DE2101561A1

DE2101561A1 - Servoeinstelleinnchtung

Info

Publication number: DE2101561A1
Application number: DE19712101561
Authority: DE
Inventors: Gordon George Welwyn Garden City Steptoe Brian John Hitchin Hertford Scarrott (Großbritannien)
Original assignee: Fujitsu Services Ltd
Current assignee: Fujitsu Services Ltd
Priority date: 1970-01-17
Filing date: 1971-01-14
Publication date: 1971-09-09
Also published as: US3736485A; GB1324511A; FR2083034A5

Description

DLe Erfindung bezieht sich auf Einstelleinrichtunger., insbesondere auf Servoeinrichtungen zur Einstellung eines angetriebenen --'rite Lies auT eine gewünschte Lage unter Verwendung eines Fehler-.·.iules, das 'ier; At st and entspricht, um den das 3au~eil aus der ■-e; ü^s-j^ten L'-i^e ver'-j i'noben ist.

3e I f-riner 3¹-."voeinrichtung zur¹ Einstellung eines angetriebenen Bau'.e ' I-;.^:: au:' eine gewünschte Lage wird gernälE vorliegender Erfin-'-.'■«*!" 'sine Vurri-chtung zur Erzeugung eines Fehlers ignales vorgesei.f;.., da;; deim Abstand entspricht, um den das Bauteil aus der 2;ev;ür.."c it en La ;e verschoben ist, sowie eine Vorrichtung,· die auf 'lie hewerung des Elementes darstellende dignale anspricht, darr.it eLn zveites Signal erzeugt wird, das ^Ich mit einer >enauigkeit, α' η si -h ändert, /;enn das Element in die Nähe der gewünschten "I ellun'i kommt, einer vorbestimmten Geschwind L. .-.e .tr. funkt ion

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des Bauteiles nähert, und eine Vorrichtung, die auf das Fehlersignal und auf das zweite Signal anspricht, damit ein Antriebssignal für das angetriebene Bauteil erhalten wird. Vorzugsweise ergeben sowohl die das Fehlersignal erzeugende Vorrichtung als auch die das zx^eite Signal erzeugende Vorrichtung digitale Ausgänge .

Nachstehend wird die Erfindung in

anhand eines AusführungsjDejj»p4rete"s~ erläutert. Die einzige Figur zeigt im BljiclifirntrarrEbild eine Anordnung zur Einstellung eines tr^gaetlschen Wandlerkopf es in bezug auf eine Aufzeichnungsfläche.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mi'; ^'.er Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das als Blockschaltbild eine Anordnung zur Einstellung eines Magretv/andlerkopfes in bezug auf eine Aufzeichnungsfläche darstellt.

In der Zeichnung weist eine Magnetaufzeichnungsanordnung eine Scheibe 1 mit Magnetaufzeichnungsfläche, die auf einer Welle 3 befestigt ist, auf: die '.'eile 3 ^T-ird dabei von einer, rieht dargestellten Motor in Drehung versetzt, üi:: ^T-/ar.dler"-;opf 4 vird in der Nähe der Fläche 2 der Scheibe 1 so angeordnet, daß bei einer Drehung der Scheibe der Kopf 4 eine kreisförmige ",pur auf der Fläche 2 überstreicht. In der Spu^ werden Informationen dadurch aufgezeichnet, daß Schreibsignale derr Kopf ~ au ige reber, "erder., und die vorher aufgezeichnete Informatiker :ar.n aus -^;er Spur- ausgelesen **^Terden, wenn sie sich arr Kopf 4 ν rfce Itereg* ; diese Schreib- und Lesevorgänge werden ir. herkömmlicher ':!ei:-:e 'lter den Pfad 5 durchgeführt, der den Kopf 4 xi" einer Aufaelo-hnungssteueranordnung ^v verbindet.

Der Kopf 4 ist auf einer. A-⁰Ir. S angebracht, und der Arr:: ~ bilde⁴: einen .-.nsatz an der Spule eines K-^crs mit beweglicher ^,uie. Der M--tor 9 erzeug* über den Arn; .-. eine .-adiale I-e^er^n^ des

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Kpfes -·' in bezug nur die Scheibe 1. S -.mit stell', -.ητ Bewejun ; ;■" ρ Y jpfes ^: π··.Γ-?'"- den Γ"ο* or den Kopf über verschiedene Spuren .·..:"" --'!er 7'¹^]Ie .' 1er Scheibe 1 ein. Deshalb bann eine Ir ■ formatior '<:■-) einer Vielzahl von konzentrischen Spuren auf der Oberfläche <_ airVezel ^hnt-i -o'^en, und es 'rann eine besondere .'Jpur ί Ur den lA.ce- oder , ehreihvorgang dadurch ausgewählt werden, daß der I-;- to" ■'; in de" "vric-e beta' ig⁺- rird, da£ der Kopf 4 in die ent .«'i ve ■''.he: de Stellu⁵: ·; über cer p^-evünschten Spur gebracht wird. Iu" oteue^ur!'- die:-:er Beve^un;; des Kopfes 4 vn rd angenommen, dai? die Spu-o? l;e-iffe^t sind, und dal? die Spurbesifferun>j für /ede Spur e\:.e eindeutige -^"idresr-e darstell⁴:.

