SE440956B - Anordning for metning av en rorlig enhets hastighet relativt en informationsberare - Google Patents

Description

25 30 35 NO iaoosssáïv 2 Enligt känd teknik, exempelvis såsom denna beskrives i franska patentet nr 2 346 806, är varje skivsidas registre- rade information företrädesvis fördelad över till varandra an- gränsande, likadana cirkelsektorer S0, S1, ....., Sí..........., Sn°_1. Vanligtvis är en skivsida uppdelad i några tiotal sektorer (oftast mellan 00 och 50).

Når skivsidan passerar förbi tillhörande magnethuvud läser detta sektorn SO före sektorn S1, sektorn S1 före sektorn S2 osv.

Sektorn S0 säges därför föregå sektorn S1, sektorn S1 föregå sek- torn S2, sektorn Si föregå sektorn Si+1, etc.

Mer allmänt gäller att om man betraktar två informationsenheter Ik_1 och Ik som följer efter varandra utefter samma spår med ord- ningsnumret Û på nämnda skivsida, så säges informationen Ik_1 föregå informationen Ik om huvudet läser den förra före den senare..Infor- mationen Ik kan även sägas följa efter informationen Ik_1. Detta re- sonemang är tillämpligt även på informationsgrupper Gk och Gk_1.

Varje cirkelsektor är uppdelad i två olika stora områden. Det största området innehåller behandlingsdata, under det att det minsta området innehåller spårlägesinformation. För varje sektor är det mindre området uppdelat i ett antal zoner benämnda referenszoner.

Dessas antal motsvarar spårantalet och varje enskilt spår är tillord- nat endast en zon.

Det kan erinras om att det engelska ordet "bit" samtidigt be- tecknar såväl en binär siffra 1 eller 0 som all "materialisering" av denna siffra, dels i form av magnetisk registrering, dels i form av en analog eller logisk elektrisk signal. En logisk signal kan en- dast antaga två värden benämnda "logisk 0" och “logisk 1", under det att en analog signal definieras som en signal vars potential kan va- riera kontinuerligt mellan två positiva och/eller negativa gräns- värden. I det följande brukas för enkelhets skull beteckningen "bit" för all typ av på skivan befintlig information.

För förkortning av den tid som åtgår för huvudet att vinna access till en godtycklig behandlingsdataenhet, är det framför allt nödvändigt att huvudet kan förflytta sig från ett spår till ett an- nat på kortast möjliga tid och att det kan inställas med precision mittför spåret.

Anordningar är kända som tillåter förflyttning och inställning av huvudet i motsvarighet till dessa fordringar: Vid vissa används en elektrodynamisk motor av "talspoletyp" (voice-coil) i vilken in- går en spole som förflyttar sig rätlinjigt inuti en cylindrisk per- 10 15 20 30 HO 80065521-7 3 manentmagnet. Spolen är medelst “PPhä“gnín3Sarmar mekaniskt för' bunden med en vagn som uppbär magnethuvudet.

En dylik anordning för förflyttning och inställning av hu- vudet bibringas en rörelse bestående av tvâ faser, nämligen en accelerationsrörelse och en retardationsrörelse. Under den första fasens förlopp påtryckes motorspolen en konstant ström (exempel- vis pesitiv). Under dessa omständigheter kan lagen för vagnens (och därmed huvudenas) hastighet sättas lika med en linjär funktion som tilltar med tiden av vagnsrörelsen.

Den kurva som representerar hastigheten som funktion av vag- nens ögonblicksläge är en stigande parabelbáge, varvid hastigheten är en stigande funktion av läget.

Under rörelsens andra fas, som är en rétardationsfas, pâ- tryckes motorn en inverterad ström (exempelvis negativ). Vagnens has- tighet är således en fallande funktion av tiden. Kurvan representerande hastigheten som funktion av vagnsläget är en parahelbåge, varvid has- tigheten är en fallande funktion av läget. Vid slutet av den andra fasen skall vagnens hastighet och dennas resterande rörelsesträcka vara tillräckligt ringa för att huvudena skall stanna över det valda spåret. , _ För att det rörliga systemets förflyttning skall styras på sl- dant sätt att magnethuvudena rör sig till det valda spåret på så kort tid som möjligt, är_det uppenbart att det är av vikt att man vid var- je tidpunkt känner till hastigheten hos det av den rörliea vagnen, huvudena och dessas upphängningsarmar bestående rörliga systemet.

Vid idag använda metoder mäts det rörliga systemets hastighet av elektro-mekaniska omvandlare, som avger analoga signaler, vilkas amplitud är proportionell mot hastigheten. Omvandlarna utgöres exem- pelvis av en av den linjära elektrodynamiska motorns axel upphuren spole med tillhörande, i huvudsak analoga kretsar.

Den av omvandlaren och tillhörande analorkretsnr Lest5ende kon- struktionen måste vara synnerligen exakt och har olägenhetcn att vara dyr och skrymmande. ' Föreliggande uppfinning möjliggör eliminoring av dessa olägen- heter. Uppfinningen hänför sig till en anordning för mätning av ett rörligt systems hastighet relativt en informationsbërare, där hastig- heten bestämmes med utgångspunkt från av lïshuvudet vid helt fastlag- da tidpunkter lästa, till uppteckningsbäraren hörande adresser. En dy- lik anordning enligt uppfinningen kräver för att vara enkel och lätt att använda, att i huvudsak logíkkretsar utnyttjas. Anordningen blir 10 15 20 30 80 06552- 7 således synnerligen tillförlitlig och möjliggör att man icke be- höver använda elektromekaniska omvandlare av det ovan nämnda slaget.

