DE2737400A1 - SYSTEM FOR REGULATING THE ROTATION OF A DC MOTOR - Google Patents

Description

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VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD. Yokohama-City, Kanagawa-Ken,VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD. Yokohama City, Kanagawa Ken,

JapanJapan

System zur Regelung der Drehung eines GleichstrommotorsSystem for regulating the rotation of a DC motor

Die Erfindung betrifft ein System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors mit einem Ankerwiderstand.The invention relates to a system for regulating the rotation of a DC motor with an armature resistor.

Es handelt sich dabei insbesondere um ein System für die Regelung der Drehgeschwindigkeit und der Drehphase eines Gleichstrommotors mit Hilfe eines einfachen Schaltungsaufbaus.In particular, it is a system for regulating the rotational speed and the rotational phase of a DC motor with the help of a simple circuit structure.

In einem bekannten System für die Regelung der Drehgeschwindigkeit und der Drehphase eines Gleichstrommotors wird ein Signal abgeleitet, das auf die Rotation einer Drehanordnung, die durch den Gleichstrommotor in Drehung versetzt wird, anspricht, und von diesem Signal werden ein Phasenfehlersignal und ein Drehgeschwindigkeits-Fehlersignal erhalten und zur Regelung der Drehung des Gleichstrommotors verwendet.In a known system for controlling the speed and phase of rotation of a DC motor a signal is derived which is responsive to the rotation of a rotating assembly which is rotating by the DC motor is offset, responds, and from this signal a phase error signal and a rotational speed error signal are obtained and used to control the rotation of the DC motor.

Diesem bekannten System haften gewisse Nachteile an infolge des komplizierten Schaltungsaufbaus und der hohen Kosten, die durch die Notwendigkeit der Verwendung von Bauteilen wie beispielsweise Frequenzdetektorschaltungen bedingt sind, um das Drehgeschwindigkeits-Fehlersignal feststellen zu können.This known system has certain disadvantages due to the complicated circuit structure and the high Cost due to the need to use components such as frequency detector circuits are conditional in order to be able to determine the rotational speed error signal.

Aufgabe der Erfindung ist es unter Vermeidung der Nachteile bekannter Systeme ein neues und verbessertes System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors mitThe object of the invention is to provide a new and improved system for regulating the rotation of a DC motor while avoiding the disadvantages of known systems

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einem einfachen und billigen Schaltungsaufbau zur Regelung der Drehgeschwindigkeit und der Drehphase des Gleichstrommotors zu schaffen.to provide a simple and inexpensive circuit structure for controlling the rotational speed and the rotational phase of the DC motor.

Im Rahmen dieser Aufgabe soll ein Regelungssystem für die Umdrehung eines Gleichstrommotors geschaffen werden, bei dem elektrische Schaltungseinrichtungen die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors Infolge der gegenelektromotorischen Kraft feststellen und den Spannungsabfall über den Ankerwiderstand infolge des Ankerstroms kompensieren, so daß die gegenelektromotorische Kraft konstant bleibt und weitere Einrichtungen den Drehphasenfehler einer Drehanordnung, die der Gleichstrommotor in Drehung versetzt, bestimmen und das resultierende Feststellsignal als ein Referenzsignal für die Geschwindigkeit den elektrischen Schaltungseinrichtungen zuleiten.As part of this task, a control system for the rotation of a DC motor is to be created in which electrical circuit devices determine the speed of rotation of the DC motor as a result of the counter electromotive force and the voltage drop across the armature resistance as a result of the armature current compensate so that the back electromotive force remains constant and other devices the rotational phase error a rotary assembly, which sets the DC motor in rotation, determine and the resulting detection signal as a reference signal for the speed of the electrical circuit devices.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der übrigen Patentansprüche .The further embodiment of the invention results from the characterizing features of the remaining claims.

Im nachfolgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung detailliert beschrieben. Es zeigt:In the following the invention is referred to described in detail on preferred embodiments with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 ein grundsätzliches Schaltdiagramm eines Systems zur Regelung der Umdrehung eines Gleichstrommotors nach der Erfindung, teilweise als Blockschaltbild und teilweise in schematischer Darstellung,Fig. 1 is a basic circuit diagram of a system for regulating the rotation of a DC motor according to the invention, partly as a block diagram and partly in a schematic representation,

Fig. 2 eine Darstellung des Drehmoments in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit-Charakteristik eines Gleichstrommotors,2 shows a representation of the torque as a function of the rotational speed characteristic of a DC motor,

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Fig. 3 eine Darstellung des Verlaufs eines Verbesserungsfaktors einer konstanten Geschwindigkeits-Charakteristik des Gleichstrommotors,3 shows a representation of the course of an improvement factor of a constant speed characteristic of the direct current motor,

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems einer ersten Ausführungsform der Erfindung für die Regelung der Umdrehungen eines Gleichstrommotors,Fig. 4 is a schematic block diagram of a system of a first embodiment of the invention for the Regulation of the revolutions of a DC motor,

Fig. 5 ein Schaltbild eines wesentlichen Teils des Systems nach Fig. 4,Fig. 5 is a circuit diagram of an essential part of the system of Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines abgewandelten Teils des in Fig. 4 dargestellten Systems, undFIG. 6 is a schematic perspective view of a modified part of the system shown in FIG. 4, and FIG

Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems einer anderen Ausführungsform der Erfindung für die Regelung der Umdrehung eines Gleichstrommotors.Fig. 7 is a schematic block diagram of a system of another embodiment of the invention for the Regulation of the rotation of a DC motor.

