DE2743644A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer einen bandantrieb - Google Patents
Ueberwachungseinrichtung fuer einen bandantriebInfo
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Description
Sony TER MEEF-R · MÜLLER · STEINMEISTER S77P1 1 1
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BESCHREIBUNG
Gegenstand der Erfindung ist eine Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb, der zwei Motoren umfaßt, die
jeweils zugeordnete Bandspulen mit entgegengesetzten Drehmomenten antreiben. Insbesondere betrifft die Erfindung
eine Einrichtung zur Überwachung der Geschwindigkeit, Laufrichtung und Zugspannung eines Bands, das in zwei Richtungen
zwischen einer Abgabe- und einer Aufnahmespule transportiert wird. Hinsichtlich Einzelheiten der Gattung solcher
Einrichtungen wird auf den Oberbegriff des Patenthauptan-Spruchs verwiesen.
Zwischen zwei Spulen, einer Aufnahme- und einer Abgabespule laufende Bänder, etwa aus Papier oder einem magnetisch
wirksamen Material u.dgl. werden seit langer Zeit zur Aufzeichnung und Speicherung von Information benutzt, die zu
einem späteren Zeitpunkt vom Band abgefragt und wiedergegeben werden kann. Insbesondere bei Magnetbändern wird die
Information in Form von Analogsignalen, beispielsweise als
Hörinformation, als Video-Information oder %elemetrische Daten aufgezeichnet oder auch als Digitalsignale etwa in
der Datenverarbeitung. In zunehmendem Maß erfolgt auch die Magnetbandaufzeichnung von Audio- oder Video-Information in
Form von Digitalsignalen. In vielen der pauschal erwähnten Anwendungsgebiete , insbesondere wenn eine Video-Information
auf einem Magnetband aufzuzeichnen ist oder wenn ein Magnetband
in einem Datenverarbeitungsverbund eingesetzt wird, müssen sowohl die Laufrichtung als auch die Laufgeschwindigkeit
des Bands sehr genau überwacht und eingestellt werden können. Bei einem magnetischen Video-Aufzeichnungs-
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und/oder -wiedergabegerät (im folgenden VTR-Gerät = Video Tape Recorder) umschlingt das Band wenigstens einen
Teilbereich des Mantels einer Führungsrolle in einer spiralförmigen Bahn, um die aufeinanderfolgende Abtastung paralleler
Schrägspuren auf dem Band durch einen oder mehrere Wandlerköpfe zu ermöglichen, die im Inneren der Trommel
drehbar gelagert sind. Gewünscht wird dabei auch, daß auf dem Magnetband gespeicherte Videosignale mit normaler Bildwiedergabegeschwindigkeit,
in verlangsamter Form oder beschleunigt, also mit Zeitraffer wiedergegeben werden können.
Außerdem ist ein Bildstillstandsbetrieb oder auch ein Bildrücklaufbetrieb
erwünscht. Diese verschiedenen Betriebsarten hängen natürlich von der Geschwindigkeit und Richtung
ab, mit der das Band über die Führungstrommel läuft. In jeder dieser Betriebsarten sollte das Band mit gleichförmiger
Geschwindigkeit angetrieben werden, um ein Verwackeln oder allgemein Synchronisationsfehler und andere unerwünschte
Störungen im wiedergegebenen Videobild zu vermeiden. Auch bei einer wahlweise betätigbaren Umschaltung der Bandgeschwindigkeit,
etwa beim Rückspul- oder raschen Vorlaufbetrieb sollte der Bandtransport überwacht werden, um ein
Überlaufen oder ein unerwünschtes Abwickeln des Bandes, ein Springen oder Verziehen zu vermeiden.