Den enligt uppfinningen utförda hastighetsmätande anordningen finner företrädesvis användning i anordningar för genomförande av det i svenska patentansökningen 8006551-9'beskrivna förfarandet för förflyttning av ett rörligt system relativt en informationsbfirare.

Detta förfarande för förflyttning av ett rörligt system rela- tivt en ínformationsbärare, vars information är upptecknad i ett an- tal spår med informationsadresserna registrerade på informationsbëra- ren inom ett flertal referenszoner, vilkas antal minst är lika med spårantalet, varvid varje spår är förknippat med minst en zon, och varvid systemet förflyttas av en elektrisk motor och innefattar minst ett för läsning av information inrättat huvud, vilket förflyttas från ett utgångsspâr till ett uppsökt spår med adressen ADf, där adresserna till de av huvudet lästa spåren betecknas ADLj, uppvisar följande särdrag: systemets rörelse styrs av en olinjär differentialekvation av typen 2 1 *351 1 C151 _ f(51) + -- + - -~ï- - O (1) dt C2 dt där 51 = ADf - ALDj, C2 är en konstant och f( 61) en olinjär, sti- gande funktion av E1; förfarandet innefattar följande steg: 1 - beräkning av avvikelsen 51 vid fastlagda samplingstidpunkter; 2 - bestämning av motsvarande funktion f( 81); 3 - beräkning vid samma tidpunkter av hastigheten -v?= -- ' dt som funktion av skillnaden mellan adresser lästa vid samplingstid- . punkter som är åtskilda med tidsintervall av fastlagd varaktighet, H - beräkning av böraccelerationen d$1 ) VC = -c2(f<61> + dt N 5 - mätning av accelerationen X ; 'V 5 - beräkning av skillnaden ( Yo - X), varvid motorns ström eller spänning utgör en funktion av denna skillnad.

Den enligt föreliggande uppfinning utförda hastíyhetsmätande anordningen utnyttjar den ovan i punkt 3 angivna PPíflCíP°“~ Föreliggande uppfinning hänför sig sâeldes till en anordning för mätning av ett rörligt systems hastighet relativt en inforra- - ' 1 ' ^ - . tionsbärare vars information är upotecknad i ett antal spår med 10 15 20 25 30 35 8006552-7 informationsadresserna registrerade på informationsbäraren inom ett flertal referenszoner, vilkas antal minst är lika med spåran- talet, varvid varje spår är förknippat med minst en zon, och var- vid det rörliga systemet innefattar minst ett läshuvud för läsning av informationen. Enligt uppfinningen innefattar denna anordning dels organ för att vid fastställda samplingstidpunkter bestämma den av huvudet lästa adressen, och dels organ för att vid samma tidpunk- ter beräkna systemets hastighet som funktion av skillnaden mellan adresser lästa av huvudet vid samplingstidpunktersom är åtskilda med tidsintervall av fastlagd varaktighet.

Nämnda organ för beräkning av det rörliga systemets hastighet innefattar företrädesvis: - organ för beräkning av systemets mätta hastighet som funk- tion av skillnaden mellan adresserna ADL(nT + koT) och ALD(nT) lästa av huvudet vid samplingstidpunkterna tko = nT + k°T och tn = nT, där n och ko är heltal och där dessa_samplingstidpunkter är separe- rade med till T sekunder uppgående tidsintervall; - en kompenseringsanordning för kompensering av den mätta has- tighetens vm medelfördröjning 9 relativt systemets hastighet v och avgivande en signal 2% sådan att summan (vm + X%) i huvudsak blir lika med hastigheten v; i själva verket kan det visas att den mätta hastigheten vm tid tidpunkten tk icke är lika med huvudets faktiska 0 hastighet vid tidpunkten (tk - 9); o - organ för summering av den mätta hastigheten vm och kompen- seringssignalen 7%.

Ytterligare särdrag och fördelar hos föreliggande uppfinning framgår av nedanstående, såsom exempel givna och'med hänvisning till bifogade ritning företagna beskrivning. Fig. 1a-1e åskådliggör ett föredraget exempel på informationens fördelning på ytan av ett mag- netiskt uppteckningsmedium såsom en magnetskiva. Pig. 2a-2c illu- strerar ett föredraget förfarande för inskrivning av spåradresser inom en referenszon av en magnetskivas yta. Pig. 3 är ett principiellt blockschema för den enligt uppfinningen utförda hastighetsmätningsan- ordningen som visas ingående i en anordning för förflyttning av ett rörligt system relativt en uppteckningsbärare, exempelvis av det slag I som beskrives i nämnda svenska patentansökning 8006551-9. F'g. H år i en kurva som åskådliggör hur funktionen f(E1) varierar som funktion i av adressavvikelsen 61. Pig. 5 är en kurva som visar hur det rörliga I systemets hastighet varierar som funktion av tiden. Pig. 6 är ett mer l 10 15 20 25 30 35 500-6552- 7 detaljerat blockschema för den enligt uppfinningen utförda has- tighetsmätande anordningen. Pig. 7 illustrerar den noggrannhet varmed adressen ADL. för ett spår med ordningsnumret j fastställes.

Pig. 8 åskådliggör hur den mätta medelhastigheten medelst en upp- skattad fördröjning 9 relateras till det rörliga systemets faktiska hastighet.

För förbättrad förståelse av uppbyggnad och funktion av anord- ningen för mätning av ett rörligt systems hastighet relativt en in- formationsbärare, skall med hjälp av fig. 1a-1e och fig. 2a-2c erin- ras dels om hur information är fördelad på ytan av en magnetisk upp- teckningsbärare, företrädesvis en magnetskiva (fig. 1a-1e), dels om ett föredraget sätt för skrivning av information inom en referens- zon på denna magnetskiva (fig. Za-2c).