In Fig. 1 ist ein Gleichstrommotor 10 einerseits mit dem invertierenden Eingang eines DifferentialVerstärkers 11, der einen Operationsverstärker bildet und andererseits über einen Widerstand R1 mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 11 verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Differentialverstärkers 11 steht einerseits über einen Widerstand R2 mit einem Anschluß 17 und andererseits über einen Widerstand R3 mit dem Ausgang des Different!alVerstärkers 11 in Verbindung.In Fig. 1, a DC motor 10 is on the one hand the inverting input of a differential amplifier 11, which forms an operational amplifier and, on the other hand, via a resistor R1 is connected to the output of the differential amplifier 11. The non-inverting input of the differential amplifier 11 is on the one hand via a resistor R2 with a terminal 17 and on the other hand via a Resistor R3 with the output of the differential amplifier 11 in connection.

Die gegenelektromotorische Kraft Eo des Gleichstrommotors 10 wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:The back electromotive force Eo of the DC motor 10 is expressed by the following equation (1):

Eo - E - IoRo, · (1)Eo - E - IoRo, (1)

in der Ro den Ankerwiderstand des Gleichstrommotors,in the Ro the armature resistance of the DC motor,

Io den Ankerstrom undIo the armature current and

E die an den Gleichstrommotor angelegte Spannung bedeuten.E mean the voltage applied to the DC motor.

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Die gegenelektromotorische Kraft Eo ist proportional zu der Drehgeschwindigkeit des Motors. Insbesondere ist der Ankerstrom Io proportional zu dem Drehmoment des Motors. Aus diesem Grund wird der Spannungsabfall IoRo über den Ankerwiderstand Ro groß, wenn das Drehmoment wächst und es folgt aus der voranstehenden Gleichung (I)₉ daß die gegenelektromotorische Kraft Eo absinkt, während die Drehgeschwindigkeit gleichfalls abnimmt. Dementsprechend ergibt sich der in Fig. 2 durch die Gerade I dargestellte Verlauf des Drehmoments über der Drehgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl des Gleichstrommotors für den Fall einer konstanten Antriebsspannung. Wenn der Ankerwiderstand Ro niedrig ist, zeigt das Drehmoment den durch die Gerade II gegebenen Verlauf über der Drehzahl bzw. der Drehgeschwindigkeit. Für den Fall, daß Ro gleich Null ist, ist Eo gleich E und die Drehgeschwindigkeit wird konstant, unabhängig von dem Wert des Drehmoments, wie dies die Gerade III in Flg. 2 zeigt.The back electromotive force Eo is proportional to the rotational speed of the motor. In particular, the armature current Io is proportional to the torque of the motor. For this reason, the voltage drop IoRo across the armature resistance Ro becomes large as the torque increases, and it follows from the above equation (I) ₉ that the counter electromotive force Eo decreases while the rotational speed also decreases. Correspondingly, the curve of the torque shown in FIG. 2 by the straight line I results over the rotational speed or the rotational speed of the direct current motor for the case of a constant drive voltage. If the armature resistance Ro is low, the torque shows the curve given by the straight line II over the speed or the rotational speed. In the event that Ro is equal to zero, Eo is equal to E and the rotational speed becomes constant, regardless of the value of the torque, as is the straight line III in FIG. 2 shows.

Für den Fall, daß die an den Anschluß 17 in der in Fig. 1 dargestellten Schaltung angelegte Spannung E₁ konstant ist, sinkt die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 10 ab, der Ankerstrom I steigt an und der Spannungsabfall über dem Widerstand R1 wird groß. Andererseits ändern sich die durch die Widerstände R2 und R3 fließenden Ströme nicht. Dies ergibt im Vergleich mit deren Zuständen vor dar Erniedrigung der Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors, daß die Spannung an einer Verbindungsstelle 18 des ersten Widerstandes R1 mit dem Gleichstrommotor niedriger als an einer anderen Verbindungsstelle 19 der beiden Widerstände R2 und R3 wird und daß die Ausgangsspannung des DifferentialVerstärkers 11 groß wird. _{In the event that the voltage E 1} applied to the terminal 17 in the circuit shown in FIG. 1 is constant, the rotational speed or the rotational speed of the direct current motor 10 decreases, the armature current I increases and the voltage drop across the resistor R1 becomes great. On the other hand, the currents flowing through the resistors R2 and R3 do not change. In comparison with their states before the reduction in the rotational speed of the direct current motor, this shows that the voltage at a connection point 18 of the first resistor R1 with the direct current motor is lower than at another connection point 19 of the two resistors R2 and R3 and that the output voltage of the differential amplifier 11 grows big.

Während sich der Strom, der durch den Widerstand R1 und den Gleichstrommotor 10 hindurchfließt, nicht ändert, steigt der Stromfluß durch die Widerstände R3 und R2 umWhile the current flowing through resistor R1 and DC motor 10 does not change, the current flow through the resistors R3 and R2 increases

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ein Inkrement an, das dem Anstieg der Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 11 entspricht, da die Spannung an dem Anschluß 17 sich nicht ändert· Als Folge hiervon wird der Spannungsabfall über den Widerstand R3 groß und die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 11 steigt so lange an, bis der Spannungsabfall über den Widerstand R3 und derjenige über den Widerstand R1 übereinstimmen. Wenn diese Spannungsabfälle über die Widerstände R1 und R3 übereinstimmen, wird die Differenz zwischen den beiden Eingangsspannungen des Differentialverstärker3 11 gleich Null und die Ausgangs spannung des Differentialverstärkers 11 für diese Zeitspanne gleichfalls konstant. Daraus folgt, daß die Motorspannung und die Spannung an dem Anschluß 17 gleich werden und daß der Gleichstrommotor 10 einen Zustand erreicht hat, in welchem er kontinuierlich mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der an den Anschluß 17 angelegten Spannung sich dreht.an increment that corresponds to the increase in the output voltage of the Differential amplifier 11 corresponds, since the voltage at the terminal 17 does not change · As a result the voltage drop across the resistor R3 is large and the output voltage of the differential amplifier 11 thus rises long until the voltage drop across resistor R3 and that across resistor R1 match. if if these voltage drops across the resistors R1 and R3 match, the difference between the two input voltages of the differential amplifier3 11 becomes zero and the output voltage of the differential amplifier 11 is also constant for this period of time. It follows that the motor voltage and the voltage at the terminal 17 become equal and that the DC motor 10 has reached a state in which it is continuously rotating at a constant speed in accordance with that at the Terminal 17 is rotating.