Bei einem VTR-Geräte wird das Magnetband normalerweise zwischen einem Bandspulenpaar transportiert, d.h. zwischen
einem Abgabewickel und einem Aufnahmewickel. Der Spule-zuSpule-Transport
kann entweder bei Magnetbandmaschinen mit offenem Bandwickel oder für Video-Kassettengeräte verwendet
werden, bei denen beide Bandspulen in einem einzigen leicht handhabbaren Gehäuse eingebaut sind. Bei einem solchen Spulezu-Spule-Transportsystem
sollte das Band mit im wesentlichen konstanter Zugspannung transportiert werden. Dies wird im
allgemeinen dadurch erreicht, daß die Aufnahmespule mit
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einem bestimmten Drehmoment beaufschlagt wird und die Abgabespule mit einem Gegendrehmoment, so daß das Band
durch die entgegengesetzten Drehmomente unter einer Zugspannung transportiert wird. Ein beträchtliches Problem
bei diesen entgegenwirkenden Drehmomenten ist es, eine konstante Zugspannung auch dann aufrechtzuerhalten, wenn
das Band beschleunigt oder verzögert wird, oder wenn die Richtung des Bandtransports geändert werden soll. Ist beispielsweise
das auf die Abgabespule wirkende Gegenmoment zu klein, so läuft das Band zu rasch von dieser Spule ab,
wenn die Transportgeschwindigkeit verlangsamt wird. Ist andererseits das auf die Abgabespule wirkende Gegenmoment
zu groß, so kann der Bandzug groß genug werden, um insbesondere bei einer Beschleunigung das Band zu beschädigen.
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Ein Faktor, der sich auf die gewünschte konstante Bandspannung auswirkt, beruht auf der Änderung des effektiven
Momentandurchmessers des Bandwickels auf den beiden Spulen. Da sich die Durchmesser beim Bandtransport ändern, ändert
sich auch die Trägheit der jeweiligen Bandspulen mit Wickel, so daß das ziehende Drehmoment bzw. das Gegendrehmoment
beeinflußt werden. Es ist also erwünscht oder sogar erforderlich, den tatsächlichen momentanen Wickeldurchmesser sowohl
bei der Abgabe-als auch bei der Aufnahmespule abzutasten,
um die jeweils aufzuwenden Drehmomente entsprechend anpassen zu können. Obgleich es theoretisch möglich wäre,
die Momentandurchmesser durch mechanische Abtaster in Verbindung mit einem photoempfindlichen Element zu erfassen,
läßt sich mit einer solchen Anordnung nicht die erforderliehe Genauigkeit hinsichtlich einer unbedingt konstant
zu haltenden Bandzugspannung erreichen.
Ein anderer, hinsichtlich der konstanten Bandzugspannung in Betracht zu ziehender Faktor ist die Reibung zwi-
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sehen dem Band und den verschiedenen Führungselementen im
Verlauf des Bandtransportwegs. Bei VTR-Geräten muß insbesondere
die Bandreibung an der Führungstrommel berücksichtigt werden. Bei den meisten Betriebsgeschwindigkeiten ist
diese Reibung unabhängig von der Bandgeschwindigkeit und kann als konstant angenommen werden. Wegen dieser konstanten
Reibung könnte daran gedacht werden, die Bandspannung lediglich durch Einstellung des ziehenden - bzw. entgegenwirkenden
Drehmoments ohne Rücksicht auf diese Reibung einzustellen. Ändert sich die Reibung jedoch aus irgendwelchem
Grund, beispielsweise deshalb, weil ein bestimmter Bandabschnitt einen niedrigeren Reibungskoeffizienten als
der Rest des Bandes aufweist, so kann der Rückwärtszug auf das Band zu niedrig sein, d.h., es tritt ein sogenannter
Weglaufeffekt auf.
Bei einer in der US-PS 3 600 654 beschriebenen Überwachungseinrichtung
für die Bandgeschwindigkeit solcher Geräte wirkt auf die Aufnahmespule ein Vorwärts-, d.h. das
Band auf den Aufnahmewickel ziehendes Drehmoment und ein Gegendrehmoment auf die Abgabespule. Während des Bandvorlaufs
wird der Bandrückzug durch das Gegendrehmoment erreicht. Dabei wird jedoch zur Erzeugung eines auf die Abgabespule
wirkenden Gegendrehmoments lediglich die für den 5 Antrieb der Aufnahmespule bestimmte Treiberspannung über
einen Spannungsteiler auf einen niedrigeren Wert heruntergesetzt. Überschreitet die Vorlaufgeschwindigkeit des Bandes
einen vorgegebenen Wert, so wird das Spannungsteilerverhältnis auf einen höheren Spannungswert eingestellt und
mithin auch das auf die Abgabespule wirkende Gegendrehmoment, so daß die Bandspannung erhöht und die Bandgeschwindigkeit
wiederum vermindert wird. Mit dieser Einrichtung jedoch läßt sich weder die Bandgeschwindigkeit noch der
Bandzug ausreichend genau einstellen und überwachen. Auch
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werden die Wirkungen unterschiedlicher Reibwerte des durchlaufenden
Bands nicht berücksichtigt.