I fig. 1a visas ytan av en magnetskíva D, som roterar i pilens F riktning och vars för registrering utnyttjade yta begränsas av cirklarna d1 och d2. Det antages att ett enda magnetiskt skrivllës- huvud SLH samverkar med denna yta. Pâ denna skiva definierar man n stycken likadana och angränsande cirkelsektorer SO, S1, Si..........

Sno-1' i två partier SAi och SDi i vilka finns registrerade spåradresserna resp. de behandlingsdata som skall behandlas av det informationsbe- handlingssystem till vilket det skivan D innehållande skivminnet hör.

Partiets SAi yta är mycket mindre än ytan av partiet SD¿. p.

F*~ 1c och 1d visar mer i detalj det sätt varpå sektorernas Q. -ön partier SAi är uppbyggda. Dessa båda figurer är förstorade vyer av partiet SAi hos den inom cirkeln C liggande sektorn S4. i Varje parti SA. av en sektor S- är u odelat i N zoner _ 1 1 P.

ZRPíO............ZRPij..........ZRPíN_1 ( där N är antalet magnetspår i skivan D). För enkelhets skull visas endast de fem första zonerna ZRPí - ZRPíu i fig. 1c och 1d.

Gränserna mellan de olika zonerna ZRPij utgöres av de mag- O netiska regístreringsspårens cirkulära axlar Axj. Till varje magnet- f. spår med ordningsnumret j och axeln Axj hör en zon ZRPíj. Till sparat med ordningsnumret 0 hör således referenszonen ZRPí0,till zonen med ordningsnumret 1 referenszonen ZRPil, osv.

Det kan erinras om att magnetiska läs- och/eller skrivhuvuden innefattar en med luftgap försedd magnetisk krets, kring vilken en lindning är anordnad. För att behandlingsdata i ett spår, vara mag- netiska axel Axj har ordningsnumret j, skall läsas med maximal pre- Sâsom tydligare framgår av fig. 1b är varje sektor Si uppdelad 10 15 20 25 30 35 NO . .w 8006552-7 cision av ett magnethuvud SLH, vilket förblir orörligt mittför detta spår under den tid som erfordras för läsningen av dessa data, är det nödvändigt att luftgapet är fullständigt centrerat med av- seende på axeln AX., som utgör gräns mellan de båda referenszonerna ZRPíj och ZPRi(j+1). Magnethuvudet SLH kan således även sägas vara beläget symmetriskt överlappande över dessa båda zoner.

För förenkling av fig. 1d är referenszonerna ZRPíj represen- terade av rektanglar. Var och en av dessa zoner innehåller adressen till det spär- tin vilket det har. såsom framgår av fig. m inne- håller zonen ZRPi0 adressen till spåret med ordningstalet O, zonen ZRPil adressen till spåret med ordningstalet 1, zonen ZRPí2 adressen till spåret med ordningstalet 2, osv.

Spârens adresser är upptecknade i en reflekterad binår kod be- nämnd Gray-kod. Beskrivning av en dylik kod återfinnes exempelvis på sid. 253-25k i en bok av H. SOUBIES-CAMY utgiven år 1961 av Editions Dunod. I fig. 1e visas ett exempel på uppteckning i Gray-kod av två successiva adresser, nämligen spåren 124 och 125.

Detta exempel illustrerar huvudegenskapen hos en Gray-kod, näm- ligen att två successiva adresserskiljersig från varandra med endast en bit. De båda i Gray-kod skrivna adresserna 120 och 125 skiljer sig sålunda med avseende på sista biten, som är 0 för spåret 12# och 1 för spåret 125.

Pig. 2a hänför sig till en referenszon ZRPíj hos en sektor Si.

Skivans D rörelseriktning anges med pilen F. Såsom beskrivas i franska parents: nr Z 439 435 befinner sig spárets adress inom ett parti PAD av detta spår, under det att resten av zonen i huvudsak innehåller information för inställning av huvudets BLH läge utefter axeln Axj för spåren med ordningstalet j.

Referenszonen ZRPi föregås av en zon Zßij benämnd blank zon eller tomzon som skiljer den från sektorns Si parti SDi innehållande behandlingsdata.

Den magnetiska flödestätheten är likformig inom zonen Zßiá och kan, såsom anges i fig. 2a, exempelvis vara negativ.

För registrering av information på en magnetskiva är det känt att i varje skivspår och parallellt med skivytan alstra en följd av små magnetiska, såsom elementara benämnda domäner (vilkas dimension är av storleksordningen några pm) av variabel längd, vilka är förde- lade över spårets hela längd och vilkas magnetiska flödestäthet är densamma men av alternerande riktning.

Referenszonens ZRPij början betecknas DZíj. Denna utgöres av 10 15 20 25 HO 80 06552W en omkastning av flödesriktningen mellan zonen Zßíj, där flödet ' är negativt, och zonens ZRPij första magnetiska domän DH1, där flödet är positivt» I det följande kommer en ändring av flödesriktningen att benämnas magnetisk övergång.

En magnetisk övergång kan vara av två olika slag, nämligen en som sägas vara positiv och en som säges vara negativ.

När skivsidan passerar förbi magnethuvudet T så att detta först passeras av en magnetisk elementardomän (vars dimensioner är av storleksordningen nâgra pm) med negativt flöde och därefter . av en domän med positivt flöde, säges motsvarande övergång vara positiv.

När magnethuvudet T däremot först passeras av en magnetisk elementardomän med positivt flöde och därefter en elementardomän med negativt flöde, sägas den magnetiska övergången vara negativ.

