). CG

7. Besturingsschakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schakeling voor levering van de schakel-signalen een element’(12) met Hall-effect voor levering van 20 de rotatiepositiedetectiesignalen bevat, benevens een verschil-.schakeling (18), waarvan een paar ingangsaansluitingen een paar uitgangssignalen van het element (12) met Hall-effect krijgt toegevoerd en waarvan £en enkele uitgangsaansluiting een scha-. kelsignaal aan. de ingangaansluiting van de ene schakeltransistor 25 (Qg) levert, terwijl de andere schakeltransistor (Q^) een door fase-orakering van het genoemde schakelsignaal krijgt toegevoerd, waarbij de genoemde schakelaar (16) tussen de uitgangsaansluiting van de verschilschakeling en een punt van aardpotentiaal is opgenomen. 8202337