Bei einer anderen in der US-PS 4 015 177 beschriebenen
Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb ist eine gleichmäßigere
Regelung der Bandtransportgeschwindigkeit gegeben. Bei dieser Einrichtung wird ein der tatsächlichen Bandgeschwindigkeit
entsprechendes Signal gegen ein einer gewünschten Bandgeschwindigkeit entsprechendes Bezugssignal verglichen.
Ergeben sich Änderungen zwischen den beiden Geschwindigkeitssignalen, so wird eine der Abweichung entsprechende
Spannung erzeugt, die dem Antriebsmotor der einer oder anderen Spule zugeführt wird. Die Bandgeschwindigkeit wird
durch differentielle Regelung der Motorantriebsgeschwindigkeit konstant gehalten. Obgleich die Bandgeschwindigkeit von der Differenz zwischen den dem jeweiligen Motor zugeführten Spannungen abhängt, ist nicht ersichtlich, ob diese einzelnen Spannungen differentiell aufeinander bezogen sind. Auch bei diesem bekannten Bandregelsystem werden die Wirkungen
durch differentielle Regelung der Motorantriebsgeschwindigkeit konstant gehalten. Obgleich die Bandgeschwindigkeit von der Differenz zwischen den dem jeweiligen Motor zugeführten Spannungen abhängt, ist nicht ersichtlich, ob diese einzelnen Spannungen differentiell aufeinander bezogen sind. Auch bei diesem bekannten Bandregelsystem werden die Wirkungen
der Bandreibung nicht berücksichtigt. Auch werden die Motorregelspannungen
oder die auf die Bandspulen wirkenden Drehmomente nicht als Funktion der sich ändernden wirksamen
Spulendurchmesser eingestellt. Auch mit dieser bekannten
Überwachungseinrichtung für den Bandtransport ist es schwierig, eine gewünschte konstante Bandzugspannung aufrechtzuerhalten.
Spulendurchmesser eingestellt. Auch mit dieser bekannten
Überwachungseinrichtung für den Bandtransport ist es schwierig, eine gewünschte konstante Bandzugspannung aufrechtzuerhalten.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine
Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb, insbesondere in Magnetbandaufzeichnungs- und Wiedergabegeräten zu schaffen, mit der die oben aufgezeigten Nachteile und Schwierigkeiten überwunden werden. Insbesondere ist es das Ziel der
Erfindung, eine genaue Überwachung der Geschwindigkeit und
Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb, insbesondere in Magnetbandaufzeichnungs- und Wiedergabegeräten zu schaffen, mit der die oben aufgezeigten Nachteile und Schwierigkeiten überwunden werden. Insbesondere ist es das Ziel der
Erfindung, eine genaue Überwachung der Geschwindigkeit und
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Richtung des Bandlaufs unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Bandzugspannung
zu erreichen. Bei der zu schaffenden Bandüberwachungseinrichtung sollen auch die am Band wirkenden Reibungskräfte
sowie die sich ändernden Bandspulendurchmesser berücksichtigt werden. Weiterhin sollen außer Richtungsänderungen
auch unterschiedliche Bandtransportgeschwindigkeiten in beiden Richtungen ermöglicht werden, ohne daß ein störungsfreier
Durchlauf, ein unerwünschtes Abwickeln des Bandes oder ein Verziehen zu befürchten sind.
