DE2013466C3

DE2013466C3 - Kopfradservoanordnung

Info

Publication number: DE2013466C3
Application number: DE2013466A
Authority: DE
Inventors: Masaru Haddonfield Horii; Koichi Berlin Sadashige
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-03-21
Filing date: 1970-03-20
Publication date: 1976-01-02
Also published as: CA924414A; DE2013466A1; US3611096A; GB1301094A; DE2013466B2; NL7004035A; FR2039720A5; JPS4918806B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopfradservoanording mit einer Vergleichsschaltung, der ein die Phase id Frequenz der Kopfraddrehung wiedergebendes rehzahlsignal und ein. Bezugssignal zugeführt wird id die aus deren Differenz ein Fehlersignal zur Korktur der Kopfraddreliung erzeugt, ferner mit einer euersignalerzeugungsschaltung, welcher das Fehlergnal und ein aus dem Bezugssignal abgeleitetes Siial zugeführt wird und welche eine Mehrzahl kornlementärer Ausgangssignalpaare bildet, die eine voristimmle Phasenfolge gegeneinander und gegenüber tm Bezugssignal haben und mittels einer Auswahlrhaltung wahlweise einem das Kopfrad antreibenden Mehrphasenmotor derart zugeführt werden, daß der Motor zur Drehzahlregelung b^i entsprechender Auswahl der Phasenfolge ein in bzw. gegen seine DrchiicSuung wirkendes Drehmoment erzeugt.
Bei Magnetbandgeräten gibt es zwei übliche Systerne 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 Kopfrad-

motor mit synchroner Geschwindigkeit und ist normalerweise ein gewöhnlicher 3-Phasen-Hysteresis-Synchronmotor. Das Frequenz- und/oder Phasenmodulationssystem arbeitet mit einem Oszillator mit einer ihm eigenen Mittelfrequenz, beispielsweise von

240 Hz. Die Frequenz des Oszillators wird um diese Mittclfrequenz moduliert, und der Oszillator zeigt Frequenzschwankungen, die zum Variieren der Motordrehzah! 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 Phasenmodulationssystenien auftretenden Nachteile ist, daß der 3-Phasen-Synchronniotor 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 plötzliehen Veränderungen in der Kopfradanordnung, die gewöhnlich sehr nahe am Kopfradmotor angeordnet ist. Solche Temperatureffekte führen zu geometrisehen 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 Dämpfungskoeffizient des rotierenden Systems abhängigen Frequenz, die im allgemeinen im Bereich von einigen Hertz liegt. Das Pendeln wird gewöhnlich durch die Verwendung einer Scrvoschleife beherrscht, die diese Erscheinung kompensiert. Die Verstärkungs- und Phasencharakteristiken einer solchen Schleife sind kritisch und müssen sorgfältig eingestellt werden. Sind die Verstärkungs- und 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 beschriebencn Frequenzmodulationssystem kann ein Amplituden- oder Leistungsmodulationssystcm 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 Ventilationsverluste 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 Frequenzmodulationssystem 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 einsinnig ist. Das bedeutet, daß die Leislungszufuhr zum Kopfrad-

Tiotor über den stationären Zustand hinaus erhöht A'ird, wenn eine Beschleunigung des Kopfrads gefordert wird. Ist es jedoch notwendig, das Konfrad zu verlangsamen, so wird die Leistungszufuhr zum Mo- ;or vermindert oder vollkommen abgeschaltet. Das Maß der Verzögerung hängt also von der Höhe der äußeren Reibung, der Bremsung durch die Lüftung und ar.-ieren mit dem Antriebsmotor verbundenen Verlustelementen üb.

Andererseits ist aus der österreichischen Patentschrift 237 3-O 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. Die dem Motor zugeführte Enetgie wird über die Höhe der ihm zugeführ)en Spannung verändert.