Wird in dem Schaltdiagramm nach Fig. 1 der Widerstand Ro durch die Widerstände R1 und R2 ersetzt, so wird eine Charakteristik erhalten, die durch die Gerade II oder III in Fig. 2 dargestellt ist.If the resistor Ro is replaced by the resistors R1 and R2 in the circuit diagram according to FIG. 1, then obtain a characteristic shown by the straight line II or III in FIG. 2.

Ändert sich die Charakteristik des Gleichstrommotors 10 gemäß der Geraden I in eine Charakteristik gemäß der Geraden II in Fig. 2, so ergibt sich der Verbesserungsfaktor G der konstanten Motor-Drehgeschwindigkeits-Charakteristik wie folgt:If the characteristic of the direct current motor 10 changes according to the straight line I into a characteristic according to FIG Line II in FIG. 2, the result is the improvement factor G of the constant engine rotational speed characteristic as follows:

^G -I-²⁰¹⁰« ^(dB)· ^{(2) G} -I- ²⁰¹⁰ " ^{(dB) (2)}

" RoR3"RoR3

mit a und b den entsprechenden Drehgeschwindigkeitsdifferenzen zwischen der Geraden III und den Geraden II und I.with a and b the corresponding differences in rotational speed between the straight line III and the straight lines II and I.

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Wird ρ—! gleich A, so ergibt sich die Beziehung zwischen A und dem Verbesserungsfaktor G entsprechend dem Kurvenverlauf in Fig. 3. Für den Fall, daß A » 1, das ist dann, wenn die Charakteristik gemäß der Geraden III in Fig. 2 ausgebildet ist, ist G gleich unendlich. Für A = 0,9 ergibt sich G = 20 dB, und für A = 0,99 ist G = 40 dB.Will ρ—! equals A, the relationship results between A and the improvement factor G according to the curve in Fig. 3. In the event that A »1, that is when the characteristic is formed according to the straight line III in FIG. 2, G is equal to infinity. For A = 0.9 we get G = 20 dB, and for A = 0.99 we get G = 40 dB.

In der Schaltung, die die Widerstände R1, R2 und R3 und den Differentialverstärker 11 umfaßt, wird die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 10 mit Hilfe der gegenelektromotorischen Kraft festgestellt und der Spannungsabfall über den Ankerwiderstand infolge des Ankerstromes derart kompensiert, daß diese gegenelektromotorische Kraft konstant wird. Dies bedeutet, daß die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 10 kontinuierlich und automatisch geregelt und auf einem konstanten Wert gehalten wird.In the circuit comprising the resistors R1, R2 and R3 and the differential amplifier 11, the speed of rotation of the direct current motor 10 is determined with the aid of the counter electromotive force and the voltage drop across the armature resistance due to the armature current compensated so that this counter electromotive force becomes constant. This means that the speed of rotation of the DC motor 10 is continuously and automatically controlled and kept at a constant value.

Während die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 10 auf diese Weise einzig und allein mit Hilfe der voranstehend beschriebenen Schaltung geregelt wird, bleibt die Drehphase ungeregelt. Um auch diese zu regeln, sind in dem System nach der Erfindung Einrichtungen zum Feststellen der Drehphase und zum Anlegen des resultierenden Feststellsignals an den Anschluß 17 der vorstehend beschriebenen Schaltung vorgesehen.While the speed of rotation of the DC motor 10 in this way solely with the help of the circuit described above is regulated, the rotational phase remains unregulated. To regulate these too, are in the system according to the invention means for determining the rotational phase and for applying the resulting Detection signal is provided to the terminal 17 of the circuit described above.

Eine Drehanordnung 12, die entweder direkt durch den Gleichstrommotor 10 oder durch Übertragungseinrichtungen für die Triebkraft wie beispielsweise ein endloses Band in Drehung versetzt wird, weist einen Permanentmagneten auf. Ein Magnetkopf 13 arbeitet mit diesem Permanentmagneten zusammen, um die Rotation der Drehanordnung 12 festzustellen. Es ist selbstverständlich, daß diese Rotationsfeststelleinrichtung nicht auf eine Kombination eines Magnetkopfes und eines Permanentmagneten beschränkt ist, sondern vielmehr auch jede andere geeignete EinrichtungA rotary assembly 12, which is driven either directly by the direct current motor 10 or by means of transmission means for the driving force such as an endless The tape is set in rotation, has a permanent magnet. A magnetic head 13 cooperates with this permanent magnet in order to determine the rotation of the rotary assembly 12. It goes without saying that this rotation locking device is not limited to a combination of one Magnetic head and a permanent magnet is limited, but rather any other suitable device zur Rotationsmessung bekannter Art umfassen kann.may include for rotation measurement of a known type.

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Ein Feststellsignal wird durch den Magnetkopf 13 infolge der Rotation der Drehanordnung 12 erzeugt und wird mittels eines Verstärkers 14 einem Phasenvergleicher 15 zugeführt, der die Phase dieses Feststellsignals mit derjenigen eines Referenzsignals von einem Referenzsignalgenerator 16 vergleicht. Das resultierende Ausgangs- und Phasenfehlersignal des Phasenverglelchers 15 wird an den voranstehend erwähnten Anschluß 17 angelegt.A detection signal is generated by the magnetic head 13 due to the rotation of the rotary assembly 12 and is fed by means of an amplifier 14 to a phase comparator 15 which compares the phase of this detection signal with that of a reference signal from a reference signal generator 16. The resulting output and Phase error signal of the phase comparator 15 is sent to the the aforementioned connection 17 applied.