Mit der: m!¹::: .."■ ist ein o^hirrc 13 verbunden, der aus einer du^r> 'hrlc¹!"'-"'.:-?^ Jkala besieh':, auf der eine Vielzahl von in gleichen -.¹V-ard "on·.-'.r.and-^r angeordneten undurchsichtigen Linien aufre-

:^>ri "i-v Is*. Sine feste Pe zug ss'-. al a 11 Is⁺ so angeordnet, daß sie über der 3'-ala I ^Λ lie^t. Die- ^kala 11 "eist auch die Form eines "ur-.-hsi^'r'.-:.,;er. *iau*"-e Lies rr.it undurchsichtigen Linien auf, so daf d'^;nn, '-:er ι die ii-u"¹ a 10 ourc'i de^v Arm ^Λ i'cüa'.iv r.ui' Eezu.fssVal a J] vor?;·''-ober, vird, eir '.giriertes Randn:usver in Ve! annter '..'( ice ei- -5" ent. ras Auster vird von einer Gruppe von fotoele>trischen .;■ '!en 11 abgetastet und Signale aus den Zellen 17: werden einer ·- 'U.'-'ensvdialtuug 13 aufgegeben. Die Abtastung des Husters, das o.ur?'- reve£-:nf-' des Arnses 3 entsteht, ergibt eine-Reihe von M

ele'^iv'sc;:?;- ^T^pul sen aus den Fotozellen 12. Die Verwendung des : --yir·'. e:'" er R^ndmugters ernicgiich* , dai? auf diese !.'eise : --"^:.: fe:ii:er !Ic-' :er. Bev:egun_:x des Wandlerkopf es 4, wie z.Z. von ol.-ier "pu:'· au*' de:¹ "fheibenoberflache 2 zu einer anderen, eine ;-:ie-li ~r\ gr^it Anzahl vor. Impulsen erzeugt vird. Darüber hinaus err c glicht -.-It; '"; :-■·■■ er dung ei'?or Gruppe -^n Fotozellen 12 ans" eile :.",;■· einer e i ?--.:-*i"e*: r.elle. dai die Bevegungsrie-itunr des Armes :''--?' -:<*lc-.-¹Z --ird. "ine -eitere fotoelektrische Zelle 14 ist in V'. rbir.dun,-: ü.it der Skala 10 vorgesehen, und die Anordnung dieser

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Zelle ist so gewählt, daß sie ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Kox^f 4 eine bestimmte Stellung in bezug auf die Scheibe 1 einnimmt. Somit dient das von der Zelle 14 erzeugte Signal als Bezugssignal.

Vorzugsweise v/erden vier fotoelektrische Zellen 12 verwendet, damit in der Brückenschaltung 13 Verstärker für die Ausgangssignale aus diesen Zellen 12 erhalten werden. Die verstärkten Signale v/erden einer Brückenschaltung zugeführt und es werden Ausgänge aus der Brücke erzeugt, die Schmidt-Triggerkreisen aufgegeben werden, damit ein Paar von Ausgangssignalen aus der Schaltung 13 erhalten wird. Diese Signale bestehen aus Impulsfolgen, in denen die Impulse den Durchgang von Interferenzbändern in dem Randmuster anzeigen, das durch die Skalen 10 und 1.1 erzeugt wird, und die Impulsfolgen sind außer Phase in bezug aufeinander, wobei eine Folge der anderen voreilt, wenn die Bewegung des /,riaes 8 in einer Richtung erfolgt, und der anderen nacheilt, wenn die Bewegung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt. Diese ;.usgangssignale werden über die Leitungen 15 einerDekodxereinrxchtung 16 aufgegeben. Die Dekodiereinrichtung 16 besteht aus einer logischen Schaltung, die in Abhängigkeit von den Signalen einen Ausgang über eine Leitung 17 erzeugt, welcher die Richtung der Bewegung des Armes 8 anzeigt, sowie einen zweiten Ausgang über eine Leitung 18, die eine Impulsfolge ist. Die Impulse in dieser Folge entsprechen Bev/egungszuwachsan teilen des Armes 8. Um die Genauigkeit zu vergrößern, mit der der Kopf 4 in bezug auf eine gewünschte Spur auf der Scheibe 1 eingestellt wird, stellen die Impulse in der Folge, die auf der Leitung 18 erzeugt werden, jeweils nur einen Bruchteil des Spurteilungsabstandes auf der Scheibe 1 dar; beispielsweise kann jeder Impuls in der Folge eine Kopfbewegung von 1/32 der Spurteilung darstellen.

Die Signale auf den Leitungen 17 und 18 werden einem reversiblen Zähler 19.zugeführt, der zu jedem Zeitpunkt die tatsächliche Stellung des Kopfes 4 in bezug auf die Spuren auf der Scheibe 1 angibt.

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Der Zähler 19 weist eine Anzahl von binären Zählstufen auf. In vorliegendem Falle, bei welchem die Impulse auf der Leitung 18 Zuwachsanteile der Bewegung gleich einem Zweiunddreißigstel der Spurteilung darstellen, beträgt die niedrigste Einheit des Zählers 19 fünf in der Zahl, um die Bewegungszuwachsanteile beim Durchlauf zwischen benachbarten Spuren anzusammeln, während dia nächst höheren Einheiten des Zählers die Spuradressen in der Binärcodedarstellung zum Ausdruck bringen. Wenn somit der Kopf 4 auf einer Spur angeordnet ist, sind die fünf niedrigsten Einheiten des Zählers alle auf Null gesetzt, während die höheren Einheiten so gesetzt sind, daß sie die tatsächliche Adresse der Spur darstellen, in der der Kopf angeordnet ist. Das Signal aus der Bezugs fotozelle 14 wird aufgegeben, ura den Zähler 19 rückzusetzen, und dieses Signal wird erzeugt, wenn der Kopf 4 sich in eine Stellung bewegt, dia um eine Spurteilung von der Spur versetzt ist, die die niedrigste Adresse enthält, nämlich Spur eins. Der Zähler 19 ist in Abhängigkeit von dem Signal auf der Leitung 17 so eingestallt, daß er die auf der Leitung 18 auftretenden Iupulse in Übereinstimmung mit der Bewegungsrichtung des Kopfes 4 über dia Scheibe 1 addiert oder subtrahiert. Während somit der Kopf 4 sich von einer niedriger bezifferten in eine höher bezifferte Spur bewegt, addiert der Zähler die Impulse auf der Leitung 18, und umgekehrt wird der Zähler 19 so eingestellt, daß er diese Impulse subtrahiert, während die Kopfbewegung von einer

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höher bezifferten zu einer niedriger bezifferten Sj-ur erfolgt.