Ferner ist aus der britischen Patentschrift 949 212 ein Kopfradmotorantrieb bekannt, bei welchem mit Hilfe eines Gleichspannungsfehlersignals der Arbeitspunkt 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 Anstcuerimpulsc bestimmt und hängt somit ebenfalls von der Größe der Fchlerspannung ab. Durch Frequenzvervielfachung dieser Wechselspannung wird die Antriebsspannung für den Bandmotor gewonnen, dessen Drehbewegung sich in ihrer Phase durch das Fehlersignal korrigieren Hißt.

Ein Servosystem, bei welchem der Kopfradmotor ebenfalls mit Hilfe eines Vergleichs eines drehzahlabhängigcn Signals mit einem ße/ugssignal 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 Servoanordnung, 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 Frcciucnz der Kopfraddrehung wiedergebendes Drehzahlsignal und ein Bezugssignal zugeführt wird und die aus deren DilTerenz ein Fehlersignal zur Korrektur der Kopi'raddrclnmg erzeugt, ferner mit einer Steuersignalcrzeugungssehaltung. 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 und mittels einer Auswahlschaltung wahlweise einem das Kopfrad antreibenden fv'iehrphasenmotor derart zugeführt werden, daß der Motor zur Drehzahlregelung bei entsprechender Auswahl der Phasenfolge ein in bzw. gegen seine Drehrichtung wirkendes Drehmoment erzeugt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuersignalerzeugungsschaltung einen Impulsbreitenmodulator enthält, der unter Steuerung durch das Fehlersignal die Breite der Ausgangssignalpaare moduliert, und daß eine Steuerschaltung zur Steuerung der Auswahlschaltung derart in Abhängigkeit von der Breite der Ausgangssignalpaare vorgesehen ist, daß diese je nachdem, ob die Breite der Steuersignale größer oder kleiner als ein Bezugswert ist, Ausgangssignale zur Steuerung des Motors für die eine oder andere Drehmomentrichtung auswählt.

Hierbei wird die dem Bandmotor zugeführte Energie nicht über die Größe seiner Speisespannung, son-

t5 dem über die Breite von Speisespannungsimpulsen bestimmt. Oberhalb eines bestimmten Impulsbreitenbezugswertes wird dabei ein Beschleunigungsmoment, unterhalb dieses Wertes ein Bremsmoment für den Bandmotor erzeugt. Die Erzeugung eines Steuersignals für diesen Motorantrieb erfolgt mit Hilfe einer speziellen Steuerschaltung, welche die Breite der Speisespannungsimpulse 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 zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsfonn gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein die Erfindung beinhaltendes Aufzcichnungs- und Wiedergabegerät in vereinfachter

Form. Ein Aufnahmemedium 2 wird durch das Zusammenwirken eines Antriebszylinders 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 Kopf rad 8 hat zweckmäßigerweisc an seinem Umfang verteilte Magnetköpfe 10, die ihrerseits am Aufnahmemedium 2 an-

greifen und in zeitlicher Folge die Breite des Aufnahmemediums 2 übertasten. Die aufgenommenen und durch die Magnetköpfe 10 vom Aufnahmemedium 2 abgenommenen Signale werden von einer Aufnahme- und Abspielschaltung 12 weitcrverarbeitct.

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

Der Motor 14 treibt gemeinsam mit dem Kopf rad 8 ein Tonrad 16 an. Das Tonrad 16 kann au magnetisch aufnahmefähigem Material bestehen um eine Nut oder öffnung enthalten. Jedesmal, wenn di Nut an einem Fühler 18 vorbeiläuft, wird ein Impiil

erzeugt. In dieser oder einer ähnlichen Weise wird denen eine als Impulsfolge// für Φ1 in Fig. 2 darentsprechend der Drehzahl des Kopfrads 8 eine Im- gestellt ist. In der Ausführungsform der Erfindung pulsfolge erzeugt. Die Ausgangssignale des Fühlers 18 enthält der Drcicckimpulsgcnerator 38 auch eine werden in einer sie weiter verarbeitenden Tonrad- Schaltung, wie etwa einen Signalinverter, der eine sehaltung 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, Φ2 bzw. Φ3 die Dreieckimpulsfolgen jeweils

