DE2013466B2

DE2013466B2 - Kopfradservoanordnung

Info

Publication number: DE2013466B2
Application number: DE19702013466
Authority: DE
Inventors: Koichi Berlin; Horii Masaru Haddonfield; N.J. Sadashige (V.StA.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-03-21
Filing date: 1970-03-20
Publication date: 1973-04-05
Also published as: DE2013466C3; DE2013466A1; JPS4918806B1; FR2039720A5; GB1301094A; US3611096A; CA924414A; NL7004035A

Description

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Die Erfindung betrilTt eine Kopfradservoanordnung mit einer Vergleichsschaltung, der ein die Phase und Frequenz der Kopfraddrcluing wiedergebendes Drehzalilsignal und en Bezugssignal zugeführt wird und die aus deren Differenz ein Fehlersigna! zur Korrektur der Kopl'raddrehung erzeugt, ferner mit einer Stcuersignalerzeugungsschaltung. welcher das Fchlersignal und ein aus dem Bezugssignal abgeleitetes Signal zugeführt wird und welche eine Mehrzahl komplementärer Ai/sgangssignalpaarc bildet, die eine vorbestimmte Phasenfolge gegeneinander und gegenüber dem Bezugssignal haben und mittels einer Auswahlschaltung wahlweise einem das Kopfrad antreibenden Mehrphasenmotor derart zugeführt werden, daß der Motor zur Drehzahlregelung bei entsprechender Auswahl der Phasenfolge ein in bzw. gegen seine Drehrichtung wirkendes Drehmoment erzeugt.

Bei Magnetbandgeräten gibt es zwei übliche Systeme zum Regeln der Drehzahl und Phase eines Kopfradmotors. Eines der Systeme regelt den Lauf des Kopfrads nach Frequenz- und oder Phasen-Modulationsprinzipien. Hierbei läuft der Kopfradmotor mit synchroner Geschwindigkeit und ist normalerweise ein gewöhnlicher 3-Phascn-Hysteresis-Synchronmotor. Das Frequenz- und/oder P!;u»enmodulationssystem arbeitet mit einem Oszillator mit einer ihm eigenen Mutelfrequenz, beispielsweise von 240 Hz. Die Frequenz des Oszillators wird um diese Mittelfrequenz moduliert, und der Oszillator zeigt Frequenzschwankungen, die zum Variieren der Motordrehzahl ausgenutzt werden können, da die Ausgangsspannung des Oszillators gewöhnlich an zwei oder drei Leistungsverstärker angeschlossen ist. von denen jeder eine der Phasen des Motors speist.

Einer der bei den Frequenz- und oder Phasenmodulationssystemen auftretenden Nachteile ist, daß der 3-Phasen-Synchronmotor ständig volle Leistung aufnimmt, selbst unter optimalen Laufbedingungen bei korrekter Drehzahl und Phase. Wegen der hohen Leistungsaufnahme erwärmt sich der Motor, und der sich einstellende Temperaturanstieg führt zu plötzlichen Veränderungen in der Kopfradanordnung, die gewöhnlich sehr nahe am Kopfradmotor angeordnet ist. Solche Ternperatureffekte führen zu geometrischen Verzerrungen der aufgenommenen Wellenformen und sind für eine gute Aufzeichnung und Wiedergabe störend.

Ein weiterer Nachteil ist, daß meistens Hysteresis-Motoren verwendet werden, die leicht zum Pendeln neigen. Sie pendeln gewöhnlich in einer vom Trägheitsmoment und dem Därnpfungskoeffizient des rotierenden Systems abhängigen Frequenz, die im allgemeinen im Bereich von einigen Hertz liegt. Das Pendeln wird gewöhnlich durch die Verwendung einer Servosehleiie beherrscht, die diese Erscheinung kompensiert. Die Verstärkungs- und Phasencharakteristiken einer solchen Schleife sind kritisch und müssen sorgfältig eingestellt werden. Sind die Verstärkungsund Phasencharakteristiken nicht auf ihre jeweiligen richtigen Pegel eingestellt, so wird die Schleife unstabil und bringt den Motor zum Taumeln.

Zur Vermeidung der Schwierigkeiten mit dem beschriebenen Frequenzmodulationssystem kann ein Amplituden- oder Leistungsmodulationssystem verwendet werden. Hierbei läuft der Motor asynchron mit Schlupf. Während dieser Betriebsweise wird eben so viel Leistung verbraucht, als der Motor für die Reibung und die Vcntilationsvcrluste benötigt, um seine erforderte Drehzahl und Phase aufrechtzuerhalten. Die eingespeiste Leistung reicht also gerade aus. damit der Motor seine Funktion ordnungsgemäß erfüllen kann und die Kopfradanordnung mit der nötigen Drehzahl und Phase antreibt. Bei dieser Betriebsweise ergibt sich nur eine geringfügige Erwärmung des Motors, und die im Zusammenhang mit dem Frcqucnzmodulationssystem beschriebenen thermischen Effekte sind erheblich vermindert.