Die Ausgänge aus den Stufen des Zählers 19 werden parallel über eine Gruppe von Leitungen 20 in einen Fehlergrößendetelctor 21 eingelesen. Der Detektor besitzt auch eine Gruppe von Leitungen 22, die mit der Aufzeichnungssteueranordnun.^ 7 verbunden sind. Die Adresse der Spur, auf die der Kopf bewegt v/erden soll, ist spezifiziert, z.B. in einem Adressenregister in der Anordnung 7· Der Fehlergrößendetektor 21 weist eine binäre Subtrak^lonseinrichtung auf, die eine um eins größere Anzahl von Subtrahierstufen besitzt als Zählstufen im Zähler 19 vorhanden sind. Diese zusätzliche Stufe ist die größter binärer Nennwertigkeit und dient als Vorzeichenstufe in herkömmlicher V/eise. Die übrigen Stufen der Subtraktionseinrichtun 5 v;erden zu Beginn durch Signale gesetzt, die die gewünschte, im Binärcode ausgedrückte Spuradresse aus der Aufzeichnungssteueranordnung 7 über die Leitungen 22 darstellen, und sprechen auf das Anlegen der Signale aus dem Zähler 19 über die Leitungen 20 zum Subtrahieren der Stromkopfstellungsanzeige aus der gewünschten Adresse an, um die Größe der Verschiebung des Kopfes 4 aus der gewünschten Spur zu bestimmen.

Wenn der Kopf sich in der umgekehrten Richtung bewegen soll, ist die gewünschte Adresse numerisch niedriger als die Stromkopfstellung, die durch die Ausgänge aus dem Zähler 19 dargestellt wird. In diesem Falle ergibt die Subtraktion einen negativen Wert. Somit wird die Größe der Verschiebung in komplementärer Form ausgedrückt, und die Vorzeichenstufe der Subtraktionseinrichtung wird so eingestellt, daß sie anzeigt, daß der Wert negativ ist. Die ins einzelne gehende Arbeitsweise der Anordnung wird weiter unten erläutert. Ferner wird erläutert, daß vorzugsweise die Berechnung der Fehlergröße modifiziert wird, wenn der Kopf 4 sich in der umgekehrten Richtung bewegt, und daß eine Verbindung von der Leitung 17 zum Detektor 21 vorgesehen wird,

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um eine Identifizierung der Bewegungsrichtung zu ermöglichen.

fUgnale, die die l-^Re der Kopfverschiebung oder den vom Deteki ur Π hervorgerufenen Fehler darstellen, werden über Leitungen :_3 an eine Versleichseinrichtung .gegeben. Die Yergleichselnrich-' uri3 nimmt auch Signale auf, -die eine Funktion der Stromkopfgeschwindigkeit darstellen, und diese Signale rerden in folgender '.'eise erzeugt .

Ein Äl;frageii.pul.~-Verriegelungsstromkreis 25 ist mit zwei Impulsgeneratoren ~-C und 27 verbunden, von denen der Generator ~6 eine Impulsfolge mit einer kleineren Periodenzahl, s.E. 10 kHz erzeugt, v:ährend der andere generator C⁷ eine Impulsfolge mit einer höheren Periodenr.ahl, z.Z-:. 1 MHz erzeugt. Der Verriegelungsstromkreis ist so ausseie^t, daß er selektiv die Impulse aus den Generatoren 2 C" und 27 auf zwei verschiedenen Wegen auf tastet. Erstens v;ählv die Verriegelung die Impulsfolge aus einem der Generatoren :^rr> oder 27 aus, die unter Steuerung eines rasch oder lan^sair. abfragenden Signales, das über eine Leitung 28 aufgegeben wird, r.ugeführt wird. Zweitens ist eine weitere Auftastvorrichtung vor^etehen, die verhindert, daß ein Impuls aus der ausgewählten Fol_;;;e gleichzeitig mit einem Impuls/auftritt, der von dem Dekoder 16 stammt und der Leitung 1δ aufgegeben wird. Hierzu ist ein Pfad 2p vorgesehen, der von der Leitung,18 ausgeht. Das Auftreten eines Impulses auf der Leitung 29 bewirkt ein Sperrsignal vorbestimmter Dauer. Wenn somit ein Impuls in der Abfragefolge gleichzeitig mit einem Impuls auf der Leitung 29 aus derr. Dekoder 1? auftritt, wird der Abfragefolgeimpuls gesperrt. Der Verriegelungsstrom¹, reis -eist einen Flip-Flop auf, der durch das Auftreten der gleichseitig vorhandenen Impulse gesetzt v.'ird, und der nach einem vorbestimmten Zeitintervall rückgesetzt wird, damit ein Signal erzeugt tvird, das ein verzögerter Abfrageir:_;puls ist. Somit treten die Abfrageimpulse aus dem Verriegelungsstromkreis 25 stets zwischen Impulsen aus dem Dekoder 16 auf.

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28.12.19'''O W/He - Sh - l/p7O4?

Die Impulse aus dem Dekoder 16, die Zuwachsanteile der Kopfbewegung darstellen, und die Abfrageimpulse werden von dem Verriegelungsstromkreis 25 in einen Geschwindigkeitszähler 50 über Leitungen 51, 51' geführt. Der Geschwindigkeitszähler 50 besitzt eine Anzahl von binären Zählstufen und ist so ausgefegt, daß er die Anzahl von Bewegungszuwachsimp$lsen zählt, die auf der Leitung 51 zwischen aufeinanderfolgenden Abfrageimpulsen/aa6i%. Hierzu werden die Bewegungszuwachsimpulse auf der Leitung 51 dem Zähler aufgegeben, während die Abfrageimpulse zur Steuerung des Zählers verwendet werden: die Zählung v.'ird durch einen AbfrageimpulB angehalten, damit der Gesamtwert registriert werden kann. Dann wird der Zähler nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung vor dem Auftreten des nächstfolgenden Bewegungszuwachsimpulses rückgesetzt. Die Anzahl von Stufen im Zähler 50 vird so gewählt, daß sie ausreichend groß ist, um die maximale Anzahl von den Zuwachs darstellenden Impulsen zu registrieren, die während einer Abfrageperiode zwischen einem aufeinanderfolgenden Paar von Abfrageimpulsen bei der niedrigeren Geschwindigkeit möglich ist.