Bei der voranstehenden Beschreibung der Schaltung wurde vorausgesetzt, daß die an den Anschluß 17 angelegte Spannung konstant ist. Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Systems wird ein Signal, das der Drehphase der Drehanordnung 12 entspricht, dem Anschluß 17 zugeleitet. Somit ist der Gleichstrommotor 10 derart geregelt, daß seine Drehgeschwindigkeit konstant und des weiteren auch die Drehphase der Drehanordnung 12 konstant sind.In the preceding description of the circuit it was assumed that the applied to terminal 17 Voltage is constant. In the practical implementation of the system according to the invention, a signal which corresponds to the rotational phase of the rotary arrangement 12 is applied to the connection 17 forwarded. Thus, the DC motor 10 is controlled so that its rotational speed is constant and des furthermore, the rotational phase of the rotary assembly 12 are also constant.

Bei der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform arbeitet ein System nach der Erfindung mit einem sog. "Servo-Kopf" zur Regelung der Rotation von Drehköpfen in einer Videosignale aufzeichnenden und/oder wiedergebenden Vorrichtung zusammen. Die Vorrichtung weist eine Führungstrommel 30 auf, um die ein Magnetband in einer schraubenförmigen Bahn über einen vorgegebenen Umfangsbereich längs um die Führungstrommel gewickelt ist. Diese Führungstrommel 30 umfaßt eine obere Drehtrommel 31, Videoköpfe 32a und 32b, die an der Drehtrommel 31 zum Aufzeichnen und/oder zur Wiedergabe von Videosignalen vorgesehen sind, und eine untere, feststehende Trommel 33· Die Drehtrommel 31 wird mit konstanter Drehgeschwindigkeit durch die Triebkraft des Gleichstrommotors 10 angetrieben, die über eine Rolle mit kleinem Durchmesser, ein endloses Band 35 und eine Rolle 36 mit großem Durchmesser übertragen wird.In the embodiment shown in FIG. 4, a system according to the invention works with a so-called. "Servo head" for controlling the rotation of rotary heads in a video signal recording and / or reproducing device. The device has a guide drum 30 around which a magnetic tape is longitudinally arranged in a helical path over a predetermined circumferential area is wrapped around the guide drum. This guide drum 30 comprises an upper rotary drum 31, video heads 32a and 32a 32b, which are provided on the rotary drum 31 for recording and / or reproducing video signals, and a lower, fixed drum 33 · The rotating drum 31 is rotated at a constant speed by the driving force of the DC motor 10 driven via a small diameter roller, an endless belt 35 and a Large diameter roller 36 is transferred.

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Die Drehtrommel 31 ist an ihrer unteren Oberfläche an sich gegenüberliegenden Positionen mit Permanentmagneten 37a und 37b ausgerüstet. Ein Aufnahmekopf 3d ist lagefest in einer Position derart angeordnet, daß er der Bahnkurve der Permanentmagneten 37a und 37b gegenüberliegt und mit diesen zusammenarbeitet, um abwechselnd Feststellsignale verschiedener Polarität in Übereinstimmung mit der Rotation der Drehtrommel 31 zu erzeugen· Diese Feststellsignale des Aufnahmekopfs 38 werden monostabilen Multivibratoren 39 und AO zugeführt, um diese wahlweise auszulösen· Diese monostabilen Multivibratoren 39 und 40 werden aufeinanderfolgend ausgelöst, d.h. abwechselnd einer pro Umdrehung der Drehtrommel 31 und erzeugen entsprechende Ausgangssignale, die einem Flipflop 41 zugeführt werden, um diesen auszulösen· Als Ergebnis von dieser Ansteuerung erzeugt der Flipflop 41 am Ausgang eine Rechteckwelle für eine zyklische Periode pro Umdrehung der Drehtrommel 31· Diese Ausgangs-Rechteckwelle wird in eine ansteigende, trapezförmige Welle durch eine Umformer-Schaltung 42 umgewandelt und dann einer Signal-Abtast-Schaltung 43 zugeleitet.The rotary drum 31 is on its lower surface Equipped at opposite positions with permanent magnets 37a and 37b. A recording head 3d is positionally fixed arranged in a position such that it is opposite to the trajectory of the permanent magnets 37a and 37b and with this works together to alternately generate detection signals of different polarity in accordance with the rotation of the rotary drum 31. These detection signals of the recording head 38 become monostable multivibrators 39 and AO are supplied to trigger them selectively. These monostable multivibrators 39 and 40 are triggered sequentially, i.e. alternately one per revolution of the rotary drum 31 and generate corresponding output signals, which are fed to a flip-flop 41 to this to trigger · Generated as a result of this triggering the flip-flop 41 at the output a square wave for one cyclic period per revolution of the rotary drum 31 · This Output square wave is converted into a rising trapezoidal wave by a converter circuit 42 and then fed to a signal sampling circuit 43.

Im Vergleich hierzu wird während des Aufzeichnens ein aufzunehmendes Videosignal über einen Anschluß 44 einer Signal-Trennschaltung 45 eingespeist, in der beispielsweise ein Vertikalsynchronsignal von dem Eingangs-Videosignal getrennt wird. Die Frequenz dieses Vertikalsynchronsignals wird durch einen monostabilen Multivibrator 46 in die Hälfte geteilt. Das Signal, dessen Frequenz geteilt wurde, wird einerseits aufgezeichnet als ein Regelsignal an einer Kante des Magnetbandes durch einen Regelkopf 47 und wird andererseits über einen Verstärker 48 einem monostabilen Multivibrator 49 zugeleitet, um diesen auszulösen. Dieser monostabile Multivibrator erzeugt Ausgangsimpulse geringer Breite, die der voranstehend erwähnten Signal-Abtast-Schaltung 43 zugeführt werden, in der sie dazu benutzt werden, die trapezförmige Welle der Umformer-Schaltung 42 abzutasten.In comparison, during recording, a video signal to be recorded is provided via a terminal 44 Signal separation circuit 45 fed in, for example, a vertical sync signal from the input video signal is separated. The frequency of this vertical sync signal is by a monostable multivibrator 46 in the Half divided. The signal, the frequency of which has been divided, is recorded on the one hand as a control signal on a Edge of the magnetic tape through a control head 47 and on the other hand becomes a monostable via an amplifier 48 Multivibrator 49 fed to trigger this. This monostable multivibrator generates less output pulses Width, which are fed to the above-mentioned signal sampling circuit 43 in which they are used to sample the trapezoidal wave of the transducer circuit 42.