Trotz dieser Verbesserungen treten jedoch noch Nachteile auf, dadurch, daß die Servosteuerung der Drehzahl und der Phase des Kopfrads cinsinnig ist. Das bedeutet, daß die Leistungszufuhr zum Kopfrad-

motor über den stationären Zustand hinaus erhöht wird, wenn eine Beschleunigung des Kopfrads gefordert wird. 1st es jedoch notwendig, das Kopfrad zu verlangsamen, so wird die Leistungszufuhr zum Motor vermindert oder vollkommen abgeschaltet. Das Maß der Verzögerung hängt also von der Höhe der äußeren Reibung, der Bremsung durch die Lüftung und anderen mit dem Antriebsmotor verbundenen Verlustelementen ab.

Andererseits ist aus der österreichischen Patentschrift 237 343 eine Servoanordnung mit einer Drehfeldsteuerung des Bandmotors bekannt, bei welcher der Motor nicht nur durch das normal umlaufende Drehfeld beschleunigt, sondern durch eine Umkehr der Drehfeldrichtung auch gebremst werden kann. Die Umkehr der Drehfeldrichtung erfolgt unter Zuhilfenahme einer zusätzlichen Wicklung des Motors. D'e dem Motor zugeführte Energie wird über die Höhe der ihm zugeführten Spannung verändert.

Ferner ist aus der britischen Patentschrift 949212 ein Kopfradmotorantrieb bekannt, bei welchem mit Hilfe eines GleichspannungsfehlersLnals aer Arbeitspiinkt einer Röhre verschoben wird, deren Steuergitter ein Sägezahnsignal zugeführt wird. An der Anode dieser Röhre erscheinen impulse, deren Phasenlage durch die jeweilige Größe des Fehlersignals bestimmt ist. Mit Hilfe dieser Impulse wird eine weitere, als C-Verstärker arbeitende Röhre angesteuert, in deren Anodenkreis ein Schwingkreis liegt. Die Phasenlage der Schwingungen dieses Schwingkreises wird durch die Phasenlage der Ansteuerimpulse bestimmt und !längt somit ebenfalls von der Größe der Fehlerspannung ab. Durch Frequenzvervielfachung dieser Wechselspannung wird die Antriebsspannung für den Bandmotor gewonnen, dessen Drehbewegung sich in ihrer Phase durch das Fehlersignal korrigieren läßt.

Ein Servosystem, bei welchem der Kopfradmotor ebenfalls mit Hilfe eines Vergleichs eines drehzahlabhänrn'gen Signals mit einem Bezugssignal gesteuert wird, ist auch aus der Zeitschrift »Funkschau«, 1968, Heft 7, S. 187 bis 190 bekannt. Hier wird ein Sollwertsignal, welches durch das Bezugssignal dargestellt wird, mit einem Istwertsignal, welches aus der Kopfraddrehung bzw. dem Bandvorschub abgeleitet wird, verglichen, wobei aus diesem Vergleich ein Fehlersignal zur Korrektur der Drehzahl und Phase des Kopfradmotors gewonnen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Servot.nordnung, welche eine wesentlich genauere und in engeren Toleranzen einzuhaltende Phasenregelung der Kopfraddrehung ermöglicht, als es beim Stande der Technik der Fall ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Kopfradservoanordnung mit einer Vergleichsschaltung, der ein die Phase und Frequenz der Kopfraddrehung wiedergebendes Drehzahlsignal und ein Be/iigssignal zugeführt wird und die aus deren DilTerci ein Fehlersignal zur Korrektur der Kopfraddrehung erzeugt, ferner mit einer Sleuersignalerzeugungssehnltiirig, welcher das FeIilersignal und ein aus dem Bczugssignal abgeleitetes Signal zugeführt wird und welche eine Mehrzahl komplementärer Ausgangssignalpaare bildet, die dnc vorbcstimmte Phasenfolge gegeneinander und icgciiiiber dem Bezugssignal haben und mittels einer Auswahlschaltung wahlweise einem das Kopfrad anreibenden Melirphasenmotor derart zugeführt wer-.len. daß der Motor zur Drehzahlregelung bei entsprechender Ausv./hl der Phasenfolge ein in bzw. gegen seine Drehrichtung wirkendes Drehmoment ei zeugt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß di Steuersignalerzeugungsschaltung einen Impulsbreiten modulator enthält, der unter Steuerung durch da Fehlersignal die Breite der Ausgangssignalpaan moduliert, und daß eine Steuerschaltung zur Steue rung der Auswahlschaltung derart in Ablringigkei von der Breite der Ausgangssignalpaare vorgeschei ist. daß diese je nachdem, ob die Breite der Steuer

ίο signale größer oder kleiner als ein Bezugswert ist Ausgangssignale zur Steuerung des Motors für di eine oder andere Drehmomentrichtung auswählt.