Bei jeder Abfrageperiode^wird der von dem Gesohwindigkeitszähler 50 registrierte Gesamtwert über eine Gruppe von Ausgangsleitungen 52 einer Geschwindigkeitsquadriersuchschaltung 55 zugeführt. Die Schaltung 55 besteht aus einer Anordnung von logischen Elementen, die so ausgelegt sind, daß sie einen Ausgang ergeben, der in Binärform eine Größe darstellt, die als das Quadrat des Gesamtwertes, der vom Zähler 50 registriert wird, angesehen werden kann. Der tatsächliche von der Schaltung 55 erzeugte Wert ist abhängig von dem Vorzeichen oder der Bewegungsrichtung des Kqfes k über die Scheibe, und es ist eine Leitung 54 von der die Richtung endigenden Leitung 17 des Dekoders 16 an die Schaltung 55 gelebt. Per Wert ist weiterhin abhängig von dem tatsächlichen Wert des aus dem Zähler 50 erhaltenen Gesamtwertes.

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Die dezimalen Äquivalente der binärcodierten Vierte, die von der Schaltung 33 erzeugt werden, sind in der nachstehend angegebenen Tabelle wiedergegeben, aus der sich ergibt, daß bei einer Vorwärtsbewegung des Kopfes 4 diese Werte echte Quadrate für Gesamtwerte kleiner als acht sind, aber nur annähernd gleich sind für Gesatntwerte über acht. Es ist auch festzuhalten, daß aus Zweckmäßigkeitsgründen bei der Berücksichtigung der Zustände, in denen die Bewegung des Kopfes 4 die umgekehrte Richtung hat, die von der Schaltung 33 erzeugten Werte vorzugsweise um eine Einheit modifiziert werden, wenn diese Kopfbewegung stattfindet.

Gesamtwert aus
dem Zähler 30

Ausgang aus Gesamtwert aus der Schaltung dem Zähler 30 33

Ausgang aus der Schaltung

Kopfbewegung vorwärts rückwärts

O	0
1	1
2	4
3	9
4	16
5	25
6	36
7	49
8	64
9	65
10	132
11	137
12	144
13	153
14	228
15	241
16	256
17	257

1	18	324
2	19	329
5	20	400
10	21	409
17	22	4Θ4
26	23	497
37	24	576
50	25	577
65	26	708
66	27	713
133	28	784
138	29	793
145	30	928
154	31	941
229	32	1024
242	33	1025
257	34	1028
258	35	1033

325 330

401 4io 485 498

577 578 709 714

785 794

929 942

1025 1026 IO29 1034

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12.1970 W/He - £r - I/p

Zusätzlich zu den Binärcodekomponenten, die die C.uadratwerte darstellen, weist der Ausgang aus der Quadrierschaltung 33 ein Bit (das Bit höchster Bedeutung) auf, welches das Vorzeichen der gewünschten Bewegung anzeigt und welches aus dem Signal gebildet wird, das der Schaltung 33 über die Leitung y\ aufgegeben wird. Die Ausgänge aus der Schaltung 33 werden über eine Leitung 35 der Verglethseinrichtung 3^ zugeführt. Die Vergleichseinrichtung 24 nimmt auch ein Abfragesignal über eine Leitung 36 aus dem Abfrageverriegelungsstromkreis 25 auf und enthält eine Reihe von logischen Auftastvergleichsschaltungen, und zwar jeweils eine für jede binäre Einheit der Fehler- und Quadratwerte. Diese Vergleichsschaltungen sind in Kaskade angeordnet, S.O daß ein Vergleich von den bedeutendsten Bits zu den am wenigstena bedeutenden Bits erzielt wird. Bei jeder Stufe der Kaskade wird ein Ausgang erzeugt, wenn das Fehlerbit größer als das entsprechende Quadratbit ist, v/ährend dann, wenn die entsprechenden Bits gleich sind, der Vergleich in die Schaltung ■ nächstniedrigerer Bedeutung eingeführt wird. Somit kann das Signal "Fehler größer" von einer beliebigen Stufe der Vergleichsschaltung erzeugt werden, und ein Signal "gleich" kann aus der letzten Stufe der Vergleichsschaltung entstehen, wenn beide Werte gleich sind. Diese beiden Signale werden aufgegeben, um einen Flip-Flop innerhalb der Vergleichseinrichtung ?Λ zu steuern. Der Flip-Flop wird durch das Abfragesignal aus der Leitung 36 getriggert, und wenn das Signal "Fehler größer" vorhanden ist, wird der Flip-Flop gesetzt; wenn weder das Signal "Fehler größer" noch das Signal "gleich" vorhanden ist, wird der Flip-Flop nicht gesetzt, wahrend dann, wenn das Signal "gleich" vorliegt, das Triggern gesperrt wird, so daß der Flip-Flop in seinem vorherigen Zustand verbleibt. Wenn der Flip-Flop gesetzt wird, wird ein Signal "beschleunigen vorwärts" erzeugt und über eine Leitung 37 geführt. Wird der Flip-Flop nicht gesetzt, wird ein Signal "beschleunigen rückwärts bzw. in umgekehrter Richtung" erzeugt und über eine Leitung 38 geführt.

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Die Leitunren 3 ~ und 33 sind mit einem bipolaren Verstärker verbunden, der einen Ausgang auf einer Leitung 40 erzeugt, der einen Antrieb des Motors 9 in Vorwärtsrichtuns oder in umgekehrter Richtung in Abhängigkeit davon erzeugt, welche der Leitungen T-' oder 38 das Signal für die Vergleichseinrichtung führt.

