DE1800075C3 - Regelanordnung zur Phasensynchronisierung der Bewegung eines Drehmagnetkopfes und eines Magnetbandes - Google Patents

Description

K sin(ci>c?±A\)und

haben, wobei ΛΊ und Xi der Geschwindigkeit der Drehantriebe bezüglich eines Bezugspunktes proportional sind und ojo die Winkelfrequenz des Sezugsoszillalors (21) ist.

Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Da sich bei derartigen Anordnungen der Magnetkopf mit einer niedrigen Drehzahl von z. B. 10 U/sec dreht, kann es mehrere Minuten dauern, bis der Magnetkopf und das Band Synchronlaufen,

Aus der GB-PS 10 46 9Ö3 ist eine Anordnung bekannt, mittels der bei einer geringen Geschwindigkeit der Welle eines Motors dessen Ist-Drehzahl auf eine bestimmte SolJ-Drehzahl gebracht werden kann. Um zu vermeiden, daß bei geringen Drehzahlen die normalerweise auf die Drehung der Welle ansprechenden Wandler fehlerhafte Ausgangssignale erzeugen, wenn nämlich die Wandlerfrequenz geringer als die Geschwindigkeit ist, mit der Drehmomentänderungen auftreten, wird ein Bezugssignal relativ hoher Frequenz verwendet.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Anordnung der eingangs genannten Art in möglichst kurzer Zeit eine Phasensynchronisierung zu erreichen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1

H angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung, durch die eine Umsetzung der Frequenzen in einen anderen Frequenzbereich bewirkt wird. Dadurch kann auch bei geringen Drehzahlen des Magnetkopfes rasch eine Synchronisierung erreicht werden, da jede Phasendifferenz zwischen dem Magnetkopf und den auf dem Magnetband aufgezeichneten Steuersignalen in einer Periode ermittelt wird, die der Frequenz des Bezugssignalgenerators entspricht.

Die Erfindung w..-d nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 4 beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Regelanordnung,

jo Fig. 2 die Ausbildung eines der Wandler der Anordnung der Fig. I,

Fig. 3 den Verlauf von Signalen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung der F i g. I, und

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform eines Wandlers.

ι·} F i g. 1 zeigt unter anderem eine rotierende Magnetkopfanordnung 1, die zwei rotierende Magnetköpfe 3a und 3b enthält, die in einem Luftspalt an der Umfangsfläche eines zylindrischen Magnetband-Führungsteiles 2 um 180° gegeneinander versetzt sind. Die

■to Magnetköpfe 3a und 3b sind an entgegengesetzten Enden eines Halterungsarmes 6 angebracht, der in der Mitte an der rotierenden Welle 5 eines Motors 4 befestigt ist. Ein Magnetband 7 erstreckt sich über einen Umfangsbereich von etwa 180° des Führungsteils 2, so

4¹; daß es die Drehebene der rotierenden Magnetköpfe 3a und 3b kreuzt bzw. schräg hierzu verläuft. Das Magnetband 7 wird in Längsrichtung durch eine Druckrolle 8 und eine mit einem Motor 17 verbundene Bandantriebsrolle y angetrieben. Auf dem Magnetband

■so 7 sind Informationssignal-Magnetspuren 10 aufgezeichnet, die schräg zur Längsrichtung des Bandes verlaufen; ferner sind auf dem Magnetband 7 in einem Randbereich Steuersignal-Magnetspuren 11 vorhanden. Fm Wandler 24 erzeugt Signale

sin ν· · cos ωοί und cos χ ι sin ωοί,

wobei Xi die Winkelbewegung der rotierenden Magnelköpfe 3a ur d 3b von Bezugsstellungen in einer vorgegebener Zeit 1 und mn eine Winkelfrequenz ist, die wesentlich grißer als die Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle 5 ist. Wie beispielsweise in Fig.2 veranschaulicht ist, kann der Wandler 24 einen Permanentmagneten 18 enthalten, der etwa diametral einander gegenüberliegend Nord- und Südpole aufweist und auf der rotierenden Welle 5 befestigt ist. Ferner enthält der Wandler 24 Transformatoren 20a und 206, die an festen Stellungen am Umfang des Permanentmagneten 18 angeordnet und gegeneinander um einen

λ ο λλ mc

i O \J\J \J I J

Winkelabstand von etwa 90° versetzt sind. Die Transformatoren 20a und 20ό enthalten Primär- und Sekundärwicklungen 22a, 23a bzw. 220, 23b, die auf Magnetkernen 19a, 19ό sitzen.