Hierbei wird die dem Bandmotor zugeführte Energie nicht über die Größe seiner Speisespannung, sondem über die Breite von Speisespannungsimpulser bestimmt. Oberhalb eines bestimmten Impulsbreitenbezugswertes wird dabei ein Beschleunigiingsmoment unterhalb dieses Wertes ein Bremsmoment für den Bandmotor erzeugt. Die Erzeugung eines Steuer signals für diesen Motora- :rieb erfolgt mit Hilfe einei speziellen Steuerschaltung, welche die Breite dei Speisespaniiungsimpulse abfühlt und mit dem Bezugswert vergleicht und aus diesem Vergleich das Steuersignal gewinnt. Die Drehmomentumkehr wird somit in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Leistung bewirkt, so daß sich eine kontinuierliche und sehr feinfühlige, in genauen und engen Toleranzen einzuhaltende Phasenregelung der Kopfraddrehung erreichen läßt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Blockschaltplan eines erfindungsgemäßen Servosystems,

F i g. 2 Diagramme von Impulsfolgen /ur Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Fig. i zeigt ein die Erfindung beinhaltendes Aufzcichnungs- und Wiedergabegerät in vereinfachter Form. Ein Aufnahmemedium 2 wird durch das Zusammenwirken eines Antriebszyiinders 4 und einer Andrückrolle 6 befördert. Das Aufnahmemedium 2 kann als endlose Schleife angeordnet sein oder von einer Ablaufspule zu einer Aufwickelspule (nicht dargestellt) laufen. Ein Kopfrad 8 ist in einer zur Laufrichtung des Aufnahmemediums 2 senkrechten Ebene drehbar angeordnet. Das Kopfrad 8 hat zweckmäßigerweisc an seinem Umfang verteilte Magnetköpfe 10, die ihrerseits am Aufnahmemedium 2 angreifen und in zeitlicher Folge die Breit" des AuI-nahmemediums 2 übertasten. Die aufgenommenen ■.:nd durch die Magnetköpfe 10 vom Aufnahmemedium 2 abgenommenen Signale werden von einer Aufnahme- und Abspielschaltung 12 weiterverarbeitct.

Mit dem Kopfrad 8 ist ein Motor 14 gekoppelt, der für dessen gesteuerte Umdrehung sorgt. Der Motor 14 ist zweckmäßigerweise ein Mehrphasen-Synchronmotor, der unter dem Einfluß einer gesteuerten Ericgerleistung mit einer Drehzahl läuft, die wesentlich unterhalb seiner entwurfsgemäßen synchronen Drehzahl liegt. Dieser hohe Schlupf vermindert die Tendenz des Motors zum außermittigen Betrieb.

Der Motor 14 treibt gemeinsam mit dom Kopfrad 8 ein Ton rad 16 an. Das Ton rad 16 kann i\u> magnetisch aufnahmefähigem Material bestehen und eine Nut oder Öffnung enthalten. Jedesmal, wenn die Nut an einem Fühler 18 vorbeilüufi. wird r>in ln-miik

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erzeugt. In dieser oder einer ähnlichen Weise wird denen eine als Impulsfolge// für Φ1 in Fig. 2 darentsprechcnd der Drehzahl des Kopfrads 8 eine Im- gestellt ist. In der Ausl'ührungsform der Erfindung pulsfolge erzeugt. Die Ausgangssignale des Fühlers 18 enthält der Drcieckimpulsgeneralor 38 auch eine werden in einer sie weiter verarbeitenden Tonrad- Schaltung, wie etwa einen Signalinverter. der eine schaltung 20 einer geeigneten Impulsformung und 5 umgekehrte oder komplementäre Form der Impuls-Verstärkung unterworfen, folge// gemäß Fig. 2 erzeugt, und gibt also an

Das Ausgangssignal der Tonradschaltung 20 er- Ausgangsklemmen 40, 42 und 44 für jede der Pha-

gibt ein erstes Eingangssignal für eine Frequenz- und sen ΦΙ, Φ 2 bzw. Φ 3 die Dreieckinipulsfolgen jeweils

Phasen-FehlerdctcktorschalUing 22. Ein zweiter Ein- paarweise komplementär ab. Für eine der Phasen ist

gang der Fehlerdetektorsehaltung 22 ist mit einer Bc- io dies in Fig. 2 als die Impulsfolgen// und L dar-

zugssignalquelle 24 verbunden. Das Bezugssignal ist gestellt.

vorteilhaflerwcisc eine Impulsfolge, die der Drehzahl Die Ausgangsklemmen 40, 42 und 44 sind an Ein-

und Phase, mit der der Betrieb des Motors 14 und gangsklemmen eines Modulators 46 angeschlossen,

damit des Kopfrads 8 zu synchronisieren sind, zu- Der Modulator 46 enthält Bcgrcnzcrschaltungen,

geordnet ist. Sofern die vom Aufzcichnungs- und 15 deren Begrenzungspcgel, nämlich der Pegel 48 bei

Wiedergabegerät zu verarbeitende Information ein den Impulsfolgen// und L gemäß Fig. 2, cntspre-

Fcrnseh-Videosignal ist, ist das Bezugssignal vorteil- chcnd dem Drehzahl- und Phascnfchlcrsignal gc-

haftcrwcisc von der Phase und Frequenz der horizon- steuert wird, das vom Ausgang der Fehlcrdetektor-

talen und/oder vertikalen Synchronisationssignale der schaltung 22 auf einer Leitung 47 zugeführt wird.

