DE2141865A1

DE2141865A1 - Servomechanismus

Info

Publication number: DE2141865A1
Application number: DE19712141865
Authority: DE
Inventors: Robert Gordon San Jose Calif Nelson (V St A )
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-08-24
Filing date: 1971-08-20
Publication date: 1972-03-02
Also published as: US3639688A; CA942417A; GB1308256A; JPS5137763B1; FR2101768A5

Description

FAT» N T A. N W A. LI

ing. E. HOLZEB

R» AUOSHlJRG

J¹HlAJtPPUfE-W13LSEK-STHjLSBH Uk

2U1865

I. 126

Augsburg, den 18. August¹ 1971

International Business Machines Corporation, Armonk,

Ν.Ϊ. 10 504, V.St.A.

Servorae chani smus

Die Erfindung betrifft Servomechanismen für schrittweise weiterschaltende Transporteinrichtungen für Streifenauf zeichnungamedien, welche durch abwechselnde Halte- und Weitertransport-Halbzyklen in zwei Abschnitten weitertransportiert werden.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schaltungen

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zur Erzeugung von Servomechanismusfehlersignalen für derartige Transporteinrichtungen, Vielehe in Signalspeichersystemen StreifenaufzeichnungsKiedien schrittweise an Signalwandlern vorbeitransportieren.

Bei herkömmlichen Videosignalaufzeichnungs- und -Wiedergabesystemen werden sich kontinuierlich bewegende Jagnetbänder verwendet, welche spirallinienförmig um sich fortwährend drehende Formkörper herumgewickelt sind, die gewöhnlich die Form von Trommeln haben. Diese Trommeln enthalten elektromagnetische Aufzeicnnungs- und -wiedergabewandler, welche zwecks Aufzeichnen oder Ablesen der Videosignalinformation mit dem Magnetband in eine magnetische Kopplungsverbindung gebracht werden. Es sind in jüngster Zeit Video- und Tonsignalaufzeichnungs- und -wiedergabesysteme entwickelt worden, bei welchen gewünschte Teile der aufgezeichneten Information kontinuierlich wiedergegeben werden können, und zwar so lange, wie es gewünscht wird. Das ist bei Videosignalen für Kathodenstrahlbildröhren sehr erwünscht, weil es oft vorkommt, daß ein vollständiges Einzelbild während einer verhältnismäßig langen Zeitspanne wiedergegeben werden soll. In solchen Geräten wird das Magnetband in Längsrichtung schrittweise weitertransportiert, während es von dem elektromagnetischen

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entkoppelt ist. Ein Aufzeichnen oder Wiedergeben findet jeweils nur statt, während das Band festgehalten ist. Das Band wird deshalb zwischen festgelegten Viandlerstellungen weitertransportiert. Die Hauptprobleme bei der Videowiedergabe mit Hilfe von gespeicherten Signalen sind zwar durch Geräte dieser Bauart gelöst, es sind jedoch neue Probleme aufgetaucht. Ein solches Problem ist die Regelung des schrittweisen Weitertransportes. Bei bekannten Anordnungen sind Servomechanismen herkömmlicher Bauart verwendet worden, Vielehe den Gesamtbetrieb auf der Grundlage einer Mittelviertbildung erfassen. Diese bekannten Anordnungen sind zwar für viele Anwendungsfälle geeignet, sie lassen jedoch bei einem System hoher Qualität viel zu wünschen übrig. Beispiele dieser bekannten Anordnungen sind in den US-Patentschriften 2 832 840, 2 913 707, 3 095 473, 3 180 930, 3 229 035, 3 243 798, 3 264 453, 3 395 401, 3 463 878 und 3 474 429 sowie in der technischen Abhandlung von CD. Carman and R.W. Van Pelt, "Digital Speed Control System", IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 9, Nr. 10, März 1967, Seiten 1315-1317, beschrieben.

In diesen Beispielen zum Stand der Technik sind jeweils Servomechanismen beschrieben, bei welchen herkömmliehe Systeme zur Erzeugung voreilender oder nacheilender

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Spannungen zur Steuerung von Rutschkupplungen und ähnlichen Steuer- bzw. Geschwindigkeitsänderungseinrichtungen oder Schaltungen verwendet werden, welche .auf Start-, Stop- und Rückwickelsignale ansprechen und den Servomechanismus unterbrechen. Die Verwendung dieser Anordnungen ist auf Anwendungsfälle beschränkt, bei welchen kontinuierlich intermittierende Synchronisiersignale abgetastet werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Servomechanismus zu schaffen, mittels welchem auf einfache Weise der schrittweise Weitertransport von Streifenaufzeichnungsmedien mit höchster Genauigkeit regelbar ist.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung einen Servomechanismus für schrittweise vreiterschaltende Transporteinrichtungen für Streifenaufzeichnungsmedien, welche durch abwechselnde Halte- und Weitertransport-Halbzyklen in zwei Abschnitten weitertransportiert werden. Ein solcher Servomechanismus ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Weitertransportieren des betreffenden Mediums, ferner durch zwei elektromagnetische Wandler, die in

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bestimmtem Abstand voneinander längs eines Teils des Mediums angeordnet sind, weiches in einem Intervall von einem Vielfachen einer Einheit eines bestimmten Anteils des Transportschrittes weiterzutransportieren ist, weiter durch einen Impulsgenerator, der in einem Zeitpunkt , in welchem ein Teil des Mediums in der Nähe eines der Wandler festgehalten ist, an einen der Wandler einen auf dem Medium aufzuzeichnenden Bezugsimpuls abgibt, fernerhin durch Einrichtungen zur Wiedergabe desselben Impulses durch den anderen der beiden Wandler jeweils dann, wenn der genannte Teil des Mediums an diesem vorbeitransportiert wird, und schließlich durch eine Schaltung, welche die Zeiten des Auftretens des Bezugsimpulses und des wiedergegebenen Impulses miteinander vergleicht und ein Pehlersignal erzeugt.