Weiterhin ist ein Bezugssignalgenerator bzw. Oszil- ^r. lator 21 vorgesehen, dessen Winkelfrequenz ωά höher als die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle 5 ist Dieser Oszillator liefert ein Ausgangssignal, das für die vor!iegend2 Beschreibung der Einfachheit halber als cos ωό/ bezeichnet sei. Ein Teil dieses Ausgangssignals in des Oszillators 21 wird der Primärwicklung 22a des Transformators 20a zugeführt; ein anderer Teil des Ausgangssignals des Oszillators 21 gelangt über einen 90°-Phasenschieber 23 zur Primärwicklung 22b des Transformators 20ό in Form eines Signals sin ωο/. ιί Infolgedessen werden in den Sekundärwicklungen 23a und 230 der Transformatoren 20a und 20ό Signale

Cj = K ■ sin Xi · cos ωο/und

e„' = K ■ cos Xi · sin ωο/ ,_η

erzeugt (was in F i g. 3 durch A und B veranschaulicht ist). Die Ausgangssignale der Sekundärwick^jngen 23a und 230 werden durch einen Mischer 25 gemischt, was ein zusammengesetztes Signal

e_a ± e_a' = K ■ sin(a>o/ ± x\)

ergibt (was in F i g. 3 durch C dargestellt ist). Die Ausgangssignale der Transformatoren 20a und 20ό sind somit das Signal

e_a = K ■ sin

cosöjo/.

resultierend aus der Modulation von cos ωο/ mit sin X\, bzw. das Signal

e_a' = K ■ cos x\ ■ sin ωο/,

resultierend aus der Modulation von sin ω₀/ mit cos x,. Diese Signale werden zu dem Signal e₃ ± ei kombiniert, das eine konstante Amplitude besitzt, dessen Phase der Größe der Bewegung x\ der Magnetköpfe entspricht u.id eine Winkelfrequenz ωο besitzt. ■«)

Ein weiterer Wandler 26 ist an einer Stelle angeordnet, an der er die Steuersignal-Magnetspuren 11 abtastet; hierdurch werden Signale entsprechend der Bewegung des Magnetbandes 7 erzeugt. Bezeichnet man die Größe der Bewegung des Magnetbandes 7 mit « X], so liefert der Wandler 26 Signale sin x₂ · cos ωο/und cos χι ■ sin ωο/. Zu diesem Zweck werden auf dem Magnetband 7 Steuersignal-Magnetspulen 11 durch einen Magnetkopf erzeugt, der einen Schlitzspalt besitzt, der mit Gleichs.rom von abwechselnd umge- w kehrter Polarität gespeist wird, so daß bis zum Sättigungs-ivert des Magnetbandes Steuersignale von Rechteckform aufgezeichnet werden. Der Wandler 26 enthält zwei Magnetköpfe, die um einen vorgegebenen Abstand /oneinander entfernt sind und mit dem Signal « cos ωο/ unmittelbar vom Oszillator 21 bzw. mit dem um 90° phasenverschobenen Signal ωο/ vom Phasenschieber 27 versorgt werden. Vom Wandler 26 werden infolgedessen Signale

e* s K ■■ sin χι - cos ωοί und Cb' — K · cos Xi · sin ωο/

gewonnen; diese Ausgangssignale werden durch einen Mischer 28 gemischt, so daß ein zusammengesetztes Signal

et ± eb' = K ■ sin(wn,/ ± .Y2)
entsieht.

Die Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Mischer 25 und 28 wird festgestellt. Die Bewegung eines der beiden beweglichen Teile, d. h. die Drehbewegung der Magnetköpfe oder die Bewegung des Magnetbandes beim dargestellten Ausführungsbeispiel, wird entsprechend der ermittelten Phasendifferenz gesteuert. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Mischers 25 einem Impulsformkreis 29 zugeführt, dessen Ausgangssignal zu einem Komparator bzw. Flip-Flop 30 gelangt und diesen Kreis einstellt Das Ausgangssignal des anderen Mischers 28 wird einem Impulsformkreis 31 zugeführt, dessen Ausgangssignal das Flip-Flop 30 zurückstellt. Wenn die der Phasendifferenz (x\ -X2) entsprechende Zeit als (x\ —X2) bezeichnet wird, so wird am Flip-Flop 30 ein rechteckförmiges Ausgangssignal gewonnen, das während der Zeit (x\' — xt!) im Einschaltzustand und während der Zeit {2π — (χ\'-Χ2') im Ausschaltzustand ist. Das resultierende rechteckförmige Ausgangssignal wird einem Detektorkreis 32 zugeführt und erz' gt eine Spannung entsprechend der Phasendifferenz (x. - x:), die dann als Steuerspannunf dem Motor 17 (wie dargestellt) oder dem Motor 4 zugeführt wird.