Videoinformation abgeleitet und ihnen zugeordnet. 20 Wie aus Fig. 2 an Hand der Impulsfolgen // und /

Beim beschriebenen Beispiel beträgt die Frequenz erkennbar ist, ergibt die Begrenzcrschaltung des Modes Bezugssignals 240 Hz, was eine gewünschte syn- dulators 46 ein symmetrisches, impulsbrcitcnvariierchronisicrtc Laufdrehzahl des Kopfrads 8 von tcs Signal entsprechend dem Fehlersignal von der 240 Umdrehungen pro Sekunde mit sich bringt. Fehlerdetektorsehaltung 22, wie in den Impulsfol-

Das von der Quelle 24 kommende Bczugssignal 25 gen / und K in F i g. 2 dargestellt ist. Während die dient außerdem als Eingangssignal für eine Signal- Impulsbreite der Impulsfolge/ variabel ist, wird die crzeugungseinrichtung, die aus einem Oszillator 26, Inipulsamplitude durch eine den Signalpegei einem Gencrator28 und einem Komparator30 aufgc- steuernde oder regelnde Schaltung bekannter Bauart baut ist. Der auf das Steuersignal in der Lcitung31 an- konstant gehalten, die ebenfalls im Modulator 46 ein sprechende Oszillator 26 erzeugt ein Signal, das ein 3° geschlossen ist. Zur größeren Klarheit sind nur die Vielfaches des Bczugssignals ist. Im beschriebenen Impulsfolgen/ und K in Fig. 2 für eine als Beispiel Beispiel erzeugt der Oszillator 26 ein Ausgangs herausgegriffene Phase dargestellt, signal der J8fachcn Frequenz seines Eingangssignals, Wie durch den in Fig. 2 gestrichelt eingczcichne also von 4320 Hz. Entsprechend diesem Signal er- ten Bcgrenzungspegcl 48 angedeutet ist, ändern si'.h zeugt der Generator 28 drei zeitlich phascnvcrscho- 35 die Impulsbreiten der Impulsfolgen / und K umgebene Ausgangssignale, die im folgenden als Phase 1 kehrt wie der Begrenzungspcgel 48. Der Grund hiei (</»l), Phase 2 (Φ2) und Phase 3 (Φ3) bezeichnet für wird aus dem nachfolgend Erläuterten erkennbar, werden. Die drei Ausgangssignalc haben zweck- Die Impulsbreitenvariation erfolgt symmetrisch mäßigerweise ein z\ve^;'cs gegebenes Vielfaches der um eine angedeutete Mittellinie 49 der jeweiligen Frequenz des Bczugssignals, etwa 720 Hz. und sind 4° Impulse von / und K. Diese symmetrische Impulsum 120 gegeneinander phasenverschoben. Eines der breitenvarialion moduliert den Antrieb des Motor* Ausgangssignale des Generators 28, im beschriebe- 14, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Vornen Beispiel Φ 1. wird als zweites Eingangssignal dem sdicn dieser Symmetrie bietet den Vorteil, dal Komparator 30 eingespeist. Der Komparator 30 lie- keine unerwünschten Phasenverschiebungen der fert an der Leitung 31 ein Steuersignal, das sicher- 45 Motor-Antriebswelle erzeugt werden. Wäre die Imslelll. daß die Ausgangssignale des Generators 28 pulsbreilenvariation nicht symmetrisch, so würde hinsichtlich Frequenz und Phase dem Bczugssignal zwar die Motorwelle mit der gewünschten, von de von der Quelle 24 korrekt zugeordnet sind. Die ge- Impulsbreite bestimmten Drehzahl umlaufen, die gcnscitigcn Phasen der Ausgangssignale des Gene- asymmetrische Breitenvarialion würde jedoch einen rators 28 und des Oszillators 26 sind in Fig. 2 durch 50 Bezugspunkt an der Welle in seiner Phase vir- oder die Impulsfolgen ß, C. D bzw. A dargestellt. zurückschieben, wenn sich der Ausgang der Fehlev-

Die Ausgangssignale des Generators 28 sind also detektorschaltung 22 ändert. Dies wiederum würde

in der Phase auf das Bezugssignal abgestimmt, das zur Folge haben, daß die Wandler oder Magnet-

scinerscits in bekannter Weise mit dem Horizontal- köpfe 10, obwohl sie mit der geforderten Gcschwm-

und Vertikal-Synchronisationssignal der Videoinfor- 55 digkeit umlaufen wurden, das Aufnahmemedium ?·

mation in Einklang ist, die vom Aufzeichnungs- und in unerwünschter zeitlich geänderter Beziehung ab-

Wiedergabegcrät verarbeitet wird. Dies stellt sicher, tasten wurden.