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

gang der Fehlcrdetektorschaltung 22 ist mit einer Bc- io dies in F i g. 2 als die Impulsfolgen H und L dar-

zugssignalquelle 24 verbunden. Das Bezugssignal ist gestellt.

vorteilhafterweise 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 Begrenzerschaltungen, geordnet ist. Sofern die vom Aufzeichnungs- und 15 deren Begrenzungspegel, nämlich der Pegel 48 bei Wiedergabegerät zu verarbeitende Information ein den Impulsfolgen// und L gemäß Fig. 2, entspre-Fernseh-Vidcosignal ist, ist das Bezugssignal vorteil- chend dem Drehzahl- und Phasenfehlersignal gehafterweise von der Phase und Frequenz der horizon- steuert wird, das vom Ausgang der Fchlcrdetcklortalcn 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 L

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

Das von der Quelle 24 kommende Bezugssignal 25 gen J 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 erzcugungscinrichtung, die aus einem Oszillator 26, Impulsamplitude durch eine den Signalpegel einem Generator 28 und einem Komparator 30 aufgc- steuernde oder regelnde Schaltung bekannter Bauart baut ist. Der auf das Steuersigna! in der Leitung 31 an- konstant gehalten, die ebenfalls im Modulator 46 einsprechende Oszillator 26 erzeugt ein Signal, das ein 30 geschlossen ist. Zur größeren Klarheit sind nur die Vielfaches des Bezugssignals ist. Im beschriebenen Impulsfolgen J und K in Fig. 2 für eine als Beispiel Beispiel erzeugt der Oszillator 26 ein Ausgangs- herausgegriffene Phase dargestellt,
signal der lSfachen Frequenz seines Eingangssignals, Wie durch den in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnealso von 4320 Hz. Entsprechend diesem Signal er- ten Begrcnzungspegcl 48 angedeutet ist, ändern sich zeugt der Generator 28 drei zeitlich phasenverscho- 35 die Impulsbreiten der Impulsfolgen J und K umgebene Ausgangssignale, die im folgenden als Phase 1 kehrt wie der Begrenzungspegcl 48. Der Grund hier-('M), Phase 2 (Φ2) und Phase 3 (Φ3) bezeichi.et für wird aus dem nachfolgend Erläuterten erkennbar, werden. Die drei Ausgangssignale haben zweck- Die Impulsbreitenvariation erfolgt symmetrisch mäßigcrweise ein zweites gegebenes Vielfaches der um eine angedeutete Mittellinie 49 der jeweiligen Frequenz des Bezugssignals, etwa 720 Hz, und sind 40 Impulse von / und K. Diese symmetrische lmpulsum 120" gegeneinander phasenverschoben. Eines der breilenvarialion moduliert den Antrieb des Motors Ausgangssignalc des Generators 28, im beschriebe- 14, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Vorncn Beispiel Φ1, wird als zweites Eingangssignal dem sehen dieser Symmetrie bietet den Vorteil, daß Komparator 30 eingespeist. Der Komparator 30 lic- keine unerwünschten Phasenverschiebungen der fert an der Leitung 31 ein Steuersignal, das sicher- 45 Motor-Antriebswelle erzeugt werden. Wäre die Imstcllt, daß die Ausgangssignalc des Generators 28 pulsbrcilcnvariation nicht symmetrisch, so würde hinsichtlich Frequenz und Phase dem Bezugssignal zwar die Motorwcllc mit der gewünschten, von der von der Quelle 24 korrekt zugeordnet sind. Die ge- Impulsbreite bestimmten Drehzahl umlaufen, die gcnseitigcn Phasen der Ausgangssignalc des Gene- asymmetrische Breitcnvariation würde jedoch einen rators 28 und des Oszillators 26 sind in F i g. 2 durch 50 Bezugspunkt an der Welle in seiner Phase vor- oder die Impulsfolgen ß, C, D bzw. A dargestellt. zurückschieben, wenn sich der Ausgang der Fclilcr-