Det adresser innehållande partiet PAD består av m elementar- celler (tolv vid det i fig. 2a visade utföringexemplet) med samma längd L, nämligen cellerna CO, C1...........,Ck........., C11. Var- je cell innehåller an adressbit. Varje i cellen ingående adressbit Bk definieras genom närvaro eller frånvaro av en dubbel magnetisk övergång, vars första övergång T1k har motsatt tecken mot den anor; övergången Tzk. Om exempelvis den första övergången T1k är positiv (se fig. 2b) är den andra övergången Tzk negativ. Kodningen av bitarna i adressen ADE. hos spåret med ordningstalet j i en refe- renszon ZRPij väljes exempelvis på sådant sätt, att biten Bk är lika med 1 då det fdrefinns en dubbel magnetisk övergång, under det att biten är lika med 0 vid frånvaro av en dylik övergång. Denna frånva- ro ger sig tillkänna som ett líkformigt magnetiskt flöde, exempel- vis negativt, i den cell som innehåller biten med värdet noll (se fig. 2b).

I det följande används för enkelhets skull det anglosaxiska uttrycket "díbit" för att beteckna närvaro eller frånvaro av en dut- bel magnetisk övergång.

Pig. ?c återger den analogsignal som magnethuvudet SLH avger då det passeras av en cell Ck.

När biten Bk är lika med 1, är den av huvudet SLE avgivna si¿- nalen sammansatt av två analoga pulser med motsatta tecken och med amplituder som med avseende på absolutboloppen är lika och uppgår till AMP. När biten Bk avgivna spänningen noll. Såsom framgår av fig. är lika med O, förblir den av huvudet SLE 3, som representeraren (31 10 15 30 8006552-7 enligt uppfinningen utförd anordning för mätning av ett rörligt systems hastighet relativt en informationsbärare, ingår i det mo- bila eller rörliga systemet SYSMOB det magnetiska skriv/läs-huvudet SLH, som är mekaniskt fast förbundet med en vagn VA. Informations- bäraren utgöres av skivan D. _ Den enligt uppfinningen utförda hastighetsmätande anordningen ingår i en konstruktion som utnyttjar ett förfarande för förflytt- ning av det rörliga systemet SYSMOB relativt skivan D, vilket för- farande har till syfte att i ett enda steg och på minsta möjliga tid flytta magnethuvudet SLH från ett utgângsspår A till ett uppsökt spår B med adressen ADf. Huvudets SLH rörelse är bestämd av den olinjära, andra ordningens differentialekvation (1) som i likhet med storheterna f( 51), 51 och C2 definierats ovan.

Sätt 52 = d E1/dt = -v, där v är huvudets SLH hastighet, och az 61/af2 = - a” , där a” är nuvuaets sLH acceleration. förfarandet för förflyttning av det rörliga systemet SYSHOB Ca: relativt skivan D består av följande operationer: 1 - adressen ADLj bestämmes och avvikelsen 51 beräknas vid fastlagda samplingstidpunkter, som är regelbundet fördelade i tiden.

Tidsintervallet mellan dessa samplingstider uppgår till T sekunder. 2 - vid samma samplingstider bestämmas värdet på motsvarande funktion f( 61). Denna funktion är i förväg helt känd. 3 - vid samma samplingstider beräknas hastigheten v som funk- tion av skillnaden ADL(nT + kOT) - ADL(nT) mellan de vid tidpunkter- na tn = nT och tko = nT + koT lästa adresserna, där n och ko är hel- tal.

U - beräkning sker av storleken av börstorheten *wc/GQ = f<¿1fi))- v = f (51) +52 5 - accelerationen Y mätas och divideras med CZ. 6 - beräkning sker av skillnaden < v? - èfkn/cz = A 7 - spolen i den elektrodynamiska motorn ML matas med en spän- ning vars De väsentligaste elementen i den för systemets SYSHOB förflytt- tecken beror pâ nyssnämnda skillnads tecken. ning inrättade anordningen utgöres av (se fig. 3); - den elektrodynamiska motorn HL; - en adresskrets ADR som avger adressen ADf; - en subtraherare SUB som avger storheten 81; - en generator GF för alstring av funktionen f( 51); “so 10 5 20 25 35 HO annas-uses? 10 ~ den enligt uppfinningen utförda hastighetsmätande anord- ningen hMÄT som fastställer storheten 82 = -v; ~ en adderare/komparator ADKOMQvsom jämför böraccelerationen Ye och den uppmätta accelerationen ä", av vilka den sistnämnda är proportionell mot strömstyrkan i motorn ML; - en generator MATN för matning av en spänning till motorns ML lindning.

Den i enlighet med uppfinningen utförda hastighetsmätande an- ordningen HMÄT innefattar: - en adressbestämningskrets ADRKR för den lästa adressen ADLj; - en hastighetsberäknande krets HBER för bestämning av den mätta hastigheten vm; ~ en fördröjningskompenseringskrets KOMP för kompensering av den uppskattade medelfördröjningen 9 hos den mätta hastigheten vm relativt huvudets SLE faktiska hastighet v; - en adderare ADD.

För adressbestämningskretsen ADRKR gäller att; a) den mottager analogsignalen ST avgiven av det magnetiska skriv/läs-huvudet SLH när de i en zons ZRPij parti PAD befintliga dibitarna passerar framför huvudet; denna signal ST utgöres av en följd analoga pulser; I b) den omvandlar denna följd till logikpulser som utgör den i Gray-kod uttryckta adressen ADGj till det till referenszonen Z?Fí¿ hörande spåret med ordningsnumret j; c) den omvandlar därefter adressen ADGj till en adress ADLj uttryckt i viktad binärkod av det slag som beskrives i nämnda bok av H. SOUBIES-CAMY; d) den avger via parallella banor och med en samplings~ frekvens F = 1/T~adressen ADLj till subtraheraren SUB och hastig- hetsbestämningskretsen HBER, där samplingsperioden T är lika med tiden mellan passagerna av tvâ partier PAD hörande till två efter varandra följande referenszoner ZRPij och ZRP(i+1)j i ett och samma spår av ordningen j. Man kan med andra ord säga att adresserna ADLÜ avges av kretsen ADRKR var T:e sekund.