daß jegliche Störung, falls und sobald eine eintritt, Die in F i g. 2 als Beispiel für eine der Phasen an was zumeist bei der Horizontalablenkung der Fall ist, Hand der Impulsfolgen 7 und K gezeigten, impulsstationär bleibt und somit beim Abspielen der Video- 60 breitenvariablen Signale werden einer Schalteranordinformation als weniger nachteilig empfunden wrd. nung 50 zugeleitet, und zwar auf Leitungen 52

Die Ausgangsklemmen des Generators 28 sind an bzw. 54. Die impulsbreitenvariablen Signalpaare für

Leitungen 32, 34 und 36 geschlossen und hierüber Φ 2 und Φ 3 sind ebenfalls der Schalteranordnung 50

mit den Eingangsklemmen eines Dreieckimpulsgene- zugeleitet, und zwar über Leitungen 56, ?8 bzw.

rators 38 verbunden, der einen Signalintegrator be- 65 60, 62. Eines der Signale des Signalpaars 'on Ψ1

kannter Bauart enthält. Der Dreieckimpulsgenerator auf der Leitung 52 ist an ein Kontaktstück 64 eines

38 erzeugt auf Grund der Ausgangssignale des Gene- Schalters 66 gelegt, und das andere Signal des Signal-

rators 28 eine Serie von Dreieckimpulsfolgen, von ρ33Γ5Φΐ auf der Leitung 54 ist über einen Inverter

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68 an itas andere Kontaktstück 70 des Schalters 66 gelegt. F.in Pol 72 des Schalters 66 gibt gemäß seinem Anschluß ein erstes ausgewähltes Ausgangssignal der Schalteranordnung 50 auf eine Leitung 74. F.ines tier Sign;.Ie des Signalpaars Ψ 2 auf der Leitung 56 ist an ein erstes Kontaktstück 76 eines Schalters 78 gelegt, und eines der Signale ties Sigiialpaars </>3 auf der Leitung 60 ist an ein erstes Kontaktstück 80 e'^:vS Schalters 82 gelegt. Das andere Signal des Signalpaars <l>2 auf der Leitung 58 ist über einen Inverter 84 mit einem /weiten Kontaktstück .86 des Schallers 82 verbunden, während das zweite Signal des Signalpaars'Λ3 auf der Leitung 62 über einen Inverter 88 mit einem zweiten Kontaktstück 90 des Schalters 78 verbunden ist. FJn Pol 92 des Schalters 78 liefert gemäß seinem Anschluß ein ausgewähltes Ausgaugssignal tier Schalteranordnung 50 auf einer Leitung 94. und ein Pol 96 des Schalters 82 liefert gemäß seinem Anschluß ein ausgewähltes Ausgangssignal der Schalteranordnung50 auf einer Leitung98. Außerdem ist eine Schaltsteucreinrichtung 100 enthalten, tlie gleichzeitig die Signalwahl durch die Schalter 66, 78 und 82 in Antwort auf ein Steuersignal auf einer Leitung 102 steuert.

Aus dem Beschriebenen ergibt sich, daß der Schalter 66 so betätigt werden kann, daß er als Ausgangssignal auf der Leitung 74 ein von den beiden impulsbreitenvariablcn Signalen von <l>\ ausgewähltes Signal liefert. Der Schalter 78 liefert in der in der Figur dargestellten Stellung ein erstes der Signale von Φ2. entspinnend der Impulsfolge/ gemäß F i g. 2 und in einer Sehaltstellimg am Kontaktstück 90 eine umgekehrte Form des zweiten Signals von Φ 3, entsprechend der Impulsfolge K gemäß F i g. 2. das dann auf der Leitung 94 auftritt. Der Schalter 82 liefert in der dargestellten Stellung ein erstes Signal von Φ3, entsprechend der Impulsfolge J gemäß F i g. 2, und in Konlaktslellung mit dem Kontaktstück 86 liefert er auf die Leitung 98 eine invertierte Form des zweiten Signals von Φ2. das der Impulsfolge K entspricht. Die Schalteranordnung 50 ermöglicht es also, zwischen dem ersten und dem zweiten Signal der Paare impulsbrcilenvariabler Signale für die verschiedenen Phasen zu wählen und außerdem die Ausgangssignale zweier der Phasen, die als die Phasen Φ2 und </>3 tiargestellt sind, zu verdrehen.

Das Steuersignal auf der Leitung 102 für die Schalteranordnung 50 stammt von einem Sensor oder einer Speisιιngssinπ-Einricl^lung104. deren Eingangssignale die impulsbreitenvariablcn Signalpaarc jeder tier auf den Leitungen 52 bis 62 liegenden Phasen sind. Die Speisungssinn-Einrichtung 104 enthält eine auf die Impulsbreite ansprechende Schaltung, die feststellt, wenn die cingangsseitige Impulsbreite, die ein Anzeichen für die schließlich vom Motor 114 benötigte Leistung ist. niedriger ist als ein gegebener Wert. Die Einrichtung 104 gibt dann das Steuersignal auf die Leitung 102 und zeigt damit ;;n, daß die Impulsbreite und damit die Antriebsleituna größer und kleiner als ein gegebener Wert ist.