Gemäß der Erfindung wird also in direkter Abhängigkeit von der Folgebewegung des schrittweise weitertransportierten Streifenaufzeichnungsmediums ein Pehlersignal erzeugt. Eine Wandlereinrichtung tastet ein Stück bestimmter Länge des Streifenaufzeichnungsmediums in zwei Feldern ab. Wenn die Wandlereinrichtung das erste Feld passiert, ist das Medium ortsfest gehaltert, während der das andere Feld enthaltende Teil des Mediums weitertransportiert wird.

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Nach Beendigung dieses Weitertransport-Halbzyklus tastet die Wandlereinrichtung das andere Feld ab, welches nun ortsfest gehaltert ist, während der das eine Feld bildende Teil des Mediums weitertransportiert wird. Dieser Betriebsablauf wird leicht dadurch erzielt, daß in dem Streifenaufzeichnungsmedium zwischen den beiden Feldern während einer Zyklushälfte eine Schleife gebildet wird, Vielehe während der anderen Zyklushälfte wieder glattgezogen wird. Zwei ortsfeste Streifenmediumswandler sind längs des Streifenaufzeichnungsmediums in dem einen Feld angeordnet und weisen einen Abstand voneinander auf, der gleich einem bestimmten Teil (einschließlich eines ung- „,den vielfachen desselben) des Schrittes ist, für den das Gerät ausgelegt ist. Einer dieser beiden Wandler dient zur Aufzeichnung, während der andere zur Wiedergabe dient. Der Abtastwandlereinrichtung ist ein Impulsgenerator zugeordnet, welcher immer dann einen Impuls erzeugt, wenn die Abtastwandlereinrichtung die Stelle maximaler Beschleunigung des Streifenaufzeiehnungsmediums in dem anderen Feld passiert. Zum Beispiel wird beim Aufzeichnen von Videosignalinformationen der ortsfeste Aufzeichnungswandler mit Impulsen versorgt, während das eine Feld des Streifenaufzeiehnungsmediums ortsfest ist, und zwar vorzugsweise dann, wenn die Abtastwandlereinrichtung die Stelle des mit Impulsen versorgten Wandlers oder sonstwo

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den Beginn des Feldes passiert. Wenn die Abtastwandlereinrichtung den Aufzeichnungsbeginn des anderen Feldteiles erreicht, beginnt der Weitertransport des einen Feldteiles. Wenn die sich bewegende Wandlereinrichtung die Stelle maximaler Beschleunigung des Aufzeichnungsmediums in dem anderen Feldteil passiert, wird durch den vorgenannten Impulsgenerator ein Impuls erzeugt. In diesem Zeitpunkt erzeugt im Idealfall der ortsfeste Wiedergabewandler den vorher aufgezeichneten Impuls. Die Ankunftszeiten der beiden Impulse werden in einer Vergleicherschaltung miteinander verglichen. Wenn sie gleichzeitig ankommen, bleibt die den Servomechanismus regelnde Schaltung unbeeinflußt, wenn der ortsfeste Wiedergabewandler vor dem Generator einen Impuls erzeugt, wird dem Servomechanismus ein Fehlersignal zugeführt, welches die Schrittlänge zu verkürzen sucht. Wenn der Wiedergabewandler nach dem Generator einen Impuls erzeugt, wird der Servomechanismus so eingestellt, daß er die Schrittlänge vergrößert. Der .ortsfeste Aufzeichnungsxtfandler ist bei der Wiedergabe von Informationen auf dem Streifenaufzeichnungsmedium untätig, da die Impulse bereits auf dem Streifenaufzeichnungsmedium aufgezeichnet sind. Der ortsfeste Wiedergabewandler und der Impulsgenerator arbeiten in Abhängigkeit von diesen vorher aufgezeichneten Impulsen in genau der

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gleichen Weise, wie es für die ursprüngliche Aufzeichnung beschrieben worden ist.

In Weiterbildung der Erfindung wird das Adressieren der betreffenden Abschnitte des Streifenaufzeichnungsmediums dadurch erreicht, daß Über den ortsfesten Aufzeichnungswandler während des Weitertransports Impulse in Impulspositionskodierung abgegeben werden. Vorzugsweise wird ein Impuls entgegengesetzter Polarität zum Adressieren verwendet, um eine bessere Trennung von den Impulsen zu erzielen, die sich auf das Servofehlersignal beziehen. Wenn eine binäre "0" aufgezeichnet werden soll, wird ein negativer Impuls an einer in bezug auf den Servoimpuls bestimmten Stelle aufgebracht, vorzugsweise in der Mitte zwischen den Servoimpulsen. Eine binäre "1" wird durch das Aufbringen von Impulsen an einer davon verschiedenen Stelle festgelegt. Diese Adresseninformation kann und wird vorzugsweise gleichzeitig mit dem Aufzeichnen der gespeicherten Information auf das Streifenaufzeichnungsmedium aufgezeichnet. Der für das Aufzeichnen reservierte ortsfeste Wandler kann zur Abtastimpulswiedergabe verwendet werden, sofern der Betrieb umkehrbar ist, wie beispielsweise bei Magnetbandspeichersystemen.

Der Servomechanismus nach der Erfindung ist besonders

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günstig anwendbar bei Kathodenstrahlbildröhren nach Art eines herkömmlichen Fernsehempfängers, bei welchen die Videoinformation von einem Ton aus einer Tonfrequenzsignalspur auf dem Magnetband begleitet ist. Die Wiedergabe erfolgt dabei so, daß die Bewegung auf dem Bildschirm durch Anhalten des Bandes angehalten wird und daß kontinuierlich die gleichen Felder so lange abgetastet werden, bis die normale Wiedergabe fortgesetzt werden soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung

den wesentlichen Teil des Servomechanismus nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Einzel

heit des in Fig. 1 dargestellten Teils des Servomechanismus nach der Erfindung,

Fig. 3 in Draufsicht schematisch die

Transporteinrichtung und die

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Einrichtung zur Erzeugung von Servomechanismusfehlersignalen,

Fig. 4 schematisch einen Teil eines

Magnetbandes nach der Erfindung,

die Fig. 5a bis 5f den Betrieb des Servomechanismus

nach der Erfindung, und

Fig. 6 ein Funktionsdiagramm einer

Logikschaltung des Servomechanismus nach der Erfindung.