Hastighetsberäkningskretsen HBER bestämmer den uppmätta has- tigheten v på följande sätt. m _ Antag att de av adressbestämningskretsen ADRKR vid tidpunkterna tn = nT och tko = nT + k°T avgivna, lästa adresserna ADLÅ är ADL(nt) och ADL(nT + koT).

Härvid har man ADL(nT + kOT) - ADL(nT) = lq, där 1 är ett hel- 10 20 25 30 35 HO __....-....._...4..___-..., ...._..........-..... H _.. 11 3006552-*7 tal och q ett avstånd svarande mot en bråkdel av spårbredden.

Skivans samtliga spår har i huvudsak samma bredd lp (se fíg. 1d och fig. 7), varför gäller q = f x lp med 0 < f < 1. Storheten q representerar den noggrannhet varmed adressen bestämmes, vid detta utföringsexempel är q således lika med halva spârbredden, dvs. 0,5 lp. Detta innebär med andra ord att vid läsning av en adress ADLÉ svarande mot ett spår av ordningen j så är huvudet SLH inställt mittför detta spår på ett halv spår när.

Storheten lq representerar således den av huvudet SLH tillryg- galagda distansen under en tidsperiod lika med (ko x T) sekunder.

Beräkningskretsen HBER bestämmer den uppmätta hastigheten vn i enlighet med formeln vm = lq/koT. Denna hastigeht är en signal som med ändrat tecken överföres i analog form till adderaren ADD.

Av skäl som förklaras mer detaljerat nedan kan det visas att den beräknade mätta hastigheten vid tidpunkten tko = (nT + koT) icke är lika med magnethuvudets SLU faktiska hastighet i detta ögonblick utan i stället lika med huvudets hastighet i tidpunkten (nT +l%T)-9 där 9 är lika med (ko + 1) T/2 och benämnas uppskattad medelfördröj- ning.

Kretsen KOMP är inrättad att kompensera för den uppskattade medelfördröjningens G inverkan på mätningen av hastigheten vm. Kret- sen tillföres signalen Y och avger en kompenseringssignal YF. Om storheten vm + Y? = V benämnas uppskattad hastighet och om zàv be- tecknar hastighetsavvikelsen v - V = v - vm - çæ, är kompenserings- kretsens KOMP egenskaper sådana att avvikelsen ¿Lv blir minimal eller t.o.m. noll, och således kan den uppskattade hastigheten v sägas va- ra så gott som lika med magnethuvudets SLU faktiska hastighet.

N Det kan visas att detta resultat erhålles för ett värde Y? = k'x G, där G överföringsfunktionen för kompenseringskretsen KOHP, som företrädesvis utgöres av ett filter.

Signalen V? är en analogsignal som med omkastat tecken matas till adderaren ADD. Vid dennas utgång erhålles den analoga signalen -(¶n+ XF) = -Ü som överföres till adderaren/komparatorn ADKOHP.

Subtraheraren SUB tillföres adressen ADL. och spàrets E adress ADf. Den sistnämnda erhålles från adresskretsen ADR i det databehand- lingssystem där skivminnet med skivan D ingår. Denna adress är ut- tryckt i samma viktade binärkod som adressen ADLj.

Subtraheraren SUB beräknar adressavvikelsen E1 = ADf - ADLj.

Det är uppenbart att subtraheraren SUB, som mottager en ny adress AHL] var T:esekund beräknar ett nytt värde på 51 var Tze sekund. Adress- -...._.-.- _, _ _... __* n 10 15 20 25 30 35 8-0 065.52* 7 12 avvikelsen 81 överföres till funktionsgeneratorn GF, som till adderaren/kcmparatorn ADKOMP avger det värde på den Olinjära funk- tionen f(E'1) som svarar mot det av generatorn mottagna värdet på 61.

Värdet på f( 51) överföres i form av en analogsignal.

Fig. 4 är ett exempel på en kurva som visar hur f( 51) varie- rar som funktion av adressavvikelsen 51. Det framgår att funktionens f( 51) variation är mycket stor för små värden på 51 (dvs. derivatan df(E 1)/dä 1 är stor) och betydligt mindre för stora värden på 61 (liten derivata).

Adderaren/komparatorn ADKOMP mottager dels signalernafw%1+'X%) och f( 51), som i själva verket utgör böraccelerationen Ü; eftersom H81) - (vm +33.) = H61) - v = f<61> +62 = - 63/02 :àfc/cz, dels en signal ga/C2 erhållen från den mätta accelerationen å'= - S3 ut- görande en storhet som är proportionell mot den i motorns HL lindning flytande strömmen i. För att mäta §'år det tillfyllest att mäta ström- men i denna lindning såsom beskrivas i svenska patentansökningen 8006551-9. Vid adderarens/komparatorns ADKOMP utgång erhålles signalen ( Ye - ç)/C2 = (ga - E3)/C2 =A( åa/Cz) som styr strömmatningsgene- ratorn HATN.

Om 1l( 63/C2) är positiv avger generatorn MATN spänningen -U0 till den linjära, elektrodynamiska motorns ML lindning.

Pig. 5 visar hur det rörliga systemets SYSMOB hastighet för- löper under dettas förflyttning mellan spåren A och B.