Von besonderer Bedeutung ist eine Impulsbreite mit einem Wert von 33¹Vo der maximalen vorn Modulator 46 gelieferten Impulsbreite: sie wird zum gegebenen Bezugswert für die Speisungssinn-Einrichtung 104 gemacht. Die Bedeutung dieses Werts wird durch Betrachtung der Speisung des Mehrphasenmolors 14 verständlich. Damit der Motor 14 Eintreiben kann, muß zwischen jedem Paar seiner drei Wicklungen, die den Phasen-M, Ί>2 und </>3 entsprechen, eine Kontinuität herrschen. Hin solcher Zustand ist in I·' i g. 2 durch die Überlappung der Impulsformen /i, C und I) der drei Phasen dargestellt. Wird die Impulsbreite der Signale auf näherungsweise ein Drittel des Höchstwerts erniedrigt, so sind die resultierenden impulsbrcitenvariablen Phasensignale durch tlie Impulsfolgen (J. R und S in Fig. 2 dargestellt. Diese Impulsfolgen (J, R und S überlap-

in pen sich nicht, und es besteht keine Kontinuität zwischen irgendwelchen zwei Phasen. Obwohl also eine endliche Impulsbreite besteht, ist die elfektivc Leistung des Motors Null. Dieser Zustand der nicht überlappenden oder Nulleistungs-lmpulsbreitc kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, daß in der Spcisimgssinn-Finrichtung 104 logische UND-Schaltungen vorgesehen sind, die auf die impulsbreitenvariablcn Eingangssignale ansprechen und einen Flip-Flop entsprechend dem Wert der Impulsbreite in bezug zur Nulleistungs-lmpulsbreitc schalten.

Die auf den Leitungen 74, 94 und 98 liegenden Ausgangssignalc der Schalteranordnung 50 werden als erste Eingangssignalc einer logischen Gatterschaltung 106 zugeführt. Eine zweite Gruppe von Eingangsklemmen der logischen Gatterschaltung 106 ist an Leitungen 108, 110 und 112 geschaltet, die von einem Generator 114 über Schalter 116,118 bzw. 120 herführen. Dem Generator 114 sind dreiphasig Eingangssignal auf den vom Generator 28 kommenden Leitungen 32, 34 und 36 zugeführt. Wie erwähnt, liefert der Generator 28 ein dreiphasiges Ausgangssignal als zweites pcpcbnno«; Vielfaches des von der Bczugssignakiucllc 24 kommenden Signals. Da die Eingangssignalc für den Generator 114 vom Gene rator 28 stammen, sind auch die Ausgangssignale des Generators 114 hinsichtlich der Phase auf el;·. Bezugssignal der Quelle 24 bezogen. Im beschriebenen Beispiel erzeugt der Generator 114 ein drittes Vielfaches, und die drei Ausgangssignalc auf Lcitungen 122. 124 und 126 haben eine Frequenz von 360 Hz. Diese Ausgangssignale sind in Fig. 2 als Impulsfolrcn /:', F und G in Beziehung zum Bezugssignal A und den Ausgangs-Impulsfolgen Ii. C und D des Generators 28 dargestellt. Das Signal der Phase Φ1 auf der Leitung 122 wird Kontaktstiickcn 128 und 130 des Schalters 116 zugeführt. Das Ausgangssignal auf der Leitung 124 wird einem Kontaktstück 132 des Schalters 118 und einem Kontaktstück 134 des Schalters 120 zugeführt. Das Ausgangssignal auf der Leitung 126 schließlich wird einem Kontaktstück 136 des Schalters 118 und einem Kontaktstück 138 des Schalters 120 zugeführt.

Während also der Schalter 116 in beiden Schaltstellungen das Signal Φ\ liefert, sind die Schalter 118 und 120 so gesteuert zu betätigen, daß sic die Signale '/'2 und Φ 3 vertauschen. Die Schalter 116. 118 und 120 können, wie es dargestellt ist. einen Teil der Schalteranordnung 50 darstellen ocjcr getrennt vorgesehen sein. In beiden Fällen werden die Schalter Π6. 118 und 120 gemeinsam mit den Schaltern 66. 78 und 82 von der Schaltsteuereinrichtung 100 gesteuert

Die logische C atterschaUung 106 enthält logische Schaltglieder bekannter Art. etwa ODER EX-CLUSIV- oder UND NICHT-Schaltuiucn, die einen Toreffekt veränderbarer Breite für die Ausgangssignale des Generators 114 zum Erzeugen von 360 Hz-3-Phasen-Atisgangssignalen auf Leitungen