:,'enn der Kopf 4 von dem I'otor 9 auf die gewünschte neue Spurfit ellung verschoben worden ist, nimmt die Größe des Lagefehlers ab. Die exakte Einstellung des Kopfes auf der neuen Spur kann verbessert und ein Überschwingen vermindert werden, indem ein Dttektor 41 für "Nullpunktnähe" vorgesehen wird. Der Detektor 4l '"eist eine logische Schaltung auf, die durch Signale aus dem Fehlergrößendetektor 21 über Leitungen 42 gespeist wird. Diese Auftasischaltung ist so ausgelegt, daß sie die Annäherung des Kopfes 4 an die gewünschte Spur durch Anzeige des Auftretens eines Fehlers r:it einer Größe von z.B. acht Zuv/achsanteilen der Kopfbewegung ode" '-eniger anzeigt; die Anzeige dieses Fehlers bewirkt, daß ein Flip-Flop gesetzt wird. Das Setzen"dieses Flip-Flops erzeugt ein Signal auf der Leitung 28, die mit dem Abfrageimpuls-Verriegelungsstromkreis 25 verbunden ist, und der Stromkreis 25 spricht auf das Signal auf der Leitung 28 an, um die Abfrageimpulse aus dem langsamimpulsgenerator 27 zu sperren und Impulse aus dem Schnellimpulsgenerator 26 als Abfrageimpulse wirksam zu machen. Dies ermöglicht, daß der Vergleich des Fehlers mit dem Geschwindigkeitsfunktionswert in kürzeren Intervallen durchgeführt werden kann, und gewährleistet auf diese Weise, daß die Verzögerung der Kopfbewegung besser derr. tatsächlichen Lagefehler angepaßt werden kann, wenn der Kopf 4 sich da' gewünschten Spur nähert.

Die Steuerung der Kopfbewegung kann weiter verbessert werden, '■•enn der Ges^hv.-indigkeitsfunktionswert während dieser Periode geändert wird, und hierzu kann eine Verbindung von der Leitung 28 zu der i>hal⁴ πη,-ς 33 vorgenommen werden. Ein It-frischer Strom- \<re:'.r> ir: <'-er "^haltunp; 33 ^vam dann so aus-,elejt --ein, daß sie

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die niedrigsten Ausgangswerte aus der Schaltung beispielsweise wie in folgender Tabelle angegeben ändert.

Gesamtwert aus .dem Ausgang aus der Schaltung 33

Zähler 30

Kopfbewegung

vorwärts rückwärts

0 0-1

1 3-4

2 6-7

3 li 12

Der Austausch dieser Vierte hat den Effekt, daß eine Verzögerung der Kopfbevregung etv-as früher auftritt, als dies sonst der Fall wäre.

Um die Arbeitsweise der Anordnung zu erläutern, sei angenommen, daß der Kopf 4 anfänglich auf eine erste Spur eingestellt ist und in Vorwärtsrichtung auf eine zweite Spur verschoben werden soll. Die Adresse der zweiten Spur wird in der Aufzeichnungssteueranordnung 7 spezifiziert, und diese Adresse wird dem Fehlergroßendetektor 21 aufgegeben. Die Adresse der Spur, auf der der Kopf 4 gerade angeordnet ist, vird durch die Einheiten höchster Bedeutung des Zählers 19 angezeigt, ivie vorstehend ausgeführt. Der Fehlergroßendetektor 21 erzeugt deshalb einen Ausgang über den Leitungen 23 > der die gesamte Anzahl von Bevegungszuwachsanteilen darstellt, um die der Kopf 4 verschoben werden soll. Da in dieser Stufe keine Bewegung des Kopfes 4 erfolgt, ist kein Signal auf der Leitung 17 vorhanden, um die Stromrichtung der Bewegung anzuzeigen, l'eil Hie Adresse dor gevriir;ruhten Spur jedoch größer ist als die Adresse der Spur, auf der der Kopf 4 gerade angeordnet ist, ergibt die Subtraktion der Stroniadresse von der gewünschten Adresse eine positive Differenz, und die V^rZeicheneinheit den Fehlers n-ird deshalb positiv" --emffeM; ;■■·*

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Der so berechnete Fehler wird über Leitungen 23 der Vergleichseinrichtung 24 aufgegeben. Weil keine Kopfbewegung erfolgt, ist kein Gesamtwert im Geschwindigkeitszähler vorhanden und der Ausgang aus der Schaltung 33 ist Null. Somit ergibt die Vergleichs einrichtung 24 "Fehler größer" ah und sein Flip-Flop wird durch den nächsten Abfrageimpils über die Leitung 36 gesetzt. Dies ergibt das gewünschte Signal "beschleunigen vorwärts" auf der Leitung 37 und der Verstärker 39 beaufschlagt den Motor 9 so, daß er den Kopf 4 in Vorwärtsrichtung bewegt.

E--ne Betrachtung der Erfordernisse für die Kopfbewegung ergibt, daß im Idealfall der Kopf 4 von der anfänglichen Spur weg beschleunigt wird und daß die Beschleunigung bis zu einer Stelle sich zwischen der anfänglichen und der gewünschten Spur fortsetzt, an welcher Stelle der Kopf 4 verzögert wird, so daß er schließlich auf der gewünschten Spur zur Ruhe kommt, ohne daß er über diese Spur hinausschießt. Verwendet man das Antriebssystem, bei welchem der Motor 9 von einem vorbestimmten Strom gespeist wird, der in der einen oder der anderen Richtung aufgegeben werden kann, läßt sich erkennen, daß das Anlegen dieses Stromes in Vorv.'ärtsrichtung eine Beschleunigung des Motors 9 in der gewünschten Richtung ergibt, wobei das nachfolgende Anlegen des Stromes in umgekehrter Richtung eine Verzögerung ergibt, bis der Motor 9 zum Stillstand kommt. Ein fortgesetztes Anlegen des Stromes in der umgekehrten Richtung würde dann eine Beschleunigung des Motorr: ; in der entgegengesetzten Richtung ergeben, so daß im Idealfall das Anlegen des Stromes an den Motor so gesteuert werden muß, daß die Kombination von Vorwärts- und Gegenstrom, die an den Motor angelegt wird, den Motor 9 gerade dann zum Stillstand bringt, wenn der Kopf 4 die gewünschte Spur erreicht hat, und daß an dieser Stelle die Speisung des Motors 9 aufhört.