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

in der Phase auf das Bczugssignal abgestimmt, das zur Folge haben, daß die Wandler oder Magnct-

seinerscits in bekannter Weise mit dem Horizontal- köpfe 10, obwohl sie mit der geforderten Gcschwin·

und Vcrtikal-Synchroriisationssignal der Vidcoinfor- 55 digkcit umlauten würden, das Aufnahmemedium 1

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

Wiedergabegerät verarbeitet wird. Dies stellt sicher, tasten würden.

daß jegliche Störung, falls und sobald eine eintritt, Die in F i g. 2 als Beispiel für eine der Phasen ai

was zumeist bei der Horizontalablenkung der Fall ist, Hand der Impulsfolgen J und K gezeigten, impuls

stationär bleibt und somit ^!>eim Abspielen der Video- 60 breitcnvariablcn Signale werden einer Schalteranord

information als weniger nachteilig empfunden wrd. nung 50 zugeleitet, und zwar auf Leitungen 5'.

Die Ausgangsklemmen des Generators 28 sind an bzw. 54. Die impulsbreilenvariablcn Signalpaarc fü

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

mit den Eingangsklcmmcn eines Dreieckimpulsgenc- zugeleitet, und zwar über Leitungen 56, 58 bzw

vators 38 verbunden, der einen Signalintcgrator bc- 65 60. 62. Eines der Signale des Signalpaars von Φ

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

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

rators 28 eine Serie von Drcicckimpulsfolgcn, von paars Φ 1 auf der Leitung 54 ist über einen Invcrtc

f>8 an das andere Kontaktstück 70 des Schalters 66 gelegt. Ein Pol 72 des Schalters 66 gibt gemäß seinem Anschluß ein erstes ausgewähltes Ausgangssigniil der Schalteranordnung 50 auf eine Leitung 74. Hines der Signale des Signalpaars Ψ 2 auf der Leitung 56 ist an ein erstes Kontaktstück 76 eines Schalters 78 gelegt, und eines der Signale des Signalpaars </>3 auf der Leitung 60 ist an ein erstes Kontaktstück 80 eines Schalters 82 gelegt. Das andere Signal des Signalpaars Φ 2 auf der Leitung 58 ist über einen Inverter 84 mit einem zweiten Kontaktstück 86 des Schalters 82 verbunden, während das zweite Signal des Signalpaars Φ3 auf der Leitung 62 über einen Inverter 88 mit einem zweiten Kontaktstück 90 des Schalters 78 verbunden ist. Hin Pol 92 des Schalters 78 liefert gemäß seinem Anschluß ein ausgewähltes Ausgangssignal der Schalteranordnung 50 auf einer Leitung 94, und ein Pol 96 des Schalters 82 liefert gemäß seinem Anschluß ein ausgewähltes Ausgangssignal der Schalteranordnung50 auf einer Leitung 98. Außerdem ist eine Schallsteuereinrichtung 100 enthalten, die 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 S(^ betätigt werden kann, daß er als Ausgangssignal auf der Leitung 74 ein von den beiden impulsbrciten\ariablen Signalen von <M ausgewähltes Signal liefert. Der Schalter 78 liefert in der in der Figur dargestellten Stellung ein erstes der Signale von Φ 2, entsprechend der Impulsfolge J gemäß Fig. 2 und in einer Schaltstellung 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 Fig. 2, und in Kontaktstellung mit dem Kontaktstück 86 liefert er auf die Leitung 98 eine invertierte Form des zweiten Signals von Φ 2, das der Impulsfolge K entspricht. Die Schalteranordnung 50 ermöglicht es also, zwischen dem ersten und dem zweiten Signal der Paare impulsbreitenvariabler Signale für die verschiedenen Phasen zu wählen und außerdem die Ausgangssignale zweier der Phasen, die als die Phasen Φ 2 und Φ3 dargestellt sind, zu verdrehen.