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140, 142 und 144 ergeben. Diese Ausgangssignalc dies das einzige vorgesehene Steuermittel, so würde enthalten die Impulsbrcitcinariations- Fehlerinfor- der Motor 14, wie schon erläutert, weiter mit der iinmation der Fehlerdetektorschaltung 22 auf Grund erwünschten /u hohen Drehzahl dahinlaufcn. Sehließder Funktion des Modulators 46. Die Wirkungsweise lieh würden die Reibung und der Luftwiderstand ihn der Gatterschaltung 106 wird beim Studium einer 5 auf clic gewünschte Drehzahl verzögern,
der Phasen, nämlich '/¹I, an Hand der Impulsfolgen Hei der Schaltung gemäß Fig. 1 steuert die Speigemäß F i g. 2 klar. Teile der Impulsfolge Ii weiden sungssinn-F'mrklitung 104, wenn der Nulleistungsentsprechend '.lern Signal J von variabler Breite aus- zustand erreicht ist. die Schaltsteucreimiehliing 100 geschnitten. ■ odurch eine Impulsfolge Λ/ entsteht. so an, daß sie die Pole der Schalter 66, 78, 82. 116, Fine Impulsfolge N wird erzeugt, indem aus einer der io 118 und 12») auf das jeweilige Kontaktstück 70, 911, Impulsfolge /·.' komplementären Impulsfolge auf 86, 130, 136 bzw. 134 aufsehalten. Fs wird dann die Grund tier Impulsfolge J Teile herausgeschnitten Impulslolge K (Fig. 2), die als Ausgangssignal des weiden. Die Impulsfolgen/V/ und N werden kombi- Modulators 40 auftritt, an Stelle der Impulsfolge.' niert und erzeugen eine bipolare Impulsfolge P von abgegeben und der logischen Gatterschaltung 106 veränderlicher Impulsbreite, die auf der Leitung 140 15 eingespeist. Außerdem sind die Phasenausgänge <l>2 von tier Gatterschaltung 106 ausgeht. Die Signale der und Φ3 zwischen ihn Leitungen 94 und 98 verPhasen ΊΊ u\k\ '/»3 werden analog verarbeitet und tauscht.

liefern bipolare Ausgangssignale auf den Leitungen Die Vertauschung der beiden Phasen bewirkt, daß 142 bzw. 144. Diese drei Phasen-Ausgangssignalc die dem Motor 14 zugeführte, den Antrieb steuernde auf den Leitungen 140, 142 und 144 werden über 20 Spannung einen Antrieb zur Folge hat, dessen Richeinen Leistungsverstärker 146 und Leitungen 148. lungssinn oder Polarität dem Drehsinn des Motors 150 und 152 als dreiphasiger Eingang dem Molor 14 entgegengesetzt ist; es tritt also Gegenstrombremsung zugeleitet. Der Ausgangspegel des Leistungs\cisläi- ein. Der vom Fchlcrsignal abhängige Begrenzungskers 146 kann so eingestellt werden, daß eine stetige pegel, der weiterhin den zu schnellen Lauf des Mo-Drehzahl des Motors 14 erzielt wird, die niedriger 25 tors anzeigt, ergibt eine anwachsende Impulsbreite, ist als seine normale synchrone Drehzahl. bis der Motor 14 beginnt, sich auf die geforderte Bc-

Das System gemäß Fig. 1 arbeitet bezüglich einer zugsdrehzahl zu verlangsamen.

Unter- oder Überdrehzahl am Motor 14 in folgender Die erhöhte Impulsbreite wird bei der besciiricbe-

Wcise: nen Ausführung durch die Begrenzung im Modulator

Bei zu langsamem Lauf, beispielsweise auf Grund 3° 46 erzielt. Das bedeutet, daß bei einem Unterdreheiner elektrischen oder sonstigen Störung, liefert die zahl-Fehlcrsignal die Impulsfolge/ abnimmt, jedoch Fehlcrdctcktorschaltung 22 ein Signal, das den Feh- die Impulsfolge K in ihrer Breite zunimmt. Zweckler zwfochcii dem Bezugssignai von der öueiic 24 malügcrweise ist der Modulator so eingestellt, daß und dem Ausgangssigna! der Tonradschaltung 20 an- beim Wert von 33'/.,ⁿ/o für die Breite der Impulse zeigt. Gleichzeitig erzeugt der Drcieckimpulsgcnera- 35 der Impulsfolge J die beiden Impulsbreiten gleich tor 38 vom Bezugssignal der Quelle 24 her über den sind. Hierdurch wird sichergestellt, daß eine Um-Gcnerator 28 F.ingangssignale für den Modulator 46. schaltung erfolgt, wenn am Motor die Nulleistung Das am anderen Eingang des Modulators 46 anlic- anliegt. Außerdem hat es eine weiche stetige Angende Fehlcrsignal verschiebt den Begrcnzungspegel, triebsregelung zur Folge, ohne Erregungswertso daß die drei Phascnimpuls-Ausgangssignale des 40 Sprünge, die den Motor stören könnten.
Modulators46 verbreitert werden. Die Speisungssinn- Während sich der Motor 14 zur gewünschten Bc-Finrichtung 104 stellt fest, daß die Impulsbreite grö- zugsdrehzahl verlangsamt, erniedrigt sich die antreißer ist. als die etwa 33%, die dem Nulleistungswcrt bende Impulsbreite. Hat sie dabei in der umgekehrten entsprechen, und gibt ein Signal an die Schaltsteuer- Antriebsrichlung die dem Nullcistungszustand entcinrichtung 100 ab, die die Schalteranordnung 50 in 45 sprechende Impulsbreite erreicht, so bewirkt die der dargestellten Stellung halt. Die 720-Hz-Impulsc Speisungssinn-Einrichtung 104, daß die Schaltstcuervergrößerter Breite für den Drciphasenauseane der einrichtung 100 die Pole der Schalter 66, 78, 82, 116, Schalteranordnung 50 ergeben über die Gatterschal- 118 und 120 auf das jeweilige Kontaktstück 64, 76, tune 106 bipolare Impulse von 360 Hz und von ver- 80, 128, 132 bzw. 138 aulschaltet und so das Angrößerter Breite, die über den Verstärker 146 zum 50 triebssystem in seinen ursprünglichen Arbeitszustand Motor 14 geleitet sind. Die vergrößerte oder modu- zurückbringt.