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Während des Wiedergabe-Betriebs wird das voranstehend beschriebene Regelsignäl durch den Regelkopf 47 erzeugt und mit Hilfe des Verstärkers 48 dem monostabilen Multivibrator 49 zugeführt. Die resultierenden Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators 49 werden wieder zum Abtasten in der Signal-Abtast-Schaltung 43 in ähnlicher Weise wie während des Aufzeichnungsbetriebs verwendet.During playback operation, it becomes the foregoing Regelsignäl described generated by the control head 47 and fed to the monostable multivibrator 49 with the aid of the amplifier 48. The resulting output pulses of the monostable Multivibrators 49 are again used for sampling in the signal sampling circuit 43 in a similar manner as during the Used for recording mode.

In der Signal-Abtast-Schaltung 43 werden die Phasen des Drehphasen-Feststellsignals der Drehtrommel 31 und das Aufzeichnungs- oder Wiedergabe-Regelsignal als Referenzsignal miteinander verglichen. Als ein Ergebnis erzeugt die Signal-Abtast-Schaltung 43 als Abtastausgang eine niedere Spannung, wenn die Drehphase der Drehtrommel 31 in bezug auf die Drehphase des Referenzsignals vorläuft und eine hohe Spannung, wenn die Drehphase in bezug auf diejenige des Bezugssignals verzögert ist. Dieser Abtastausgang wird einer Regelschaltung 50 für die Umdrehung des Gleichstrommotors 10 zugeführt.In the signal sampling circuit 43, the phases of the rotational phase detection signal of the rotary drum 31 and the Record or playback control signal compared to each other as a reference signal. As a result, the Signal sampling circuit 43 as a sampling output a low voltage when the rotational phase of the rotary drum 31 in relation on the rotational phase of the reference signal leads and a high voltage when the rotational phase with respect to the one of the reference signal is delayed. This sampling output becomes a control circuit 50 for the rotation of the DC motor 10 supplied.

Einander entsprechende Teile in den Figuren 5 und sind mit den gleichen Bezugszahlen belegt.Corresponding parts in FIGS. 5 and 5 have been given the same reference numbers.

In dieser Schaltung ist der Ausgangsanschluß eines Operationsverstärkers 51 mit der Basis eines Transistors 52 für die Stromverstärkung verbunden. Der Kollektor dieses Transistors 52 ist mit einem Anschluß 53 einer Spannungsversorgungsquelle verbunden und der Emitter ist über einen Verzweigungspunkt 54 an die Widerstände R1 und R3 angeschlossen. Der Ankerwiderstand Ro des Gleichstrommotors 10 und die Widerstände R1, R2 und R3 bilden eine Brückenschaltung, ähnlich derjenigen, die in der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt ist. Der Widerstand R3 besteht aus einem Festwiderstand R3a und einem variablen Widerstand R3b für die Feineinstellung. Das Ausgangssignal der Signal-Abtast-Schaltung 43 wird dem Anschluß 17 zugeleitet. Es gibt, wennIn this circuit, the output terminal of an operational amplifier 51 is connected to the base of a transistor 52 connected for power amplification. The collector of this transistor 52 is connected to a terminal 53 of a voltage supply source and the emitter is connected to the resistors R1 and R3 via a branch point 54 connected. The armature resistor Ro of the DC motor 10 and the resistors R1, R2 and R3 form a bridge circuit, similar to that shown in the circuit of FIG. The resistor R3 consists of one Fixed resistor R3a and a variable resistor R3b for fine adjustment. The output of the signal sampling circuit 43 is fed to connection 17. There is when

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der variable V/iderstand R3b so eingestellt wird, daß R1 * R2 = R3 * Ro, (3)the variable V / resistance R3b is set so that R1 * R2 = R3 * Ro, (3)

daß die Spannungen des Differentialverstärkers 11 und des Anschlusses 53 konstant werden, wenn die Spannungen an den Verzweigungs- bzw. Verbindungspunkten 18 und 19 gleich sind.that the voltages of the differential amplifier 11 and the terminal 53 become constant when the voltages across the Branch or connection points 18 and 19 are the same.

Wird die an den Anschluß 17 angelegte Regelspannung E_ niedriger, so wird die Spannung an dem Verbindungspunkt 19 niedriger als diejenige an dem Verbindungspunkt 18, und die Spannung an dem Verzweigungspunkt 54 sinkt von der voranstehend erwähnten Konstantspannung gegen Null ab. Umgekehrt gilt, wenn die Spannung an dem Anschluß 17 hoch wird, daß die Spannung an dem Verbindungspunkt 19 höher als diejenige an dem Verbindungspunkt 18 wird, und daß die Spannung im Verzweigungspunkt 54 gegen die Versorgungsspannung von der voranstehend erwähnten Konstantspannung in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen den Spannungen an den Verbindungspunkten 19 und 18 ansteigt. Als Ergebnis wird erhalten, daß die Spannung E„ und die gegenelektromotorische Kraft Eo des Gleichstrommotors 10 fortwährend den gleichen Wert annehmen.If the control voltage E_ applied to the terminal 17 becomes lower, the voltage at the connection point becomes lower 19 is lower than that at the junction point 18, and the voltage at the branch point 54 decreases from that above mentioned constant voltage from zero. Conversely, when the voltage at terminal 17 becomes high, that the voltage at the connection point 19 becomes higher than that at the connection point 18, and that the voltage at branch point 54 against the supply voltage from the above-mentioned constant voltage in accordance increases with the difference between the voltages at the connection points 19 and 18. As a result is obtained that the voltage E n and the back electromotive Force Eo of the DC motor 10 continuously assume the same value.