Das Steuersignal auf der Leitung 102 für die Schalteranordnung 50 stammt von einem Sensor oder einer Speisungssinn-Einrichtung 104, deren Eingangssignale die impulsbreitcnvariablen Signalpaare jeder der auf den Leitungen 52 bis 62 liegenden Phasen sind. Die Speisungssinn-Einrichtung 104 enthält eine auf die Impulsbreite ansprechende Schaltung, die feststellt, wenn die eingangsscitige Impulsbreite, die ein Anj'.eichcn für die schließlich vom Motor 14 benötigte Leistung ist, niedriger ist als ein gegebener Wert. Die Einrichtung 104 gibt dann das Steuersignal auf die Leitung 102 und zeigt damit an, daß die Impulsbreite und damit die Antriebsleitung grö-1.1er und kleiner als ein gegebener Wert ist.

Von besonderer Bedeutung ist eine Impulsbreite mit einem Wert von 33Va" n der maximalen vom Modulator 46 gelieferten Impulsbreite; sie wird zum gegebenen Bezugswert für die Spcisungssinn-Einrichluni! 104 gemacht. Die Bedeutung dieses Werts wird durch Betrachtung der Speisung des Mehrphasenrnotnr· 14 verständlich. Damit der Motor 14 antreiben k mn. muß /wischen jedem Paar seiner drei Wicklungen, die den Phasen ¹M. Φ 2 und Φ 3 entsprechen, eine Kontinuität herrschen. Ein solcher Zustand ist in Fig. 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 impulsbreitenvariablen Phasensignale durch die Impulsfolgen Q, R und S in F i g. 2 dargestclli. Diese Impulsfolgen Q. R und .V überlappen sich nicht, und es besteht keine Kontinuität zwischen irgendwelchen zwei Phasen. Obwohl also eine endliche Impulsbreite besteht, ist die elTcktive Leistung des Motors Null. Dieser Zustand der nicht überlappenden oder Nulleistungs-Impulsbreite kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, daß in der Speisungssinn-Einrichtung 104 logische UND-Schaltungen vorgesehen sind, die auf die impulsbreitenvariablen Eingangssignale ansprechen und einen Flip-Flop entsprechend dem Wert der Impulsbreite

za in bez.ug zur Nulleistungs-Impulsbreite schalten.

Die auf den Leitungen 74. 94 und 98 liegenden Ausgangssignale der Schalteranordnung 50 werden als erste Eingangssignale einer logischen Gatterschaltung 106 zugeführt. Eine zweite Gruppe von Eingaiigsklemmcn der logischen Gatterschaltung 106 ist an Leitungen 108, 110 und 112 geschaltet, die von einem Generator 114 über Schalter 116,118 bzw. 120 herlühren. Dem Generator 114 sind dreiphasig Eingangssignale auf den vom Generator 28 kommenden Leitungen 32, 34 und 36 zugeführt. Wie erwähnt, liefert der Generator 28 ein dreiphasiges Ausgangssignal als zweites gegebenes Vielfaches des von der Bezugssignalquelle 24 kommenden Signals. Da die Eingangssignale für den Generator 114 vom Generator 28 stammen, sind auch die Ausgangssignale des Generators 114 hinsichtlich der Phase auf das Bezugssignal der Quelle 24 bezogen. Im beschriebenen Beispiel erzeugt der Generator 114 ein drittes Vielfaches, und die drei Ausgangssignale auf Leitungen 122, 124 und 126 haben eine Frequenz von 360 Hz. Diese Ausgangssignale sind in F i g. 2 als Impulsfolgen E, F und G in Beziehung zum Bezugssignal A und den Ausgangs-Impulsfolgen ß, C und D des Generators 28 dargestellt. Das Signal der Phase ΦΙ auf der Leitung 122 wird Kontaktstücken 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 «M liefert, sind die Schalter Hi und 120 so gesteuert zu betätigen, daß sie die Signale Φ2 und Φ3 vertauschen. Die Schalter 116. Hi und 120 können, wie es dargestellt ist, einen Teil de: Schalteranordnung 50 darstellen oder getrennt vor gesehen sein. In beiden Fällen werden die Schalte 116, 118 und 120 gemeinsam mit den Schaltern 66 78 und 82 von der Schaltsteuereinrichtung 100 gc steuert