Ein Streifenaufzeichnungsmedium, welches in Fig. 1 als Stück eines Magnetbandes 10 dargestellt ist, ist auf einem ringförmigen Körper 12 angeordnet, den man auch als Trommel bezeichnen könnte. Das Magnetband 10 ist um den, Ringkörper auf einer Seite desselben herumgeschlungen. Eine Richtungsumkehranordnung, die zusammen mit zwei Rollen 14, 16 dargestellt ist, ist für die Erfindung nicht wesentlich, sie bietet jedoch viele Vorteile beim Einlegen einer Bandkassette in die betreffende Maschine, was im folgenden noch näher beschrieben ist. Außerdem können auf

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diese Weise zwei oder mehrere Kassetten um eine einzige Abtasttrommel herum angeordnet werden. Die letztgenannte Anordnung ist dort von entscheidendem Vorteil, wo Daten von einem Band teilweise auf ein anderes Band übertragen werden sollen, sowie in ähnlichen Anwendungsfällen. Der Ringkörper 12 besteht aus zwei Teilen, die durch einen zwischen dem oberen und unteren Rand des Ringkörpers 12 gebildeten Schlitz 18 voneinander getrennt sind. Der Ringkörper ist aus Hu--4etall, Aluminium oder einem anderen magnetisch abschirmenden Material hergestellt. Der Schlitz 18 nimmt die Polflächen von elektromagnetischen Wandlern 20 auf, von Vielehen einer in Fig. 1 nicht.sichtbar ist, die das Band 10 berühren oder, je nach Bedarf, durch einen Spalt bestimmter Größe von diesem getrennt sind. Die elektromagnetischen wandler 20 sind an einem Arm 22 gehaltert, der auf einer Welle 2k gelagert ist, die sich, angetrieben durch eine Antriebseinrichtung herkömmlicher Art, beispielsweise durch einen nicht dargestellten Elektromotor, kontinuierlich mit bestimmter^* konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht. An der Welle 24 ist eine Tachometerscheibe befestigt, in welcher· entsprechend den Wandlern 20 zwei öffnungen 28 und 29 gebildet sind. Diese öffnungen 28 und 29 sind dabei so angeordnet, daß sie sich bei der Drehung zwrischen den Siemeriten eines Tachometerimpuls-

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generators 30 hindurchbewegen. Dieser Generator ist als eine Lichtquelle, beispielsweise eine Lampe 32 mit einer Sammellinse j dargestellt, die mit einer Fotozelle 34 zusammenwirkt. Die Tacnometerscheibe 26 kann noch weitere Öffnungen 35 aufweisen, die in bestimmter Weise angeordnet sind und für weitere Zwecke des Servomechanismus nach der Erfindung dienen. Zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten in der Nähe des Randes des Magnetbandes 10, was im folgenden noch näher beschrieben ist, sind in dem Ringkörper 12 zwei Wandler 36 und 38 angeordnet. Die Anordnung dieser Wandler 36 und 38 mit Bezug auf das "iagnetband ist auch in Fig. 2 gezeigt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß das Band 10 in Form einer Spirallinie um den Ringkörper 12 derart herumgelegt ist, daß die durch den im Scnlitz 18 arbeitenden elektromagnetischen Wandler auf das Magnetband aufgezeichnete Spur unter einem bestimmten Winkel quer über dasselbe hinwegläuft.

Eine Draufsicht auf einen Schrittbandspeicher der oben beschriebenen Art ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Anordnung wird das Band 10 einer Abwickelspule entnommen und auf eine Aufwickelspule 42 herkömmlicher Bauart aufgewickelt. Die Vorteile von ßandkassetten bleiben bei dieser Anordnung erhalten. Zwei Rollen 44

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und 46 innerhalb einer strichpunktierten Line 48, welche die Umrißlinien einer Kassette versinnbildlicht, sind in der Maschine angeordnet und führen das Band 10. Bei Verwendung einer Kassette befinden sich die Rollen 44 und 46 in der Kassette und das Band ist derart auf die Spulen aufgewickeltj daß ein durch eine gestrichelte Linie dargestellter Teil 10' sich zwischen den Rollen 44 und 46 erstreckt, Die Kassette wird in herkömmlicher Weise in die Maschine eingesetzt und der Bandteil 10' wird zum Einlegen von Hand herausgezogen. Das Band 10 wird um die Rolle 14^r, um den Ringkörper 12 sowie um die Rolle 16' herumgelegt und zwischen einer Treibrolle 50 und einer Andrückrolle 52 hindurchgezogen« Die Rollen 14' bzw, 16' sind an Hebeln 54 bzw, 56 befestigt. Ein Hebelbetätigungsnocken 58? welcher an der Welle 24 befestigt ist, drückt gegen Nockenrollen und 62 und stellt dadurch die Hebel 54 und 56 im Schrittzyklus ein. Federn 64 und 66 ziehen die Arme 54 und 56 an den Hebelbetätigungsnocken 58. Außerdem ist ein Sehritt? schleifennocken 68 in bestimmter Stellung 3U dem Hebel" .' betätigijngsnOQken 58 an der Welle 24 befestigt, was im folgenden noch näher erläutert ist. Eine rolle 70 ist an einem Bandschleifenstab 72 g eine liockenrolle 74 trägt, welche an dem BandsehleifennQQken. anliegt. Der Stab 72 ist in Stehlagern 76 und 77 gelagert. Eine zwischen dem äußeren Stehlager 77 und einem Bund 79

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angeordnete Druckfeder 78 drückt die Uockenrolle 74 an den ochleifennoeken 68, Jie Jchleifenrolle 7'j v.'ird durch die wirkung des Schleifennockens 68 auf den οtab 72 in die äußere Stellung 70' verschoben, was durcn ,gestrichelte Linien angedeutet igt. Zwei Rollen 84 und 86 drucken federnd gegen das iJand 10 und halten es an dem Hing" körper 12 in Anlage, üeim Einlegen der Kassette sind die Rollen 84 und 86 von dem Hinskörper 12 v/e-jbewegt, damit das dand 10 zwischen die Rollen und den Ringkörper eingeführt werden kann. Der Nocken 68 ist so angeordnet, daß die Rolle 70» außer beim schrittweisen Weitertransportieren des Bandes, immer innerhalb des Ringkörpers gehalten wird,, so daß sie das Bandeinlegen nicht behindert.