Av fig. 5 framgår att hastighetskurvan Iz mellan punkterna A och B (svarande mot spåren A och B), dvs. mellan tidpunkterna tA och tB, i huvudsak har exponentiell form och att hastigheten för- blir mindre än en hastighet VM. För tillräckligt stora värden på 51 kan man uppskatta att det för varje abskissapunkt 21í (se även fig.

H) gäller att f(¿1) = a + N G1 (2) där u==df(E 1)/då 1 och är mycket liten. Det framgår således att det rörliga systemets förflyttning styrs av differentialekvation av formen 52 + 1/C2 d.E2/dt = konstant (3) vars lösning är av typen az = 31 <1 - efczt) (u) Mellan spåren A och C kan det rörliea systemets SYSHOB hastighet med andra ord sägas vara hastighetsreglerat.

När huvudet SLU närmar sig spåret B (mycket små adressavvikcl- ser 21) är approximationen i ekv. (2) icke längre giltig utan systemet a' .._~ 10 20 30 UO 13 8006552-7 BYSHOB undergfir en reglering som definieras av den tidigare nïmnda, olinjära diffcrentialekvationen (1) av andra graden.

Det rörliga systemets SYSMOB hastighetskusua utgöres således efter punkten C (tidpunkten tc) av kurvan F ; systemet SYSHOB sägas således följa en bana svarande mot tidigare nämnda differentialekva- tion (1).

I fig. 5 visas även hur hastighetskurvan varierar som funktion av tiden när huvudet SLH förflyttar sig mellan ett spår A' och spåret B, mellan vilka avståndet är större än mellan spåren A och B. Hastig- hetens variation ges härvid av kurvan r'1 (mellan punkterna A' och C') och av kurvan r'è (mellan punkterna C' och B).

Såsom framgår av fig. 6 innefattar adressbestämningskretsen ADRKR: - en tröskelkrets GS; - ett kodomvandlingsregister KODOHV; _ _- en samplingsgenerator SAHPL som avger samplinqspulser var Tze sekund och som således definierar samplingstidpunkterna.

Tröskelkretsen GS tillföras signalen ST och omvandlar de i cen- na signal ingående analoga pulserna till en följd logiska pulser med hjälp av två trösklar S1 och S2. Antages AMF vara lika med absolutbe- loppet av medelamplituden för de av huvudet SLU avgivna, mot 1-bitar svarande signalerna (dvs. förekomst av dubhelövergång, se fig. 2), 521- ler vid en föredragen utföringsform av uppfinningen S1 = 0,25 x AMP (5) S2 = 0,75 x AHP (5') Den av tröskelkretsen företagna bestïmninfen av bítvärdena sker härvid på följande sätt (se fig. 7).

Betrakta tvâ angränsande referenszoner ZRPij och ZRPí(J+1), varvid de i dessa zoners partier PAD skrivna adresserna till motsvaran- de spår är ADB resp. ADEj+1, och betrakta två celler av samma ren; k inom dessa båda zoner, nämligen cellerna Ckj och Ck(j+1). De mot des- sa båda celler svarande bitarna är Bkj resp. Bk att adresserna ADEj och ADEj+1 är skrivna i Gray-kod föreligger tre fall. §all_l: bitarna Bkj och Bk(j+1) är noll. Signalens ST spänning är noll och understiger således tröskeln S1. Kretsen GS avger härvid en signal lika med "logisk nolla" oberoende av vilken stïllníng mag- nethuvudet SLE intar under sin förflyttning från läget POS1 ~ där dess luftgap är beläget mittför zonen ZRPíj (se fig. 7, i vilken luft- gapet representeras av en rektangel vars längd betydligt överskrider 10 15 20 30 35 89065524 7 1U dess bredd) ~ till läget POS3 där luftgapet ligger ovanför zonen zRPi(j+1 vid vilket läge det symmetriskt överlappar dessa båda zoner, dvs. ), under vilken förflyttning huvudet passerar läget POS2, det är centrerat med avseende på axeln Axj hos spåret av ordningen j.

Fall 2: De bada bitarna Bkj och Bk(j+1) nalens ST spänning har en positiv och en negativ amplitud med abso- är lika med ett. Sig- lutvärdet AMP, dvs. överstigande S2. Kretsen GS avger således en signal lika med "logisk etta" oberoende av vilken ställning huvudet SLH intar mellan lägena POS1 och POS3 (se fig. 7).

Fall 3: biten Bkj antages vara noll och biten Bk(j+1) ett.

De båda adresserna ADEš och ADEj+1 endast en bit, och detta tredje fall inträffar således efldäsïför en bit av samma rang hörande till två angränsande referenszoner. skiljer sig från varandra med Betrakta förloppet av absolutvärdet av signalens ST amplitud (se fig. 8). Distansen mellan lägena P081 och POS3 är lika med en zons ZRPi¿ bredd, som själv är lika med ett spåra bredd lp. Denna distans lp benämnes även "steg" mellan spåren. När huvudet SLE förflyttar sig kontinuerligt mellan läget POS1 och läget POS3 är det uppenbart att absolutvärdet av signalamplituden varierar kontinuerligt från O till 100 % av AHP. I detta tredje fall säges signalen ST vara tve- tydig och motsvara en "tvetydighetsbit". Tvetydigheten varierar som funktion av det av huvudet SLH intagna länet x mellan lägena POS1 och POS3. Antag att motsvarande amplitud är A(x). Det finses att cm x är mindre än lp/H så är A(x) mindre än 0,25 AMP = S1.

Om x överstiger 3 lp/H är det å andra sidan uppenbart att A(x) är större än_O,75 AMF = S2.

Om slutligen A(X) ligger mellan S1 och S2, dvs. mellan 0,25 AMF och 0,75 AHP, har man att lp/U-4 x-<-3 lp/U.