Die logische Gatterschaltung 106 enthält logisch Schaltglieder bekannter Art, etwa ODER EX CLUSlV- oder UND NICHT-Schaltungcn, die eine Toreffekt veränderbarer Breite für die Ausgang; signale des Generators 114 zum Erzeugen vo 360 Hz-3-I'hascn-AusEanussignalen auf Lcitunge

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140, 142 und 144 ergeben. Diese Ausgangssignalc enthalten die Impulsbreitenvariations- Fchlerinformation der Fehlerdetektorschaltung 22 auf Grund der Funktion des Modulators 46. Die Wirkungsweise der Gatterschaltung 106 wird beim Studium einer der Phasen, nämlich Ψ1, an Hand der Impulsfolgen gemäß Fig. 2 klar. Teile der Impulsfolge E werden entsprechend dem Signal J von variabler Breite ausgeschnitten, wodurch eine Impulsfolge M entsteht.

dies das einzige vorgesehene Steuermittel, so würde der Motor 14, wie schon erläutert, weiter mit der unerwünschten zu hohen Drehzahl dahinlaufen. Schließlich würden die Reibung und der Luftwiderstand ihn 5 auf die gewünschte Drehzahl verzögern.

Bei der Schaltung gemäß F i g. 1 steuert die Speisungssinn-Einrichtung 104, wenn der Nulleistungszustand erreicht ist, die Schaltsteuereinrichtung 100 so an, daß sie die Pole der Schalter 66, 78, 82, 116,

Eine Impulsfolge N wird erzeugt, indem aus einer der io 118 und 120 auf das jeweilige Kontaktstück 70, 90, Impulsfolge E komplementären Impulsfolge auf 86, 130, 136 bzw. 134 abschalten. Es wird dann die Grund der Impulsfolge J Teile herausgeschnitten Impulsfolge K (Fig. 2), die als Ausgangssignal des werden. Die Impulsfolgen M und N werden kombi- Modulators 46 auftritt, an Stelle der Impulsfolge; niert und erzeugen eine bipolare Impulsfolge/' von abgegeben und der logischen Gatterschaltung 106 veränderlicher Impulsbreite, die auf der Leitung 140 15 eingespeist. Außerdem sind die Phasenausgänge Φ2 von der Gatterschaltung 106 ausgeht. Die Signale der und Ψ 3 zwischen den Leitungen 94 und 98 verPhasen Φ 2 und Φ 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-Ausgangssignale 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 Motor 14 entgegengesetzt ist; es tritt also Gegenstrombremsung zugeleitet. Der Ausgangspegel des Leistungsverstär- ein. Der vom Fehlersignal 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 Be-

Das System gemäß F i g. 1 arbeitet bezüglich einer zugsdrehzahl zu verlangsamen.