Zur Definition der erfindungsgemäßen Lösung für die gestellte Aufgabe wird auf den Patenthauptanspruch verwiesen;
vorteilhafte Weiterbildungen sind unter anderem in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Unteransprüchen
angegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Uberv/achungseinrichtung lassen
sich sowohl die Geschwindigkeit, und zwar in mehreren unterschiedlichen Geschwindigkeitsstufen, die Richtung eines
Bandlaufs als auch die auf das Band wirkende Zugspannung überwachen, während das Band zwischen der Abgabe- und der
Aufnahmespule transportiert wird. Insbesondere werden die auf die Abgabe- bzw. Aufnahmespule wirkenden Drehmomente
auf vorgegebenen Werten auch dann gehalten, wenn die tatsächliche Richtung des Bandtransports sich von einer durch
einen Vorgabebefehl angegebenen Richtung unterscheidet.
Der Bandantrieb, für den sich eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung besonders eignet, umfaßt einen
ersten bzw. zweiten Antriebsmotor, der mit der Abgabe- bzw. Aufnahmespule verkuppelt ist. Die Antriebsmotoren üben entgegengesetzte
Drehmomente auf die Spulen aus, so daß das Band unter Aufrechterhaltung einer gewünschten Rückzugs-
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spannung angetrieben werden kann. Ein Geschwindigkeitssensor erzeugt ein der Bandtransportgeschwindigkeit proportionales
Steuersignal, das auf eine Generatorschaltun j zur Erzeugung einer Drehmomentspannung gelangt, die eine
erste und eine zweite, einem bestimmten Drehmoment zukommende Spannung (Drehmomentspannung) abgibt, die jeweils
dem auf die Abgabe- bzw. Aufnahmespule durch den zugeordneten Antriebsmotor auszuübenden Drehmoment entspricht. Die
Drehmomentspannungen ändern sich bei einer Änderung des Geschwindigkeitssteuersignals differentiell in bezug aufeinander.
Diese Drehmomentspannungen beaufschlagen entsprechende
Motortreiberschaltungen, so daß die durch die Antriebsmotoren auf die Spulen wirkenden Drehmomente so
geregelt sind, daß das Band mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit transportiert wird. Eine Befehlssignalschaltung
erzeugt Befehlssignale, die die Geschwindigkeit und Richtung vorgeben, in der das Band zu transportieren
ist und die Drehmomentspannungen, die die Motortreiberschaltung beaufschlagen, werden in Abhängigkeit von diesen
Befehlssignalen eingestellt, um die durch die Antriebsmotoren auf die Aufnahme- bzw. Abgabespule wirkenden Drehmomente
differentiell zu ändern.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die effektiven oder momentanen Durchmesser der
beiden Bandwickel ermittelt werden, um die durch die Motortreiberschaltungen erzeugten Motorantriebssignale entsprechend
den abgetasteten effektiven Bandwickeldurchmessern zu modifizieren.
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Ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Richtung, in der das Band momentan transportiert
wird, abgefragt wird um zu ermitteln, ob dies der Richtung eines Befehlssignals entspricht. Für den Fall, daß
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diese Richtungen differieren, werden vorgegebene Drehmomentspannungen
auf die zugeordneten Motortreiberschaltungen gegeben. Dadurch wird eine plötzliche Umkehr der
Bandlaufrichtung für den Fall vermieden, daß die durch Befehl vorgegebene Bandgeschwindigkeit stark vermindert
wird, beispielsweise durch einen Bandrichtungsumsteuerbefehl.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in einer beispielsweisen
Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Bandantriebsüberwachungseinrichtung
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen der Drehgeschwindigkeit und dem
Abgabedrehmoment bei verschiedenen Motoren;
Fig. 3 in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen dem Drehmoment, aufgetragen über den
Spannungskennwerten für das im Zusammenhang der Erfindung verwendete Bandantriebssystem;
Fig. 4A bis 4E die zeitkorrelierte Darstellung von einigen Signalverläufen zur Erläuterung der
Betriebsweise der Anordnung nach Fig. 1;
Fig. 5A bis 5D wiederum die zeitkorrelierte Darstellung einzelner Signalverläufe zur Erläuterung
der Arbeitsweise eines anderen Teils der Überwachungseinrichtung nach Fig. 1.