Fig» 4 zeigt als Einzelheit ein Stück eines Bandes 10' welches bei dem Servomechanismus nach der Erfindung verwendet wird, Die Wandleranordnung 20 dient zur Aufzeichnung und/octer Wiedergabe magnetischer Spuren 90_s welche in de? <«rg«sfc«3.Xfc«nt Weise scfrräg über das Bend JQ' verlaufen, Eine Spur %l wird als Videosignalspur betrachtet. Diese Spur 91 ist in drei Teile unterteilt. In dem ersten Teil ist die Information zur wiedergabe des ungeraden Feldes N_Q eines Fernsehbildrasterg aufgezeichnet. Das gerade Feld ImV ist am anderen Ende der Spur 91 aufgezeichnet, während der

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dritte Teil zwischen den i\\- und rI_-Feldern die üblichen Rücklauf- und Gynchronisierimpulse enthält, die auf einem handstück aufgezeicnnet sind, dessen Länge gleich einem ochritt ist. wenn sowohl Video- wie auch Tonsignale aufgezeichnet -."/erden sollen, v/erden zwei Arme nach Art des Armes 22 zur Aufzeichnung und Wiedergabe von dem Band 10' vorgesehen. Diese beiden Arme bewegen sich mit unterschiedlichen ürenzahlen. Es wird angenommen, daß sich der Tonarm mit viel niedrigerer Drehzahl als der Videoarm bewegt. Auf diese weise können sehr lange Tonnachricliten fur jedes Einzelbild der visuellen wiedergabe gespeichert vrerden. tLs wird ein Verhältnis von 264 : 1 vervjendet, so daß Videosignalinformationen für die Wiedergabe durch denjenigen v.'andler aufgezeichnet werden können, welcher normalerweise für das Aufzeichnen von Tonfrequenzsignalen reserviert ist. Das ist vorteilhaft beim Aufzeichnen und wiedergeben in digitaler Form über eine kommerzielle llachrichtenübertragungsleitung zur anschließenden wiedergabe mit normaler Geschwindigkeit durch die normale Videosignalwiedergabewandlereinrichtung. Bei einer solchen Anordnung arbeiten die Tonfrequenzsignalwandler und die Videosignalwandler in einem Abstand von 1,6 mm, so daß der Schlitz 18 nicht zu groß ist.

Längs eines Randes des Bandes 10 ist eine schmale

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Spur zum Aufzeichnen von Servomarkierungen 96 angeordnet, die längs des Bandes jeweils gleichen Abstand voneinander haben und Von welchen jeweils eine pro Einzelbild vorhanden ist. Wenn eine Folge von Signalen auf dem Band 10 adressiert werden soll, werden Adressenmarkierungen 98 μηά 99 aufgezeichnet, die vorzugsweise eine mit Bezug auf die Servomarkierungen 96 entgegengesetzte magnetische Polarität haben, was sich vorteilhaft auf die Unterscheidung der Adressenkodierung von den Servoregelungsinarkierungen auswirkt. Vorzugsweise wird zwar ein ßinärkodierungssystem verwendet, es können jedoch auch andere Systeme, sogar bis nin zu Dezimalsystemen, verwendet werden. Gemäß der Darstellung in Pig. 4 wird eine einfache Impulspositionskodierung verwendet, wobei binäre "l"en durch Adressenmarkierungen 98, die zwischen den benachbarten Servomarkierungen 96 äquidistant angeordnet sind, und binäre "0"en durch Adressenmarkierungen 99 dargestellt sind, welche deutlich nicht äquidistant sind. Zum äußerst genauen Erkennen der Adresseninformation wird eine einfache Logik- und Integrierschaltung verwendet.

Die Art des schrittweisen Weitertransportes des Masnetbandes ist scnematiscn in Fig. 5 dargestellt. Gemäß Pig. 5a ist das ßand 10" eng um den Ringkörper 12'

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nerumgelegt. Ein Wandler 20' tastet das ungerade Feld A_Q des betrachteten Einzelbildes A ab. Die Andrückrolle 52' ist gelöst, so daß die '!"reibrolle 50' auf das Band 10" keine Antriebskraft ausübt. Unter diesen Bedingungen tasten die Wandler 20' und 20" aufeinanderfolgend kontinuierlich die ungeraden und geraden Felder des betrachteten Einzelbildes A so lange ab, bis ein Befehl zum Weitertransportieren gegeben wird. Ein Befehl zum weitertransportieren wird ausgeführt, wenn der Wandler 20' oder 20" das gerade Feld abzutasten beginnt, d.h. wenn der Wandler die Rolle 86' passiert. In diesem Zeitpunkt wird die Rolle 14" zurückbewegt und das Band iO" in dem ungeraden Einzelbildabtastbereich entspannt. Im gleichen Zeitpunkt wird die Schleifenrolle 70' zwischen den Rollen 84' und 86' gemäß Fig. 5b nach auswärts bewegt und dabei das Band 10' um die Rolle 14" und die Rolle 84' herumgezogen. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis die Schleifenrolle 70' eine Schleife gezogen hat, welche exakt gleich einer Schrittlänge ist. Praktisch hat sich eine Schrittlänge von 8,5 mm beim kontinuierlichen Weitertransportieren des Bandes 10' zur Wiedergabe von 30 Einzelbildern/s auf einer Kathodenstrahlbildröhre als völlig zufriedenstellend erwiesen. Wenn der Wandler 20' das Ende des geraden Feldes des Einzelbildes A gemäß Fig. 5c abtastet, ist das