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

Weise· nen Ausführung durch die Begrenzung im Modulator

Bei zu langsamem Lauf, beispielsweise auf Grund 30 46 erzielt. Das bedeutet, daß bei einem Unterdreheiner elektrischen oder sonstigen Störung, liefert die zahl-Fehlersignal die Impulsfolge J abnimmt, jedoch Fehlerdetektorschaltung 22 ein Signal, das den Feh- die Impulsfolge K in ihrer Breite zunimmt. Zweckler zwischen dem Bezugssignal von der Quelle 24 mäßigerweise ist der Modulator so eingestellt, daß und dem Ausgangssignal der Tonradschaltung 20 an- beim Wert von 33¹A₁ %> für die Breite der Impulse zeigt. Gleichzeitig erzeugt der Dreieckimpulsgenera- 35 der Impulsfolge/ die beiden Impulsbreiten gleich tor 38 vom Bezugssignal der Quelle 24 her über den sind. Hierdurch wird sichergestellt, daß eine UmGenerator 28 Eingangssignale für den Modulator 46. schaltung erfolgt, wenn am Motor die Nulleistung Das am anderen Eingang des Modulators 46 anlie- anliegt. Außerdem hat es eine weiche stetige Angende Fehlersignal verschiebt den Begrenzungspegel, triebsregelung zur Folge, ohne Erregungswertso daß die drei Phasenimpuls-Ausgangssignale des 40 Sprünge, die den Motor stören könnten.
Modulators46 verbreitert werden. Die Speisungssinn- Während sich der Motor 14 zur gewünschten BeEinrichtung 104 stellt fest, daß die Impulsbreite grö- zugsdrehzahl verlangsamt, erniedrigt sich die antreißer ist, als die etwa 33°/n, die dem Nulleistungswert bende Impulsbreite. Hat sie dabei in der umgekehrter entsprechen, und gibt ein Signal an die Schaltsteuer- Antriebsrichtung die dem Nulleistungszustand ent· einrichtung 100 ab, die die Schalteranordnung 50 in 45 sprechende Impulsbreite erreicht, so bewirkt die der dargestellten Stellung hält. Die 720-Hz-ImpuIse Speisungssinn-Einrichtung 104, daß die Schaltsteuer vergrößerter Breite für den Dreiphasenausgang 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 tunglO6 bipolare Impulse von 360 Hz und von ver- 80, 128, 132 bzw. 138 aufschaltet und so das An größerter Breite, die über den Verstärker 146 zum 50 triebssystem in seinen ursprünglichen Arbeitszustanc Motor 14 geleitet sind. Die vergrößerte oder modu- zurückbringt.

lierte Breite des Antriebs des Motors 14 hat zur In entsprechender Weise kehrt die Speisungssinn

Fol?e, daß dieser in seiner Drehzahl nachzieht. Einrichtung 104, wenn die Motordrehzahl sich in

Bei Überdrehzahl werden die Eingangssignale für folgenden auf der geforderten Bezugsdrehzahl »ein den Modulator 46 in der soeben beschriebenen Weise 55 nullt«, den Motor-Antriebssinn jedesmal um, wem entwickelt. Das am Modulator 46 anliegende Fehler- die von der Antriebssteuersignal-Impulsbreite ange signal hat nun eine Verminderung der Impulsbreite zeigte Nulleistungsbedingung erreicht wird,
der Ausgangssignale des Modulators 46 zur Folge. Das beschriebene Servo-System ergibt also ein

Diese verminderte Impulsbreite gelangt analog wie zwangläufig gesteuerte Verzögerung. Außerdem er vorher beschrieben über die Gatterschaltung 106 und 60 hält die symmetrische Änderung der Antriebs-Im den Verstärker 146 zum Motor 14, der sich darauf- pulssteuerung die erforderte Phasenlage der Well hin verzögert. Erreicht die Impulsbreite vom Modu- des Motors 14 und damit die richtige Phasenstellun; Iator46 33V₃Vo des Breitenwerts, so steht dem Mo- der Abtastung der Magnetköpfe 10 über dem Auf tor 14 keine Leistung mehr zur Verfügung. Wäre nahmemedium 2.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kopfradservoanordnung mit einer Vergleichsschaltung, der ein die Phase und Frequenz der Kopfraddrehung wiedergebendes Drehzahlsignal und ein Bezugssignal zugeführt wird und die aus deren Differenz ein Fehlersignal zur Korrektur der Kopfraddrehung erzeugt, ferner mit einer Steucrsignalerzeugungsschaltung, 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 hüben 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 Steuersignalerzeu|»ungsschaltung 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 größer oder kleiner als ein Bezugswert ist, Ausgangssignale zur Steuerung des Motors (14) für die eine oder andere Drehmomentrichtung auswählt.

2. Kopfradservoanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuerschaltung (104) enthaltene Vergleichsschaltung UND-Schaltungen, denen Ausgangssignale veränderlicher Breite und ein Impuls, dessen Breite den Bezugswert darstellt, zugeführt werden, und cinen 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 isC.

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