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Man hat festgestellt, daß eine enge Annäherung an den Idealfall dadurch erhalten wird, daß die bedingungen des Systems in Intervallen abgefragt werden, um das Vorzeichen der Funktion e-tcv IvI festzustellen, wobei e die Fehlergröße, k eine Konstante, die von den charakteristischen Eigenschaften des Motors 9 des Abfrageintervalles abhängt und ν die Geschwindigkeit ist, die durch eine Zahlung der Zuwachsanteile der Bewegung in einer Abfrageperiode gemessen wird. Der Ausdruck ν IvI ist numerisch äquivalent dem Quadrat der Geschwindigkeit, hat aber das Vorzeichen von ν selbst. Durch geeignete ^T/,^rahl des Mot >reigenschaft-Abfrageintervalles und der Bewegungszuwachsanteile rrte Spurteilung ist es möglich, einen Wert für Ic zu erreicher., der den Betrieb der Einrichtung vereinfacht. Beispielsv/e Lse registriert in vorliegendem Fall der Geschwindigkeitszähler 2j die Anzahl von Bewegungszuwachsanteilen innerhalb einer Abfrageperiode und die Anzahl von Zuwachsanteilen in einer Spurteilung wird mic 32 gewählt. Somit würde das Quadrat der Geschwindigkeit oder ν Jv/ numerisch als digitaler Wert in Einheiten von 1/32 χ 1/32 der Spurteilung dargestellt werden. Dadurch, daß 3^ ein Faktor von k ist, wird das Produkt kv /ν/ als numerischer Viert aasgedrüo'-rt, der mit 1/32 der Spurteilung verglichen werden kam. Kit anderen '/orten ist der Ausgangswert der Schaltung 33 direkt in Einklang mit der Fehlergröße aus dem Detektor 21, die auch in 1/3.2. stel der Spurteilung ausgedrückt wird.

"eriη der Motor 9 einmal angeschaltet worden IS⁺:, ur. dtn Kep; 4 in Vor^T-'ärtsrichtung anzutreiben, erzeugt der GeschwindLg' el:.·- ' zähler 30 in jeder Abfrageperiode eine Zählung, die die Jtr geschwindigkeit hervorruft, und die Schaltung 33 ergibt eL:.e:. .vjsgang, der einen numerischen '.'er' abhängig vor. der Strorngesohwindigkeit besitzt und Vorzeichen hat, das ρ^ε"¹'*:iv is. (-; 'sr -Lr;e Vorv/ärtsbev e ;un^: anzeigt). Gleichzeitig fähr*" 'ler Fehle;- ^rcCendetel'tor 21 fort, Signale zu erzeugen, die cILe Iro'ße oor

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if

Kopfbewegung darstellen, die gerade in Vorvartsriohtung ervünsoht ist. l'ährend somit der Fehler bei jeder Abfrageperiode den Ausgan,"· aus der Schaltung 3? fortgesetzt überschreitet, fährt die Vergleichseinrichtung 24 fort, einen Zustand "Fehler größer" 7M regietrieben, und die Erregung in Vorwärtsrichtung des Motors bev:irkt, dal? die gewünschte Vorvartsbesehleunigung der Kopfbewegung erhalten wird.

VJenn an einer Stelle in der Bewegung des Kopfes der Fehler, der durch die Signale aus dem Detektor 21 dargestellt wird, glefch dem Ausgang aus der Schaltung 33 wird, registriert die Vergleichseinrichtung 24 den Zustand "gleich", und die Erregung des Motors 9 in Vorv;ärtsriehtun<3 wird fortgesetzt, da der Zustand "gleich" den Ausgang aus οer Vergleichseinrichtung 24 unabhängig von dem Zustand ungeäncerr aufrechterhält.

An einer Stelle in der Kopfbewegung ist der Fehler kleiner geworden und die Geschwindigkeit hat zugenommen, so daß die Vergleichseinrich⁴un~ 24 weder die Bedingung "Fehler größer" noch die Bedingung "gleich" registriert; an dieser Stelle wird der Ausgangssteuer-Flip-Flop der Vergleichseinrichtung 24 nicht gesetzt und ein Signal "Beschleunigung entgegengesetzt" wird dem Verstärker 39 über die Leitung 38 aufgegeben. Das Auftreten dieses Signales bewirkt, daß der Motor 9 in entgegengesetzter Richtung erregt wird, so daß eine Verzögerung der Kopfbewegung erhalten wird.

Das Ergebnis des VergleLches des Ausganges aus der Schaltung 33 {die tatsächlich signale mit einer numerischen Bedeutung etwa -jleich dem ^ruadra-: der Geschwindigkeit multipliziert mit der Kenstanten 1- erzeugt) mit dem Stromfehler in Kopf stellung ermöglicht, daß die Beschleunigung und Verzögerung des Kopfmotors 9 gesteuert wird, damit der Kopf 4 auf der gewünschten Spur zum Stillst and k omrr. t.