Tröskelkretsen GS avger en i Gray~kod läst adress, nämligen ADGj eller ADGj+1. Kodomvandlingsrefiistret KODOHV, som styrs av samplingsgeneratorn SMPL, mottager från tröskelkretsen CS, med en frekvens 1/T lika med frekvensen hos de av generatorn GEN avgivna samplingspulserna,de i Gray-kod lästa adresserna ADGj och omvandlar dem till viktad binärkod. Registret KODOMV avger således var Tze sekund och över parallella banor adressen ADLj uttryckt i viktad binärkod. Denna adress matas till subtraheraren SUB och till hastig- hetsberäkningskretsen HBER. Efter omvandling av den i Gray-kod lästa adressen ADGÛ till en adress ADLj i viktad binïrkod definierar man en binür vikt a_l(j) för vilken gäller 10 15 20 8006552*7 15 om x <.1p/H och x >-3 lp/H 1 :à a-1(j) : O A(x)-< 0,25 AMP och A(x) > 0,75 AMF, (6) och om lp/U 4 x < 3 lp/H i ä_1(j) :1 0,25 AMP< A(X) < 0,75 AMF Det är känt att en godtycklig position av huvudet SLH rela- tivt tillhörande skivsida kan representeras av en i halvsteg (halva spârbredden) kvantiserad adress. Om ordningstalet j antages vara 12U, och om x således intaga position 12%. Om x >-3 lp/U, dvs. om A(x) är större än S2, intager huvudet SLH position 125. Om lp/H är mindre än x som själv är mindre än 3 lp/H säges huvudet intaga position 12H + 1/2.

Under dessa förhållanden uttryckas huvudets SLE position Anti = a_1z'1 + a°z° + a12“1+ .... anz“ a1,a2...........an e -f o,1f <7) och där vikren 2'1 = ip/2 Om såsom beskrivits ovan den av huvudet SLU slutligen intagna där ställningen är sådan, att huvudet ligger symmetriskt ovanför den magnetiska axeln Axf för spåret med adressen ADf gäller -1 _ O Il ADf - 1-2 + ad(f)2 + .............an(f)2 varvid aocf), a1(f), ..........an(f> tillhör { o,1} Man kan i binär form beräkna avvikelsen 61 = ADf - ADL uttryckt i halvsteg på följande sätt. n 1 ~ o r' . 1 « F. fä = 51_1(3).L + E1O(J)-2 + c11(3)2 + ...f1n(3)2 där r , f h e1i<3) é ¿o,1§ <9) Noggrannheten vid fastställandet av huvudets position och avvikelse 51 uppgår till lp/2 = q.

Hastighetsberäkningskretsen HBER innefattar (se fig. 6): - ett cykliskt minne CH - en subtraherare-dividerare SUBDIV - en hållkrets HÅLL - en digital/analog-omvandlare D/A Minnet CH tillföres var Tze sekund den vid tidpunkten nT + kOT lästa adressen ADL(nT + koT) och avger vid tidpunkten nT 10 15 30 800265 52* 7 16 adressen ADL(nT) till subtraheraren-divideraren SUBDIV. Till den senare matas även adressen ADL(nT + koT). Det cykliska minnet lag- rar värdena för alla adresser lästa mellan tidpunkterna nT och nT + koT, dvs. adresserna ADL(nT), ADL(nT + T), ADL(nT + 2T),........ _ ..ADL(nT + koT).

Subtraheraren-divideraren SUBDIV beräknar hastigheten vm nom att bestämma skillnaden ADL(nT + k°T) - ADL(nT) och dividera denna med storheten k0T (dessa operationer utföres vid varje samp- se- lingstidpunkt, dvs. var Tze sekund).

Hållkretsen HÅLL kvarhåller värdet på vm = ADL(nT + kOT) - - ADL(nT)/koT under ett till T sekunder uppgående tidsíntervall.

Fastställandet av den uppskattade medelfördröjningsn 9 illu- streras i fig. 8 och baserar på följande princip. Det tidsintervall som åtskiljer tidpunkterna nT och nT + koT från varandra, dvs. intervallet koT, är tillräckligt kort (några millisekunder) för att tids- huvudets SLH faktiska hastighet under detta intervall skall kunna Detta motsvaras av anses variera som en linjär funktion av tiden. kurvan få i fig. 8. Tidpunkterna nT, nT + T, nT + 2T, nT + 3T, nT + + uT, nT + 5T, nT + ST, etc..... betecknas to, t1, t2, ts, tu, ts, t etc.... och ko antages vara lika med H.

Vid tidpunkten tu beräknar subtraheraren-divíderaren SUBDIV storheten vm1 = [ADL(nT + HT) - ADL(nTfl/HT. Denna storhet kvarhâl- les av hâllkretsen HÅLL under T sekunder, dvs. mellan tidpunkterna + ST) - 6 tu och ts. Vid tidpunkten ts beräknas storheten [ADL(nT - ADL(nT + Tfl/uT = vmz som kvarhålles i T sekunder mellan tidpunkter- na ts och tß. Vid tidpunkten ts beräknas på motsvarande sätt ster- heten vm3 = [ADL(nT + GT) ~ ADL(nT + 2T)]/HT som kvarhâlles under T sekunder mellan tidpunkterna ts och ts. Storheternn vm1, vmg, vma representerar således de uppmätta hastigheterna vid tidpunkterna tu, t5, ts. Det är uppenbart att bestämningen av den uppmätta has- tigheten vm både vid tidpunkter före tu och efter ts sker på samma sätt som det nyss beskrivna. Den kurva som visar hur den måtta has~ tigheten vm varierar som funktion av tiden utgöres av kurvan Få.