Die rotierenden Magnetköpfe 3a und 3b Können somit die Magnetspuren 10 genau abtasten. Bei der beschriebenen Ausführung wird jede Phasendifferenz zwischen den rotierenden Magnetköpfen und den Steuersignalen auf dem Magnetband sehr rasch in einer Periode ermittelt, die der Bezugsfrequenz ω_ο/2;τ entspricht Demgemäß kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Bandes unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der rotierenden Magnetköpfe unmittelbar gesteuert werden. Die rotierenden Magnetköpfe und das Magnetband können infolgedessen unmittelbar in einen phasensynchronisierten Zustand gebracht werden, ohne daß zahlreiche Umdrehungen der rotierenden Magnetköpfe vor der Synchronisation benötigt werden. Die Trägerfrequenz, d. h. die Oszillationsfrequ^nz des Oszillators 21 liegt üblicherweise bei etwa 10 kHz.

Wenngleich bei dem vorstehend beschriebenen Ai sführungsbeispiel ein Zyklus des modulierenden Signals bei jeder Umdrehung der rotierenden Magnetköpfe vorhanden ist. so kann man statt dessen auch mehrere Zyklen des modulierenden Signals pro Umdrehung der Köpfe erzielen. Zu diesem Zweck kann auf der rotierenden Welle 5 ein Wandler 24' (vergleiche Fig.4) angeordnet werden, der einen Permanentmagneten 18' enthält, der in Winkelabständen von 90° abwechselnd Nord- und Südpole aufweist. Zwei Transformatoren 20'a und 20'b sind gegeneinander um einen Winkelabstaiid von 45° versetzt.

Das erwähnte rasche Ansprechen ist vor allem in Fällen nützlich, in denen die rotierenden Magnetköpfe und das Magnetband nicht mit gleichförmigen Geschwindigkeiten angetrieben werden.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß der Wandler 24 so ausgebildet ist, daß er die Signale

sin

n/und cos Xt ■ sinoioZ

liefert; es ist dabei auch möglich, daß der Wandler 24 Signale

sin x\ ■ sin ωο/und cos x\ · cos &>oZ

erzeugt. Dasselbe gilt für den Wandler 26. Es wurde ferner angenommen, daß die Wandler als magnetische Detektoren ausgebildet sind. Es können jedoch statt dessen auch optische Detektoren oder dergleichen

Verwendung finden. Diie beiden beweglichen Teile können so synchronisiert werden, daß ihre Phasendifferenz entweder Null ist oder einen bestimmten festen Wert besitzt. Wenngleich bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel die modulierten Signale unmittelbar von den Transformatoren 20a und 20b abgeleitet wurden, so kann man statt dessen auch zunächst die modulierenden Signale sin x\ und cos x\ erzeugen und dann diese modulierenden Signale zur Modulation der Trager cos ω_οί und sin ω_οί in Modulatoren verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

λ ο r\r\ f\ -ι c IO UW XJ/ Ü Patentansprüche:

1. Regelanordnung zur Phasensynchronisierung der Bewegung einer Drehmagnetkopfanordnung und eines Magnetbandes in einem Bandgerät, wobei auf das Magnetband Steuersignale entsprechend von der Magnetkopfanordnung abzutastenden Aufzeichnungsspuren aufgezeichnet sind, bestehend aus einer ersten Antriebseinrichtung zum Antrieb der Magnetkopfanordnung, einer zweiten Antriebseinrichtung zum Antrieb des Magnetbandes, einem ersten Wandler zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit der Magnetkopfanordnung, einem zweiten Wandler zur Ermittlung der Bandlaufgeschwindigkeit, einem Komparator zum Vergleich der beiden Geschwindigkeiten und einer Steuereinrichtung, die auf Grund des Vergleichssignals des {Comparators wenigstens eine der beiden Antriebseinrichtungen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler ais Modulatoren (24, 26) ausgebildet sind, daß ein ein Bezugssignal relativ hoher Frequenz abgebender Bezugssignalgenerator (21) mit jedem Modulator direkt und über einen 90°-Phasenschieber (23) verbunden ist, daß von den Modulatoren zwei phasenverschobene, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Magnetkopfes bzw. des Magnetbandes amplitudenmodulierte Ausgangssignale abgenommen werden, die in Mischern (25, 28) zur Erzeugung von Signalen gemischt werden, die konstante Amplitude aufweisen und deren Phase der Geschwindigkeit der Magnetkopfanordnung bzw. des Magnetbandes entspricht, und daß die Ausgangssignale der Mischer (25, 28) dem Komparator (30) zugeführt werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (24, 26) Ausgangssignale der Form sin X cos ωοί und cos X sin ωοί erzeugen, wobei Xder Geschwindigkeit eines der Drehantriebe bezüglich eines Bezugspunktes proportional und wo die Winkelfrequenz des Bezugsoszillators (21) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (24, 26) Ausgangssignale der Form sin X sin dmat und cos A¹COS ω_οί erzeugen, wobei X der Geschwindigkeit eines der Drehantriebe bezüglich eines Bezugspunktes proportional und fc>o die Winkelfrequenz des Bezugsoszillators (21) ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Mischer (25, 28) die Form