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Die tatsächlichen Vierte des Ausganges aus der Schaltung 33 werden gegenüber den echten Quadratwerten auf zwei verschiedene Arten geändert. Erstens ergibt sich, wenn der Abstand, um den der Kopf verschoben werden soll, groß ist, daß der Motor 9 den Kopf auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt als dies für eine kleine'Bewegung der Fall sein würde. Da der Motor in einer der beiden Richtungen durch einen einzigen Stromwert erregt wird, wird für die höheren Geschwindigkeiten als ausreichend angesehen, daß der Ausgang aus der Schaltung 33 praktisch nur angenähert das Quadrat des Ausganges aus dem Geschwindigkeitszähler 30 ist. Somit braucht der Ausgang aus der Schaltung .33 in bezug auf die Fehlergröße für die größeren Vierte der Fehlergröße nur veniger genau bestimmt zu werden. Zweitens können in der Praxis die Werte, die dem Ausgang aus der Schaltung 33 zugeordnet sind, von den echten Quadratwerten für kleinere Abstände der Bewegung geändert werden, damit eine frühere Verzögerung möglich wird, wie weiter oben beschrieben. Derartige Änderungen sind von den Ansprecheigenschaften des Kopfbewegungsmechanismus abhängig. So kann beispielsweise beim Antrieb eines Kopfmechanismus, der eine hohe Dämpfungscharakteristik besitzt, eine geringere Abnahme der Verzögerung erforderlich werden.

Die Folge von Vorgängen, die bei der Bewegung des Kopfes 4 in Vorwärtsrichtung beschrieben wurden, wird auch befolgt, um den Kopf in umgekehrter Richtung zu bewegen. In diesem Fall jedoch erzeugt die Vergleichseinrichtung 24 zu Beginn ein Signal "beschleunigen in umgekehrter Richtung", weil die Stromkopflageanzeige, die von dem Zähler 19 erhalten wird, größer ist als die gewünschte Adresse, und eine Subtraktion davon eine negative Differenz ergibt. Somit ist die Fehlergröße eine negative Größe und damit kleiner als Null, Was der numerische Wert des Ausganges der Schaltung 33 ist, während der Kopf stationär bleibt. Wenn der Kopf 4 sich zu bewegen beginnt, ergibt das Vorzeichenbit, das von dem Dekoder 16 auf der Leitung 17 erzeugt wird,

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an, daß die Bewegung in umgekehrter Richtung erfolgt, und der Ausgang aus der Schaltung 33 wird entsprechend als negativer VJert angezeigt. Somit sind in der Vergleichseinrichtung 24 beide Vorzeichenbits negativ und werden deshalb als gleich behandelt, so daß die Bestimmung der Ausgangssignalerzeugung abhängig ist von den Werten der unteren binären Einheiten in der Vergleichseinrichtung 24. Diese Bestimmung kann durch ein

Es wird ■

Beispiel erläutert werden, /davon ausgegangen, daß die Fehlergröße, die von dem Detektor 21 registriert wird, -6 ist. Dieser Wert ist im Komplement als der inverse Wert<£ der Binärcodahrstellung um eins kleiner als die tatsächliche Größe. Wenn der registrierte Fehler -6 ist (das binäre Äquivalent ist -00110), ist das Komplement unter Vernachlässigung des Vorzeichens der inverse bzw. reziproke Viert von 5 (das binäre Äquivalent ist 00101), nämlich 11010. Der Ausdruck des Wertes kvjv| aus der Schaltung 33 wird in umgekehrter Form dargestellt und ist mit einem negativen Vorzeichen in Abhängigkeit von dem Signal aus der Leitung 17 des Dekoders l6 versehen. Wenn somit der Ausgang aus der Schaltung 33 den VJert -2 (das binäre Äquivalent unter Vernachlässigung des Vorzeichens istOOOlO) dargestellt, ist der registrierte Wert 11101, der größer ist als der registrierte Fehler. Somit ist in diesem Falle der Fehler kleiner als der Viert kv |v|, und es wird ein Signal "beschleunigen in umgekehrter Richtung" über der Leitung 38 erzeugt, um eine Beschleunigung des Motors 9 in umgekehrter Richtung aufrecht zu erhalten. Unterstellt man andererseits, daß der Ausgang aus der Schaltung 33 den Wert -9 (das binäre Äquivalent unter Vernachlässigung des Vorzeichens ist 01001) darstellt, ist der registrierte Wert 10110, der kleiner ist als der registrierte Fehler, so daß in diesem Falle die Vergleichseinrichtung ein Signal "beschleunigen vorwärts" auf der Leitung 37 erzeugt, und die Wirkung dieses Signales besteht darin, daß der Motor 9 in Vorwärtsrichtung erregt wird, damit der Kopfbewegung eine Verzögerung erteilt wird.

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Um die Betätigung des Motors an der Stelle besser steuern zu können, an der er auf die gewünschte Spur trifft, enthält der Fehlergenerator 21 eine zusätzliche logische Schaltung, die auf die Anzeige der Richtung der Bewegung über die Leitung 17 anspricht, damit die Pehlerwerte, die tatsächlich zu der VergleichsEinrichtung geführt werden, modifiziert verden können. V/enn die Bewegung in Vorwärtsrichtung erfolgt und der angezeigte Fehler Null ist, wird eine Eins subtrahiert, so daß der in der Vergleichseinrichtung registrierte Fehlerwert -1 beträgt. Auf diese Weise erfolgt eine rasche Änderung von einem komplementären Wert zu einem positiven Wert bei der gewünschten Spuradresse. Für einen zweckmäßigen Betrieb wird auch bevorzugt, daß dann, wenn die .Bewegung in entgegengesetzter Richtung erfolgt und der angezeigte Fehler nicht +1 ist, eine Eins von dem echten Fehlerwert subtrahiert wird. Dies bedeutet, daß der registrierte Fehlerwert, während der Kopf sich der gevrfinschten Spur nähert, stets um Eins kleiner ist als er sein soll, und ermöglicht, daß der Wert kv ivy aus der Schaltung 33 le^diglich umgekehrt und nicht das Komplement gebildet wird, wie dies sonst der Fall wäre, und ferner auch eine rasche Änderung von einem Wert von -1 auf +1 an der gewünschten Spur ermöglicht. Es hat sich herausgestellt, daß diese raschen Änderungen bessere Kopfeinstelleigenschai'ten auf der gewünschten Spur ergeben.