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ungerade Feld des nächstfolgenden Einzelbildes B in Stellung gebracht. Während der Wandler 20^ir das ungerade Feld des Einzelbildes B abtastet, wird die Andrückrolle 52' an dem Band 10" zur Anlage gebracnt, so daß dieses gemäß der Darstellung in Fig. 5d durch -die Treibrolle 50^r angetrieben und die Bandschleife glattgezogen wird. Dadurch viird der das gerade Feld enthaltende Eandteil v/eitertransportiert. Gemäß Fig. 5e ist dann ein Stillstandsbetrieb für das zweite Einzelbild B möglich. Bei weiteren Vorbeigängen der Wandlereinrichtung 20 an dem gleichen Einzelbild müssen die Andrückrolle 52^l und die Treibrolle 50' von dem Band abgehoben werden, da das Band vielleicht für eine längere Zeitspanne festgehalten werden soll. Bei kontinuierlichem Schrittransport treibt die über ein Getriebe mit der Antriebswelle 24 (Fig. J) gekuppelte Treibrolle 50' in Zusammenwirkung mit der Andrückrolle 52 ständig das Band 10 an, und der um den Ringkörper 12 herumgelegte Teil des Bandes 10 wird durch die Rollen I¹J¹ und 16', welche an den jeweils unter Federspannung stehenden Armen 54 bzw. 56 angebracht sind, straffgespannt gehalten. Die Schrittbewegung wird durch den Schrittstab 72 gesteuert. Die Anordnung ist vorzugsweise für eine festgelegte Schrittlänge genau dimensioniert. Manchmal können jedoch auch Einstellvorrichtungen

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erforderlich sein. Für die Einstellung der Schrittlänge können verschiedene Anordnungen in Betracht gezogen werden. Die Länge des ochleifenarmes 72 wird bei der einen Anordnung durch eine einfache Vorrichtung verändert, beispieIsweise durch Verdrehen einer zwei Teile des Stabes miteinander verbindenden Schraube. Innerhalb des Stabes 72 kann für diesen Zweck auch ein Hydraulikzylinder angeordnet sein. Die Lage des Anschlages 79 kann veränderlich sein, und ein unter Federspannung stehender Anschlagstift kann dazu vervrendet werden, den VJ eg des Jchleifenstabes 72 an der richtigen Stelle zu begrenzen. Vorzugsweise ist jedoch der Nocken 68 konisch ausgebildet und axial verschiebbar auf der vieHe 2M angebracht, so daß durch die Verstellung der Höhe des Nockens die Wegstrecke gesteuert wird, welche der Schleifenstab 72 außerhalb des Ringkörpers 12 zurücklegt. Der Nocken 58 ist ebenfalls konisch ausgebildet und wird in komplementärer Weise eingestellt, so daß die Länge des weitertransportierten Bandstückes während des gesamten Betriebes genau konstant ist.

Das Einstellen der Schleife 80 durch eine der oben beschriebenen Anordnungen oder durch eine andere geeignete Anordnung viird auf ein Fehlersignal hin durchgeführt,

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welches während des Transportes des Bandes erzeugt wird. Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 5f erzeugt der Tachoiiieterimpülsgenerator 30" einen Impuls in dem Zeitpunkt, in welchem das die Wandler 36" und 38" passierende Band ΙΟ" seine maximale Beschleunigung aufweist. Bei der ursprünglichen Aufzeichnung von Signalen auf dem Band 10" w/ird der Servoimpuls dem Aufzeichnungs',\randler 36^tr dann zugeführt, wenn sich der Wandler 20' in dem Feld B_Q befindet, und das Band 10" festgehalten ist. Wenn derselbe Impuls einen halben Schritt oder ein ungerades Vielfaches eines halben Schrittes später den Viiedergabewandler 38" passiert, wird seine Phasenlage mit der des Servoimpulses aus dem Tachometergenerator verglichen. Wenn die Schrittlänge stimmt, stellt der Fehlersignalgenerator das lediglich fest, wohingegen er ein Voreilen oder Nacheilen hervorruft, wenn der Schrittransport nicht im richtigen Synchronismus erfolgt. Die zugeordnete Einrichtung verzögert oder beschleunigt die Schrittgeschwindigkeit entsprechend.

Ein Funktionsdiagramm einer logischen Schaltung zur Erzielung des oben geschilderten Eetriebsablaufes ist in Fig. 6 dargestellt. Ein Elektromotor 100 versetzt die Antriebswelle 24 in Drehung, welche ihrerseits mit

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der Treibrolle 50" gekuppelt ist und diese antreibt. Bei einer abgewandelten Ausfuhrungsform kann die Treibrolle 50" für sich angetrieben und/oder folgegesteuert sein, je nach Bedarf. Zur Betätigung der Treibrolle in herkömmlicher Weise ist eine gesonderte Steuereinrichtung vorgesehen. Zur Regelung der Motordrehzahl in Abhängigkeit von ankommenden 59,59 Hz-Videosignalen in herkömmlicher Weise ist vorzugsweise ein gesonderter Servomechanismus vorgesehen. Der Tachometergenerator 30" sitzt ebenfalls auf der Welle 24. Tachometergeneratorimpulse werden über eine ODER-Schaltung 102, ein Schaltelement 104 und einen Wandler-Antriebsverstärker IO6 dem Aufzeichnungswandler 36" zugeführt. Anordnungen, bei welchen dieser Impuls zum Aufzeichnen verwendet wird, haben den Vorteil, daß sie die gleiche Impulsform haben wie die Vergleicherschaltung. Wenn Adressenimpulse aufgezeichnet werden sollen, wird ein Adressenimpulsgenerator 110 in Abhängigkeit von einer Adresseninformation, die an einer Adresseninformation-Eingangsklemme 114 anliegt, durch einen Modulator 112 getastet. Taktimpulse für das Aufzeichnen von Servoimpulsen werden ebenfalls an der Klemme 114 angelegt, wenn der Impulsgenerator 30" für das Aufzeichnen nicht ausgelegt ist. Wie oben bereits erwähnt, liefern der Modulator 112 und der Verstärker

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vorzugsweise Impulse entgegengesetzter Polarität für den letztgenannten Zweck, obwohl das nicht absolut erforderlich ist. Früher auf dem Band aufgezeichnete Servoimpulse iverden durch den Wiedergabewandler 38" wiedergegeben und in einem wiedergabeverstärker 116 verstärkt.