Da die gegenelektromotorische Kraft Eo proportional zu der Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 10 ist, wie voranstehend erläutert wurde, dreht sich der Gleichstrommotor mit einer Drehgeschwindigkeit, die durch die Ausgangsspannung E der Signal-Abtast-Schaltung 43 bestimmt ist.Since the back electromotive force Eo is proportional to the rotational speed of the DC motor 10, As explained above, the DC motor rotates at a rotational speed determined by the output voltage E of the signal sampling circuit 43 is determined.

Wie schon ausgeführt wurde, ist diese Spannung E_ eine niedrige Spannung, wenn sich'die Drehtrommel 31 mit einer Phase dreht, die in bezug auf die Phase der Referenzspannung vorläuft und ist andererseits eine hohe Spannung, wenn die Trommel 31 mit einer Phase sich dreht, die in bezug auf die Referenzphase verzögert ist. Aus diesem Grund ist die Rotation des Gleichstrommotors 10 derart geregelt,As already stated, this voltage is E_ a low voltage when 'the rotary drum 31 with rotates a phase which leads with respect to the phase of the reference voltage and on the other hand is a high voltage, when the drum 31 rotates with a phase delayed with respect to the reference phase. For this reason the rotation of the DC motor 10 is regulated in such a way that

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daß die Drehphase der Drehtrommel 31 ununterbrochen an die Reifer enzphase angeglichen wird.that the rotational phase of the rotary drum 31 continuously to the Mature enzphase is adjusted.

Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Drehtrommel 31 durch die Triebkraft angetrieben, die von dem Gleichstrommotor 10 mit Hilfe eines Kraftübertragungsmechanismus, der ein endloses Band 35 umfaßt, übertragen wird. Es ist auch möglich, wie durch die abgewandelte Ausführungsform nach Fig. 6 dargestellt ist, die Drehtrommel 31 direkt anzukuppeln und somit unmittelbar durch den Gleichstrommotor 10 anzutreiben. In diesem Fall ist die Rotationswelle 60 der Drehtrommel 31 direkt mit der Drehwelle 62 des Gleichstrommotor s 10 über eine Kupplung 61 verbunden. Die Permanentmagnete 37a und 37b können dann entweder auf der Rotationswelle 60 oder auf der Drehwelle 62 angeordnet sein.In the embodiment of the invention described so far, the rotary drum 31 is driven by the driving force driven by the DC motor 10 by means of a power transmission mechanism which is an endless belt 35 includes, is transmitted. It is also possible, as shown by the modified embodiment according to FIG. 6 is to couple the rotary drum 31 directly and thus to drive it directly by the DC motor 10. In this Case is the rotary shaft 60 of the rotary drum 31 directly with the rotary shaft 62 of the DC motor 10 via a Coupling 61 connected. The permanent magnets 37a and 37b can then either be on the rotating shaft 60 or on the rotating shaft 62 may be arranged.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 7 findet das System Anwendung bei einer sogenannten "Servo-Welle" zur Regelung der Rotation dieser Welle. Diese Welle 70, versehen mit einem Schwungrad 71» wird durch den Gleichstrommotor 10 in Drehung versetzt über eine Rolle 72, ein endloses Band 73 und eine weitere RolleIn another embodiment of the invention According to FIG. 7, the system is used in a so-called "servo shaft" for controlling the rotation of this shaft. This shaft 70, provided with a flywheel 71 », is set in rotation by the direct current motor 10 via a Roll 72, an endless belt 73 and another roll

Ein Permanentmagnet 75 ist in der Umfangsfläche des Schwungrades 71 eingelassen und ein Aufnahmekopf 76 ist so angeordnet, daß er der Bewegungsbahn des Permanentmagneten 75 gegenüberliegt.A permanent magnet 75 is recessed in the peripheral surface of the flywheel 71 and a take-up head 76 is so arranged so that it lies opposite the path of movement of the permanent magnet 75.

Der Aufnahmekopf 76 erzeugt in Übereinstimmung mit der Drehungd$r Welle 70 ein Ausgangssignal, das einen Impuls pro Umdrehung der Welle 70 ergibt. Dieses Ausgangssignal wird mittels eines Verstärkers 77 einer Umformer-Schaltung 78 zugeführt, die das Ausgangssignal in eine trapezförmige Welle umformt. Die resultierende, trapezförmige Ausgangswelle wird einem Phasenvergleicher 79 zugeleitet. Zur gleichen Zeit wird ein Referenzsignal vonThe pickup head 76 generates an output signal which is a pulse in accordance with the rotation of the shaft 70 per revolution of the shaft 70 results. This output signal is converted into a converter circuit by means of an amplifier 77 78, which converts the output signal into a trapezoidal wave. The resulting, trapezoidal The output wave is fed to a phase comparator 79. At the same time a reference signal of

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einem Referenzsignalgenerator 80 durch einen Zähler 81 zurückgezählt, so daß seine Periode gleich derjenigen der Drehperiode der Welle 70 wird. Das resultierende Ausgangssignal des Zählers 81 wird gleichfalls dem Phasenvergleicher 79 zugeführt, wo seine Phase mit derjenigen der voranstehend erwähnten trapezförmigen Welle verglichen wird.a reference signal generator 80 counted down by a counter 81, so that its period becomes equal to that of the period of rotation of the shaft 70. The resulting output signal the counter 81 is also the phase comparator 79 where its phase is compared with that of the aforementioned trapezoidal wave.