Nedelhastighetens 7% variation representeras av kurvan Fk.

Till följd av den reella hastighetewsv linjära förlopp som funktion av tiden, är det uppenbart att den vid tidpunàterni t1, tz, t t etc....... mätta hastigheten v är lika med den reella U' 5* m hastigheten v vid tidpunkten nT + koT/2 (se fig. 8 och jämför därvid kurvorna Th och Tš). Således är den tid tidpunkten tu mätta hastig- 10 15 20 25 8006552-7 17 heten lika med den reella hastigheten vid tidpunkten tz där tz - = (tu + to)/2 = to + (tu ~ to)/2 = to + koT/2 = to + 2T.

Detta beror på det faktum att när hastigheten ändrar sig lin- järt med tiden så kommer medelhastigheten mellan två fastlagda tid- punkter att vara lika med den hastighet som uppmätes mitt i det in- tervall som sträcker sig mellan dessa båda tidpunkter. Eftersom vär- det pâ medelhastigheten vm kvarhålles under T sekunder framgår det tydligt vid studium av fig. 8 att den uppskattade medelfërdröjningen e lika med kor/z + 'r/z = (ko + 1) 'r/z.

Det optimala värdet på ko bestämmas på följande sätt.

Det är känt att vm = lq/k°T och att noggrannheten vid stor- hetens lq bestämning uppgår till q. Härav följer att det vid bestäm- ningen av den mätta hastigheten vm förefinns ett fel som benämnas "kvantíseringsfel" och som uppgår till q/kaT. Till detta kvantise~ ringsfel skall adderas ett fel S9 beroende på den uppskattade me- aelfövaröjningen e = (ko + wr/z. Man har åre! = IH- e (i själva verket gäller Y= dv/dt dvs. dv = %'dt). Definieras en funktion Q = S + Se framgår det vid derivering av denna funktion att det finns ett värde ko = 1/T x V Zq/l¥'I som minimerar denna funktion Q. Vid det här beskrivna utföringsexemplet finner man kø = 4.

Den mätta hastigheten vm, uttryckt i binär form medelst en grupp logiksignaler, omvandlas av digital/analog-omvandlaren D/A till en analogsignal. Denna signal, likaledes benämnd vm, matas med omkastat tecken till adderaren ADD.

Claims (5)

80065 52* 7 18 Patentkrav

1. Anordning för mätning av en rörlig enhets hastighet relativt en informationsbärare, vars information är upptecknad i ett antal spår med informationsadresserna registrerade på in- formationsbäraren inom ett flertal referenszoner, vilkas antal minst är lika med spàrantalet, varvid varje spår är förknippat med minst en zon och varvid det rörliga systemet innefattar minst ett läshuvud för läsning av informationen, varvid anordningen innefattar dels Organ (ADRKR) för att vid fastställda samplinga- tidpunkter bestämma den av huvudet lästa adressen, dels organ (HMÅT) för att vid samma tidpunkter beräkna systemets hastighet (v) som funktion av skillnaden mellan adresser lästa av huvudet vid samplingstídpunkter som är åtskilda med tidsintervall av fastlagd varaktighet, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda organ (HMÃT) för beräkning av det rörliga systemets hastighet (v) innefattar dels organ (HBER) för beräkning av systemets mätta hastighet (vm) som funktion av skillnaden mellan adresserna ADL(nT + k°T) och ADL(nT) lästa av huvudet vid samplingstid- punkterna tko = nT + k°T och tn = nT, där n och k är heltal och där dessa samplingstidpunkter är separerade med till T sekunder uppgående tidsintervall, dels en kompenseringsanordning (KOMP) för kompensering av den måtta hastighetens (vm) uppskattade medelfördröjning (9) relativt systemets hastighet (v) och av- givande en kompenseringssignal (XF), och dels organ (ADD), som tillföres den mätta hastigheten (vm) och nämnda kompenserings- signal ({%) och summerar dessa så att summan (vm + Kg) i huvud- sak blir lika med det rörliga systemets reella hastighet.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda hastighetsberäknande organ (HBER) innefattar organ (CM) för lagring av adresserna ADL(nT + k°T) och ADL(nT), samt organ (SUBDIV) för beräkning av skillnaden mellan nämnda adres- ser och dividering med k°T i och för erhållande av den mätta hastigheten (vml.

3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att kompenseringsanordningen (KOMP) tillföres den upp- mätta accelerationen Ü och utgöres av ett filter, vars över- föringsfunktion G är sådan att ç x G är lika med nämnda kompen- seringssignal (gg).

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e- /9 8006552-7 t e c k n a d av att spårens adresser är registrerade på upp- teckníngsbäraren i en första binärkod, samt av att nämnda organ (ADRKR) för bestämning av den av huvudet lästa adressen inne- fattar: dels en tröskelkrets (GS) som omvandlar den av läs- huvudet avgivna analoga pulsföljden till en följd av logiska pulser som bildar adressen (ADGJ uttryckt i nämnda första binär- kod, dels ett kodomvandlíngsregister (KODOMV) som omvandlar den i den första binärkoden uttryckta adressen (ADGj) till en i en andra binärkod uttryckt adress (ADLj), och dels en samplings- generator som avger smplingspulser vilka möjliggör fastläggande av samplingstidpunkterna och vilka styr kodomvandlíngsregistret (KODOMV) så att detta vid samma tidpunkter avger de i den andra binärkoden uttryckta adresserna till nämnda organ (HBER) för beräkning av den mätta hastigheten (vm).

5. Anordning enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att den mätta hastigheten, uttryckt i binär form och avgiven av nämnda hastighetsberäknande organ (HBER) i form av en grupp logiksignaler, omvandlas till en till de summerande organen (ADD) matad analogsignal.