lierte Breite des Antriebs des Motors 14 hat zur In entsprechender Weise kehrt die Speisungssinn-Folge, daß dieser in seiner Drehzahl nachzieht. Einrichtung ;IO4, wenn die Motordrehzahl sich im

Bei Überdrehzahl werden die Eingangssignale für folgenden auf der geforderten Bezugcdrehzahl »einden Modulator 46 in der soeben beschriebenen Weise 55 nullt«, den Motor-Antriebssinn jedesmal um, wenn entwickelt. Das am Modulator 46 anliegende Fehler- die von der Antriebssteuersignal-Impulsbreite angesignal hat nun eine Verminderung der Impulsbreite zeigte Nulleistungsbedingung erreicht wird,
der Ausgangssignale des Modulators ^6 ?j't Fe'ge. Das beschriebene Servo-System ergibt also eine· Diese verminderte Impulsbreite gelangt analog wie zwangläufig gesteuerte Verzögerung. Außerdem ervorher beschrieben über die Gatterschaltung 106 und 60 hält die symmetrische Änderung der Antriebs-Imden Verstärker 146 zum Motor 14, der sich darauf- pulssteuerung die erforderte Phasenlage der Welle hin verzögert. Erreicht die Impulsbreite vom Modu- des Motors 14 und damit die richtige Phasenstellung Iator46 33¹Z₃ ⁰O des Breitenwerts, so steht dem Mo- der Abtastung der Magnetköpfe 10 über dem Auftor 14 keine Leistung mehr zur Verfügung. Wäre nahmemedium 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kopfradservoanordnung mit einer Vergleichsschaltung, der ein die Phase und Frequenz der Kopfraddrehung wiedergebendes Drehzahlsignal und ein Bezugssignal zugeführt \vird und die aus deren Differenz ein Fchlersignal zur Korrektur der Kopfraddrehung erzeugt, ferner mit einer Steuersignalerzeugungsschaltung, welcher das Fehlersignal und ein aus dem Bezugssignal abgeleitetes Signal zugeführt wird und welche eine Mehrzahl komplementärer Ausgangssignalpaare bildet, die eine vorbestimmte Phasenfolge gegeneinander und gegenüber dem Bezugssignal haben ij und mittels einer Auswahlschaltung wahlweise einem das Kopfrad antreibenden Mehrphasenmotor derart zugeführt werden, daß der Motor zur Drehzahlregelung bei entsprechender Auswahl der Phasenfolge ein in bzw. gegen seine Drehrichtung wirkendes Drehmoment erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalerzeugungsschaltung einen Impulsbreitenmodulator (46) enthält, der unter Steuerung durch das Fehlersignal die Breite der Ausgangssignalpaare moduliert, und daß eine Steuerschaltung (104) zur Steuerung der Auswahlschaltung (50) derart in Abhängigkeit von der Breite der Ausgangssignalpaare vorgesehen ist, daß diese je nachdem, ob die Breite der Steuersignale größcr oder kleber als ein Bezugswert ist, Ausgangssignale zur Steuerung des M .tors (14) für die eine oder andere Drehmormntrichtung auswählt.

2. Kopfradservoanordnuni; nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuerschallung (104) enthaltene Vergleichsschaltung UND-Schaltungen, denen Ausgangssignale veränderlicher Breite und ein Impuls, dessen Breite den Bezugswert darstellt, zugeführt werden, und einen von den UND-Schaltungen angesteuerten Multivibrator enthält.

3. Kopfradservoanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert ein Drittel der maximalen vom Modulator (46) erzeugten Ausgangssignalbreite ist.

4. Kopfradservoanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Synchronmotor (14) zugeführte Impulsspeisespannung auf einen Wert begrenzt ist. bei dem der Motor untersynchron läuft, und daß die Impulsbreite zur Impiilsmitleilinic symmetrisch verändert wird.