Der Phasenvergleicher 79 erzeugt als Ausgang ein Phasenfehlersignal für eine Spannung, die niedriger als die Referenzspannung ist, wenn die Drehphase der Welle 70 gegenüber zu derjenigen des Referenzsignals vorläuft und ferner eine Spannung, die höher als die Referenzspannung ist, wenn die Drehphase der Welle 70 in bezug zu der Drehphase des Referenzsignals verzögert ist. Der Ausgang des Phasenvergleichers 79 wird dem Anschluß 17 der Regelschaltung 50 für die Rotation zugeführt. Der Gleichstrommotor wird somit in bezug auf seine Rotation derart geregelt, daß seine Drehgeschwindigkeit konstant ist und darüberhinaus wird auch die Drehphase der Welle 70 konstant gehalten.The phase comparator 79 produces as an output a phase error signal for a voltage lower than the reference voltage is when the rotational phase of the shaft 70 is advanced from that of the reference signal and further a voltage higher than the reference voltage when the rotational phase of the shaft 70 with respect to the rotational phase of the reference signal is delayed. The output of the phase comparator 79 is connected to the terminal 17 of the control circuit 50 fed for rotation. The DC motor is thus controlled with respect to its rotation in such a way that its rotational speed is constant and, moreover, the rotational phase of the shaft 70 is also kept constant.

Mit dem erfindungsgemäßen System wird die Drehgeschwindigkeit eines Gleichstrommotors unter Ausnutzung der gegenelektromotorischen Kraft festgestellt und mit Hilfe einer elektronischen Schaltung der Spannungsabfall über den Ankerwiderstand infolge des Ankerstroms des Gleichstrommotors so kompensiert, daß die gegenelektromotorische Kraft konstant wird. Dementsprechend wird daher die Drehgeschwindigkeit de Gleichstrommotors automatisch so geregelt, daß sie mittels der voranstehend erwähnten elektronischen Schaltung konstant wird, die als eine Zusatzeinrichtung des Gleichstrommotors vorgesehen werden kann. Mit der elektronischen Schaltung können Fluktuationen von kurzer Dauer in der Drehgeschwindigkeit, beispielsweise verursacht durch FrequenzSchwankungen, Schwebungen, Flattern und dergl., eliminiert werden. Die Phasenregelung kann so arbeiten, daß die Abweichung der Drehgeschwindigkeit über eine lange Periode gleich Null wird. Aus diesem Grund ist eine FeststellungWith the system according to the invention, the speed of rotation of a DC motor using the counter-electromotive force is determined and the voltage drop is determined with the help of an electronic circuit via the armature resistance due to the armature current of the DC motor compensated so that the counter electromotive force becomes constant. Therefore, the rotational speed becomes accordingly de DC motor is automatically regulated so that it can be operated by means of the electronic Circuit becomes constant, which can be provided as an additional device of the DC motor. With The electronic circuit may cause short-term fluctuations in the speed of rotation, for example due to frequency fluctuations, beats, flutter and the like, be eliminated. The phase control can work so that the deviation of the rotational speed over a long period becomes zero. Because of this, it is a finding

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dar Drehphase der Drehanordnung, die durch den Gleichstrommotor mit ein oder zwei Zyklen pro Umdrehung der Drehanordnung in Drehung versetzt wird, ausreichend, und es ergibt sich dann nicht die Notwendigkeit, eine hochwertige und hochpräzise Phasenfeststellung durchführen zu müssen. Dadurch ist es möglich, das Regelsystem als Ganzes sehr billig herzustellen.represents the rotational phase of the rotary assembly, which is controlled by the DC motor spinning at one or two cycles per revolution of the rotary assembly is sufficient and it yields then there is no need to carry out a high-quality and high-precision phase determination. Through this it is possible to manufacture the control system as a whole very cheaply.

Es ist daher selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen AusfUhrungsfonnen begrenzt ist, sondern verschiedene andere Ausführungsformen und Abwandlungen zulässig sind, ohne den Erfindungsgedanken bzw. den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.It is therefore understood that the invention is not limited to the embodiments described, but various other embodiments and modifications are permitted without departing from the inventive concept or the scope of protection of the invention.

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Claims (8)