Der Idealzustand liegt vor, wenn die Erzeugung von Servoimpulsen mit der Wiedergabe von vorher aufgezeichneten Servoimpulsen zusammenfällt. Das wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß das, Ausgangssignal des Servoimpulsgenerators 30" gemeinsam mit dem Ausgangssignal des Wiedergabewandlerverstärkers 116 auf eine UND-Schaltung 120 gegeben wird. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 120, welches anzeigt, daß keine Korrektur erforderlich ist, kann in üblicher V/eise an eine herkömmliche Servokorrektursp errs ehalt ung angelegt v/erden. Bei der dargestellten Anordnung wird durch Koinzidenz eine Einfachimpulsflipflopsehaltung 122 aus Gründen getriggert, die im folgenden noch näher erläutert, sind.

Wegen der_sgroßen Widersprüchlichkeit, mit welcher die Terminologie bezüglich der vielen Arten von "Multivibratoren" und ähnlicher Schaltungen verwendet wird, wird im Interesse

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der Klarheit als Definitionsgrundlage für die im folgenden verwendete Terminologie der weniger häufig, dafür umso zutreffendere Ausdruck ''wechselseitig leitende Schaltung" benutzt. Der hier verwendete Ausdruck "wechselseitig leitende Schaltung" soll sämtliche Elemente mit dualem Stromfluß (einschließlich Vakuumröhren, Transistoren und anderen, den Stromfluß steuernden Bauelementen) in regenerativen Schaltungsanordnungen einscnließen, bei welchen der Strom in Abhängigkeit von angelegten Triggerpegeln oder -impulsen in dem einen und dann in dem anderen dieser Elemente wechselt. Der Ausdruck "freischwingender Multivibrator" wird manchmal für eine "astabil wechselseitig leitende Schaltung" verwendet, bei welcher der leitende Zustand nach dem Anlegen eines einzigen Triggerimpulses, bei welchem es sich um einen einzelnen elektrischen Impuls handeln kann, der sich beim Schließen eines Schalters zur Erregung der Schaltung ergibt, fortwährend zwischen den einzelnen Elementen wechselt. Eine solche Schaltung schwingt fortwährend mit einer Frequenz, welche von den Zeitkonstanten der verschiedenen Bauelemente der Schaltungsanordnung und/oder von der angelegten Erregerspannung abhängt. Der Ausdruck "monostabil wechselseitig leitende Schaltung" bezeichnet eine Schaltung, bei welcher ein einziger

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Triggerimpuls an eine einzige Eingangsklemme angelegt ist, um die wechselseitig leitende Schaltung einmal in den unstabilen Zustand und zurück zu schalten. Diese monostabile Version wird als "Einfachimpulsflipflopschaltung" bezeichnet und dient zur Unterscheidung von dem früher gebrauchten Ausdruck "Flipflop" und, seiner Kürze wegen, zur Unterscheidung von dem später verwendeten Ausdruck "selbstzurückstellende Flipflopschaltung" bzw. von. dem noch später verwendeten Ausdruck "unistabile Flipflopschaltung". "Bistabil wechselseitig leitende Schaltungen" werden in "binäre Wechselseitig leitende Schaltungen" unterteilt, die eine einzige Eingangsklemme haben, an welche Triggerimpulse angelegt werden, um den leitenden Zustand immer dann zu ändern, wenn ein Impuls anliegt. Eine solche Schaltung wird im folgenden als "Binärflipflop" bezeichnet. Die "bistabil wechselseitig leitende Schaltung" weist zwei Eingangsklemmeη auf, zwischen welchen aufeinanderfolgende Triggerimpulse abwechselnd angelegt v/erden müssen, um von einem stabilen Zustand auf den anderen umzuschalten. Sie ist sowohl als "Flipflop" wie auch als "bistabiler Multivibrator" bezeichnet worden. Diese Version wird im folgenden als "zweiseitige Flipflopschaltung" bezeichnet.

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Die Einfachimpulsflipflopschaltung 122 ist zusammen mit einer Zuleitung von einer Bezugsspannungsquelle 128 an eine UND-Schaltung 124 angeschlossen. Die Bezugsspannung squelle 128 ist außerdem mit einer Klemme einer Differentxalverstarerschaltung 130 verbunden. Der Ausgang der UND-Schaltung 124 ist auf dem Bezugsspannungspegel, wenn die Einfachimpulsflipflopschaltung 122 im Koinzidenzzustand ist. Dieses Ausgangssignal wird über eine QDER-Schlatung 132 der anderen Eingangsklemme der Differentialverstärkerschaltung 130 zugeleitet. Auf diese Weise erscheint das Bezugspotential an beiden Klemmen der Differentialverstärkerschaltung I30 und erzeugt an Ausgangsklemmen 134 einen mittleren Ausgangspegel. Dieser Pegel wird an eine Motor- und Einstellregelschaltung I36 angelegt, in welcher er zur Aufrechterhaltung einer stetigen Regelung verwendbar ist, weil der Synchronismus durch den mittleren Signalpegel an den Ausgangsklemmen angezeigt wird. Der Motorregelteil der Schaltung I36 ist mit dem Motor 100 verbunden. Andere Teile dieser Schaltung, die auf den Spannungspegel an den Ausgangsklemmen 134 ansprechen, sind mit einer Einstellvorrichtung I38 verbunden, welche zwischen die Antriebswelle 24 und die Schleifenrolle 70' geschaltet ist. Die Einstelleinrichtung