Vorstehend wurde ein Servosystem beschrieben, bei welchem eine Grobeinstellung und eine Feineinstellung auf unterschiedliche Weise erzielt wird, nämlich durch Verwendung der Abfrageimpulse aus dem Generator 27 oder aus dem Generator 28. In beiden Fällen viirden- mit digitalen Vorgängen gearbeitet. Es ist jedoch auch möglich, falls erwünscht, verschiedene digitale Verbindungs-Lanäle (bis zu einen je für die Feineinstellung erforderlicher Ziffer) einzusparen und eine weniger feine digitale Einrichtung zu verwenden, indem eine analog arbeitende Stufe für die Feineinstellung vorgesehen wird. -

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Claims

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Patentansprüche;

(ϊ) Servoeinrichtung zur Einstellung eines angetriebenen Bauteiles auf eine gewünschte Lage unter Verwendung eines Fehler— signales, das dem Abstand entspricht, um den das Bauteil aus der gewünschten Lage verschoben ist, und eines zweiten Sijjnales, das auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsfunktion des Bauteiles basiert, um das Bauteil anzutreiben, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die das zweite Signal als Annäherung an die vorbestimtLte Funktion ergibt, die sich in genau vorherbestimmiarer "veise ändert, wenn das Bauteil sich der gewünschten Lage ™ nähert.

2. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verrichtung (1 . und 30, 33), die das Fehlersignal und das zweite S'gnal in digi/.aler Form ergibt.

3· Servoeinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine oubtra'-tionseinriehtung (21), die eine digitale Signaldarstel-IU115 der augenblicklichen Lage des Bauteiles von einer digitalen Darstellung der gewünschten Lage subtrahiert, und die so ausgelebt ist, daß sie ihren digitalen Ausgang in komplementärer Form ergibt, wenn die Digitalsignaldarstellung der augenblicklichen J Lage höher ist als die Digitaldarstellung der gewünschten Lage.

^i. Servoeinrichtung nach Anspruch J>> gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (l6), die jedesmal dann einen Impuls erzeugt, wenn sich die Lage des Bauteiles um einen bestimmten Betrag ändert, sowie ein Vorzeichensignal ergibt, dessen Polarität den Richtungssinn einer solchen Änderung in bestimmter Richtung durch die gewünschte Lage anzeigt, einen reversiblen Zähler (19), der so geschaltet ist, daß er die Impulse in einer Richtung zählt, die durch das Vorzeichensignal bestimmt ist und als Ausgang die Digitaldarstellung der augenblicklichen Lage des Bauteiles

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ergibt, wri-: eine Steuervorrichtung (⁷), die die Digitaldarstellun.x der gewünschten Lage ergibt.

5. Servoeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der'folgenden, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (2'9). eines dritten digitalen Signales, das die Geschwindigkeit des Bauteiles als Eingang in die Vorrichtung (33) zur Erzeugung des zweiten digitalen s ergibt.

6. Servoeinrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Verrichtung (29) einen weiteren Zähler aufweist, der zur Grobeinstellung des Bauteiles so ausgelegt ist, daß er die Anzahl von Impulsen zählt, die während einer bestimmten Zeitdauer auftreten.

⁷. Servoeinrichtung nach Anspruch C, gekennzeichnet durch einen

Impulsgenerator ('-'?) zur Erzeugung einer Folge von Alifragein.-pulsen in Intervallen gleich der vorbestimmten Zeitdauer, ".bei .!erweitere Zähler (30) von jedem Abfrageimpuls rückgesetzt wir'.!.

S. Servoeinrichtung nach Anspruch C oder 7, dadurch ge- ennzeichnet, daß der weitere Zähler (30) alternativ i'ür die Feineinstellung des Bauteiles in bezug aufeine andere, ; ärgere '.-or- ■ bestimmte Zeitdauer ausgelegt ist, wenn das Bauteil eine Lave innerhalb eines bestimmten Abstandes der gewünschten Lare einnimmt .

9· Servoeinrichtung nach Anspruch S, gc'rei't^c'Lehnet durch oircn weiteren It.-:pulcgenerator (r?6) zur Erzeugung einer I^l'-c von vetteren Abfrageimpulsen in Intervallen gleich eier anderen vorbestimmten Zeitdauer, und eine Pulstatr vorrit 1·!ung, uri: dit --eMereri Abfrageimpulse anstelle der ersten Abfrage impulse al:· Eingai :■; in den weiteren Zähler in Abhängigkeit von einer V^rrLohtun..; zu erse'"en. die anr.ei.gt, daß der Bauteil oinr Lage innerhalb des vorbestimmten Ab.-^tander- cinnimmi .

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10. Servoeinrichtung nach Ansprüchen 5-9» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (33) zur Erzeugung des zweiten digitalen Signales eine Quadriervorrichtung aufweist, die das dritte digitale Signal so beaufschlagt, daß eine Funktion des Quadrates der Geschwindigkeit des Bauteiles und eine Anzeige der Bewegungsrichtung des Bauteiles erzielt wird.

11. Servoeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadriervorrichtung (33) eine logische Suchschaltung ist, die die Quadrate niedrigerer Werte des dritten digitalen Signales im allgemeinen genauer bildet als die Quadrate höhErer Vierte davon

12. Servoeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Bauteil sich innerhalb des vorbestimmten Abstandes der gewünschten Lage befindet, die logische Schaltung (33) geänderte Werte für die Quadrate der niedrigsten Werte des dritten digitalen Signales erzeugt, um eine frühere Verzögerung des Bauteiles zu erzielen.

13» Servoeinrichtung nach Ansprüchen 10, 11, 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadriervorrichtung so ausgelegt ist, daß dann, wenn die digitale Darstellung der augenblicklichen Lage höher . ist als die digitale Darstellung der gewünschten Lage, Werte mit einer voreingestellten Differenz von den Werten erhalten werden, die erzielt werden, wenn die digitale Darstellung der augenblicklichen Lage niedriger ist als die digitale Darstellung der gevjünschten Lage.

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