PatentanwältePatent attorneys Dr.-Tng. Wilinilra ßeichelDr.-Tng. Wilinilra acorn Inpi-liip. WuliyoDff ßßichelInpi-liip. WuliyoDff ßichel 6 Fiarikiuil a. M. 16 Fiarikiuil a. M. 1 PaiJceiiaöe 13PaiJceiiaöe 13 The Victor Company of Japan, Ltd., 8863The Victor Company of Japan, Ltd., 8863 PatentansprücheClaims Ί J System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nit einem Ankerwiderstand,
gekennzeichnet durch einen Operationsverstärker (11, 51) mit zwei Eingängen, der einen Differentialverstärker bildet, von dem ein Eingang mit dem Gleichstrommotor (10) verbunden ist; einen ersten Widerstand (R1), der zwischen einem Ausgang des Operationsverstärkers und einem der Eingänge geschaltet ist; einen zweiten Widerstand (R2), der mit dem anderen Eingang des Operationsverstärkers und einem Anschluß für das Anlegen einer RegelSignalspannung verbunden ist; einen dritten Widerstand (R3), der den Ausgang des Operationsverstärkers und den anderen Eingang miteinander verbindet; wobei der Ankerwiderstand (Ro) mit dem ersten, zweiten und dritten Widerstand (R1; R2; R3) eine Brückenschaltung bildet; durch Einrichtungen (13» 38, 76) zum Feststellen der Umdrehungsphase einer Drehanordnung (12, 31, 70), die der Gleichstrommotor in Drehung versetzt und zur Erzeugung eines entsprechenden Phasenfeststellsignals als Ausgangssignal; durch Einrichtungen (16, 44-49, 80-81) zur Einspeisung eines Referenzsignals; und durch Vergleichseinrichtungen (15, 43» 79) für den Vergleich des Phasenfeststellsignals mit dem Referenzsignal und zum Anlegen des aus diesen beiden Signalen resultierenden Ausgangsphasenvergleichsfehlersignals an den Anschluß für eine Regelsignalspannung.Ί J system for regulating the rotation of a DC motor with an armature resistor,
characterized by a two-input operational amplifier (11, 51) forming a differential amplifier, one input of which is connected to the DC motor (10); a first resistor (R1) connected between an output of the operational amplifier and one of the inputs; a second resistor (R2) which is connected to the other input of the operational amplifier and a terminal for the application of a control signal voltage; a third resistor (R3) interconnecting the output of the operational amplifier and the other input; wherein the armature resistor (Ro) forms a bridge circuit with the first, second and third resistors (R1; R2; R3); by means (13 »38, 76) for determining the phase of rotation of a rotary arrangement (12, 31, 70) which the direct current motor sets in rotation and for generating a corresponding phase detection signal as an output signal; by means (16, 44-49, 80-81) for feeding in a reference signal; and by comparison devices (15, 43 »79) for comparing the phase detection signal with the reference signal and for applying the output phase comparison error signal resulting from these two signals to the terminal for a control signal voltage. 809808/099*809808/099 * 2. System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nach Anspruch 1,2. System for regulating the rotation of a DC motor according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Widerstandswert Ro des Ankerwiderstandes, der
Widerstandswert R1 des ersten Widerstandes, der Widerstandswert des zweiten Widerstandes R2 und der Widerstandswert R3 des dritten Widerstandes so gewählt sind, daß diese Widerstandswerte entsprechend der Gleichung R1 * R2 = R3 * Ro
miteinander verknüpft sind.characterized,
that the resistance value Ro of the armature resistance, the
Resistance value R1 of the first resistor, the resistance value of the second resistor R2 and the resistance value R3 of the third resistor are selected so that these resistance values correspond to the equation R1 * R2 = R3 * Ro
are linked. 3. System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nach Anspruch 1,3. System for controlling the rotation of a DC motor according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Transistor (52) vorgesehen ist, dessen Basis mit
dem Ausgang des Operationsverstärkers (51), dessen Kollektor mit einem Anschluß (53) einer Spannungsversorgungsquel-Ie und dessen Emitter mit dem ersten und dritten Widerstand (R1, R3) verbunden ist.characterized,
that a transistor (52) is provided, the base of which with
the output of the operational amplifier (51), the collector of which is connected to a terminal (53) of a voltage supply source and the emitter of which is connected to the first and third resistors (R1, R3). 4. System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nach Anspruch 1,4. System for controlling the rotation of a DC motor according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Eingänge des Operationsverstärkers ein invertierender Eingang (-) und der andere Eingang ein nichtinvertierender Eingang ist.characterized,
that one of the inputs of the operational amplifier is an inverting input (-) and the other input is a non-inverting input. 5. System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nach Anspruch 1,5. System for controlling the rotation of a DC motor according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehanordnung (12, 31, 70) durch eine von dem Gleichstrommotor übertragene Triebkraft in Drehung versetzt und
mit Drehköpfen (32a, 32b) zum Aufzeichnen der zur Wiedergabe eines Videosignals ausgerüstet ist; und daß die Einrichtungen (44-49) zum Erzeugen des Referenzsignals ein Synchronisationssignal liefern, das von dem Videosignal getrennt ist oder ein Signal, das durch Aufzeichnen und Wiedergabe
des Synchronisationssignals erhalten wird.characterized,
that the rotary assembly (12, 31, 70) is set in rotation by a driving force transmitted by the direct current motor and
rotary heads (32a, 32b) for recording and equipped to reproduce a video signal; and in that the means (44-49) for generating the reference signal provide a synchronization signal which is separate from the video signal or a signal which can be recorded and reproduced
of the synchronization signal is obtained. 809806/0994809806/0994 3 _ 2737A003 _ 2737A00 6. System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nach Anspruch 5,6. System for controlling the rotation of a DC motor according to claim 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehanordnung (12, 31, 70) mit den Drehköpfen (32a, 32b) direkt gekuppelt mit einem Drehschaft (62) des Gleichstrommotors ist und von diesem unmittelbar in Drehung versetzt wird.characterized in that the rotary assembly (12, 31, 70) with the rotary heads (32a, 32b) is directly coupled to a rotating shaft (62) of the DC motor and is set in rotation by this directly. 7. System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nach Anspruch 5,7. System for controlling the rotation of a DC motor according to claim 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (U2) zur Umformung des Ausgangs-Phasenfeststellsignals in eine trapezförmige Welle vorgesehen ist, und daß die Phasenvergleichseinrichtungen eine Signal-Abtast-Schaltung (A3) zum Abfragen der trapezförmigen Welle unter Anwendung des Referenzsignals enthalten.characterized in that a device (U2) is provided for converting the output phase detection signal into a trapezoidal wave, and in that the phase comparison devices contain a signal sampling circuit (A3) for interrogating the trapezoidal wave using the reference signal. 8. System zur Regelung der Drehung eines Gleichstrommotors nach Anspruch 1,8. System for controlling the rotation of a DC motor according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehanordnung eine Welle (70) ist, die eine vom Gleichstrommotor übertragene Triebkraft in Drehung versetzt, und daß die das Referenzsignal erzeugenden Einrichtungen einen Referenzsignal-Generator (80) und eine Einrichtung (81) umfassen, die die Frequenz des Ausgangssignals des Referenzsignalgenerators derart untersetzt, daß deren Periode gleich der Drehungsperiode der Welle (70) 1st.characterized in that the rotary assembly is a shaft (70) which is one of the DC motor transmitted driving force set in rotation, and that the reference signal generating devices a reference signal generator (80) and a device (81) which reduces the frequency of the output signal of the reference signal generator in such a way that its period is equal is the period of rotation of the shaft (70). 809808/0994809808/0994