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verstellt spannungsabhängig die Länge des Schleifenstabes 72' oder die Lage des verstellbaren Anschlages 79 oder die Höhe des Nockens 68, wie oben beschrieben. Die Bezugsspannungsquelle 128 ist außerdem mit einer Fehlersignalspeicherschaltung 140 verbunden. Das stabile Ausgangssignal der Einfachimpulsflipflopschaltung 122 wird in einer herkömmlichen Differenzierschaltung 142 differenziert; bei Rückstellung der Einfachimpulsflipflopschaltung 122 wird über eine ODER-Schaltung 144 ein Impuls an eine zweiseitige Flipflopschaltung 146 zur Rückstellung derselben angelegt. Die Rückstellklemme der Flipflopschaltung 146 ist über ein Verzögerungselement mit einer weiteren herkömmlichen Differenzierschaltung verbunden, welche kurz nach dem Rückstellen der früheren Schaltung einen Impuls an die Fehlersignalspeicherschaltung 140 abgibt. Die Speicherschaltung 140 enthält vorzugsweise einen Kondensator sowie eine Schaltung zum Aufladen dieses Kondensators auf das Potential der Bezugsspannungsquelle 128 jedesmal dann, wenn ein Differentialausgangsimpuls aus der Differenzierschaltung 148 anliegt. Das Potential dieses Kondensators wird an eine UND-Schaltung ISO angelegt, welche durch das stabile Ausgangssignal der Einfachimpulsflipflopschaltung 122 freigegeben wird.

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Dieser Bezugsspannungspegel wird über die ODER-Schaltung der Differentialverstärkerschaltung 130 zugeleitet.
Demzufolge wird der mittlere Ausganssignalpegel an den Klemmen 13¹J in Abhängigkeit von dem Betrieb der Fehler- _signalspeicherschaltung so lange aufrechterhalten, bis die Servoimpulse empfangen worden sind. Ein zu früher
Servoimpuls, welcher durch den Wandler 38" wiedergegeben worden ist, \*ird an eine zweiseitige Flipflopschaltung angelegt;, setzt diese und macht eine Ladeschaltung 154 wirksam, welche mit der Fehlersignalspeicherschaltung verbunden ist. Dadurch wird die Ladeschaltung, welche
oben bereits in der bevorzugten Ausführungsform als
Kondensator vorgestellt worden ist, um einen Betrag
über den Bezugswert hinaus aufgeladen_s welcher von der Zeitspanne zwischen der Ankunft des zu frühen Servoimpulses und einem Impuls aus dem Tachometerimpulsgenerator 30" abhängt, der an die Rückstellklemmen der zweiseitigen Flipflopschaltung 152 angelegt ist, welche die Ladeschaltung 154 inaktiviert. Der gleiche Bezugsimpuls liegt außerdem an den Einstellklemmen der zweiseitigen Flipflopschaltung 146 an und aktiviert eine
Entladeschaltung 156, welche ebenfalls mit der Fehlersignalerzeugungs- und Speicherschaltung l40 verbunden ist. Diese Entladeschaltung I56 entlädt die Speichereinheit auf einen

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Wert unterhalb des Bezugswertes bzw. auf den Wert, welcher zuletzt durch die Ladeschaltung 154 durch einen von der Zeitspanne zwischen dem Tachometergeneratorimpuls und der Ankunft eines zu spaten Servoimpulses an dem Wiedergabewandler 38", welcher über die ODER-Schaltung an die Rückstellklemmen der zweiseitigen Flipflopschaltung 146 angelegt ist, abhängigen Differentialwert eingestellt worden ist. Dadurch wird der Betrieb der Entladeschaltung I56 unterbrochen. Das in der Speichereinheit gespeicherte Fehlersignal wird sodann an die UND-Schaltung I50 und über die ODER-Schaltung 132 an die Differentialverstärkerschaltung I30 angelegt. Das Differentialausgangssignal an den Klemmen 134 steuert den Motor und/oder die Einstelleinrichtung I38 in der richtigen Richtung, so daß das Band- bzw. Streifenaufzeichnungsmediumsystem in Synchronismus gebracht wird.

Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Streifenaufzeichnungsmedium ein Magnetband verwendet wird, können selbstverständlich ebensogut auch andere Streifenaufzeichnungsmedien verwendet werden. Beispielsweise wird häufig ein Lochband zur Steuerung von Einrichtungen mit sich bewegenden elektrischen Signalen und von ähnlichen Wiedergabeeinrichtungen verwendet, bei

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welchen eine Vielzahl elektrischer Larapen ein- und ausgeschaltet wird. In einem solchen Fall kann der Aufzeichnungsvxandler 36 ein Papierlocher und der Wiedergabewandler 38 eine optische Lochabfülleinrichtung sein, beispielsweise von einer Bauart, bei welcher die Lampe 32, die Linse 34 und die Fotozelle 30 vorhanden sind. Die Umkehrbarkeit bzw. doppelte Verwendbarkeit der magnetischen Übertrager wird, wo es nötig und/oder erxfünscht ist, wirksam ersetzt, indem der Papierlocher mit einer weiten Bohrung versehen wird, und indem· ein optisches Lochlesesystem vorgesehen wird, welches durch das Band und durch die Bohrung des Lochers hindurchliest. Die Wandlereinrichtung wäre in diesem Falle eine Fotozelle zur Wiedergabe, während die Lichtquelle außerhalb des Ringkörpers angeordnet und in herkömmlicher Weise abgeschirmt wäre. Eine kreisförmige Leuchtstofflampe kann in diesem Falle in zufriedenstellender Weise als Lichtquelle verwendet werden. Das Lochen des Papierbandes wird vorzugsweise mit geringerer Geschwindigkeit ausgeführt, damit sich die größere Masse eines Papierbandes um den Ringkörper herumbewegen kann. Bei höherer Geschwindigkeit und größerer Dichte wird ein Tintenpapierband verwendet. In diesem Falle werden reflektierende optische Leser verwendet und das Aufzeichnungselement ist vorzugsweise eine Art eines

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herkömmlichen Tintenschreibers, wie er bei der Funktelegraphie verwendet wird. Es kann außerdem ein verformbares Bandaufzeichnungsraedium verwendet werden, dessen Verformungen optisch abgefühlt werden. Geräte zur Verformung mittels Wärme und mittels elektrostatischer Aufladung sind ebenso bekannte wie optische Abfühlgeräte zum Lesen der in Form verschiedenartiger Verformungen aufgezeichneten Information.

Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann über die beschriebenen Ausführungsbeispiele hinaus selbst verständlich eine Vielzahl von Vereinfachungs- und Verbesserungsmöglichkeiten sowohl hinsichtlich des Aufbaues als auch der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Servomechanismus.

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Claims

Patentansprüche

iy Servomechanismus für schrittweise weiterschaltende Transporteinrichtungen für Streifenaufzeichnungsmedien, welche durch abwechselnde Halte- und Weitertransport-Halbzylclen in zwei Abschnitten weitertransportiert werden, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (10, 2¹I, 50, 100) zum Weitertransportieren des betreffenden Mediums (10), ferner durch zwei elektromagnetische Wandler (36, 38), die in bestimmten Abstand voneinander längs eines Teils des -lediums angeordnet sind, welches in einem Intervall von einem Vielfachen einer Einheit eines bestimmten Anteils des Transportschrittes weiterzutransportieren ist, weiter durch einen Impulsgenerator (30), der in einem Zeitpunkt, in welcnem ein Teil des Mediums in der Nähe eines der wandler festgehalten ist, an einen (36) der Wandler einen auf dem Medium aufzuzeichnenden Bezugsimpuls abgibt, fernerhin durch Einrichtungen zur Wiedergabe desselben Impulses durch den anderen (38) der. beiden 'wandler dann, wenn der genannte Teil des Mediums an diesem vorbeitransportiert wird, und schließlich durch eine Schaltung (Fig.4), welche die Zeiten des Auftretens des Bezugsimpulses und des vi i e de rg eg ebene η Impulses miteinander vergleicht und ein Pehlersisnal erzeugt.

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2. Servomechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (30) mit der Vorrichtung (JJ¹I", 50, 100) zum Weitertransportieren des Mediums (10) gekuppelt ist.
3. Servomechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenaufzeichnungsmedium (10).ein Magnetband ist.
4. Servomechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Intervalls gleich der Hälfte des Transportschrittes ist.
5. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis ¹I, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (110, 112, 114) welche den einen Wandler (36) zum Aufzeichnen digitaler Adresseninformationen (98, 99) auf dem Medium (10) dann mit Impulsen versorgt, wenn das Medium an diesem Wandler vorbeitransportiert wird.
6. Servomechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Wandler (36) Impulse (96) einer Polarität für Servosteuerungszwecke und Impulse (98, 99) entgegengesetzter Polarität für Adressenzwecke aufzeichnet.

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7. Servomechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenaufzeichnungsmedium (10)- sowohl Adressen- wie auch Servosteuerungs-Aufzeichnungen (96, 98, 99) trägt, die während des gleichen Mediumsdurchlaufs aufgezeichnet worden sind.
8. Servomechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

zeicnnet, daß die Einrichtung (110, 112, 114) zur Ver-

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sorgung des einen Wandlers (36) mit Impulsen so ausgelegt ist, daß zwischen Servosteuerungsbits (96) binäre Einsen und Nullen in Impulspositionskodierung aufgezeichnet werden.
9. Servomechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsimpuls in einem Zeitpunkt erzeugt wird, in welchem der genannte Teil des Streifenaufzeichnungsmediums (10) mit bestimmter Geschwindigkeit " weitertransportiert wird.
10. Servomechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Geschwindigkeit gleich der Maximalgeschwindigkeit ist.
11. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

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gekennzeichnet durch eine UND-Schaltung (120) mit einer Eingangsklemme, die mit dem Bezugsimpulsgenerator (30) verbunden ist, und mit einer weiteren Eingansklemme, die mit dem Servoinipulswiedergabewandler (38) verbunden ist, und mit einer Ausgangsklemme, an welcher die Koinzidenz der Impulse aus dem Bezugsimpulsgenerator und aus dem Wandler angezeigt wird.
12. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1

bis 11, gekennzeichnet durch eine Differentialverstärkerschaltung (130) mit einer mit dem Bezugsimpulsgenerator (30) und mit dem Servoimpulswiedergabewandler (38) verbundenen Eingangsklemme sowie mit einer weiteren Eingangsklemme, die mit einer Bezugspotentialquelle (128) verbunden ist, und schließlich mit einer Ausgangsklemme (13*0, an v/elcher ein Pehlersignal abgegeben wird.
13. Servomechanismus nach Anspruch 12, gekennzeichnet, durch eine elektronische Torschaltung, welche in der Verbindung zwischen dem Bezugsimpulsgenerator (30) und dem Servoimpulswiedergabewandler (38) sowie der einen Eingangsklemme der Differentialverstärkerschaltung (I30) angeordnet ist und die Bezugspotentialquelle (128) mit beiden Eingangsklemmen der Differentialverstärker-

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schaltung verbindet, so daß bei Koinzidenz der Servoimpulse an der genannten Ausgangsklemme (134) ein bestimmtes Fehlersignal erzeugt wird.
14. Servomechanismus nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine mit der einen Eingangsklemme der Differentialverstärkerschaltung (130) verbundene Speicherschaltung (14O), ferner durch eine mit dieser Speicherschaltung verbundene Ladeschaltung (154) und durch zwei Flipflopschaltungen (152, 146), deren Ausgangsklemmen jeweils für sich mit der Ladeschaltung (154) und mit einer Entladeschaltung (156) verbunden sind, und deren Eingangsklemmen zwecks Vergrößern oder Verkleinern des Fehlersignals in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz zwischen den Servoimpulsen mit dem Bezugsimpulsgenerator (30) und dem Wiedergabewandler (38) verbunden sind.
15. Servomechanismus nach Anspruch 14', dadurch gekennzeichnet, daß eine der Flipflopschaltungen (146, 152) mit der Speicherschaltung (140) zum Zurückstellen derselben verbunden ist.

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