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Bei der zur Zeit bevorzugten und erprobten Ausführungsform der Erfindung nach dem Schaltbild der Fig. 1 wird ein
Band 1 in zwei Richtungen zwischen Spulen 2A und 2B hin
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und her transportiert. Wird das Band beispielsweise in der durch einen ausgezogenen Pfeil markierten Richtung befördert,
so bildet die Spule 2A die Abgabespule und die Spule 2B die Aufnahmespule· Wird das Band dagegen in der
durch einen gestrichelten Pfeil angedeuteten Richtung transportiert, so liegen die Verhältnisse ersichtlicherweise umgekehrt.
Als Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße System sei ein Video-Bandgerät, also ein VTR-Gerät betrachtet.
Auf seinem Laufweg von der einen zur anderen Spule umschlingt
das Band 1 eine Führungstrommel 3 auf wenigstens einem Teilbereich ihres Mantels in einer spiralförmigen
Bahn, so daß ein oder mehrere im.Inneren der Trommel drehbar gelagerte Magnetköpfe oder Wandler das Band in parallelen
aufeinanderfolgenden Schrägspuren sowohl bei der Aufzeichnung als auch bei der Wiedergabe von Video-Information abtasten.
Eine Rolle 4 steht ebenfalls in Berührungskontakt mit dem Band 1 und dreht sich in einer Richtung und Geschwindigkeit,
die durch die Bandbewegung gegeben sind. Die Rolle 4 dient zur Abtastung der Geschwindigkeit und
Richtung, mit der das Band zwischen den Spulen 2A und 2B transportiert wird.
Die Spulen 2A bzw. 2B sind mit Antriebsmotoren 5A bzw. 5B mechanisch verkuppelt, deren Antriebsenergie in Form von
Treibersignalen, also Strömen oder Spannungen zugeführt wird und die entsprechende Drehmomente auf die Spulen ausüben,
um das Band in einer gewünschten Richtung und einer gewünschten Geschwindigkeit zu transportieren. Die durch die beiden
Motoren 5A bzw. 5B entwickelten Drehmomente sind einander entgegengerichtet. So treibt der Motor 5B die Spule 2B beispielsweise
in Aufηahmerichtung, während der Motor 5A die
Spule 2A in der Gegenrichtung versucht anzutreiben. Daraus ist bereits ersichtlich, daß die einander entgegengerichteten
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Drehmomente unterschiedliche Größe oder Stärke haben, so daß die Bandtransportrichtung durch die Differenz dieser
beiden Drehmomente bestimmt ist. Es ist weiterhin ersichtlich, daß das auf die Abgabespule wirkende Drehmoment für
einen ausreichenden Zug im Band während des Transports sorgt.
Bevor der Aufbau der Motortreiberschaltung nach Fig. in Einzelheiten erläutert wird, sei zunächst auf die Fig.
Bezug genommen, die die Drehzahl/Drehmoment-Kennlinien für verschiedene Motoren wiedergibt. Auf der Ordinate ist die
Motordrehgeschwindigkeit oder Drehzahl und auf der Abszisse das durch den Motor entwickelte Abgabedrehmoment aufgetragen.
Für einen typischen Induktionsmotor ergibt sich die durch gestrichelte Linie 61 veranschaulichte Drehzahl/
Drehmoment-Kennlinie. Ein Wirbelstrommotor dagegen zeigt die durch die gestrichelte Linie 6E angegebene Drehzahl/
Drehmoment-Kennlinie. Bei der Ausführunsform nach Fig. 1 sind die Antriebsmotoren 5A und 5B Induktionsmotoren,
jedoch sind der Anlaufkondensator und Eingangswiderstand jedes Motors so gewählt, daß sich für beide Motoren die
durch die ausgezogene Kurve 6M wiedergegebene Drehzahl/ Drehmoment-Kennlinie ergibt. Das durch jeden der Motoren
entwickelte Abgabedrehmoment ist also ersichtlicherweise bei niederen und mittleren Drehzahlen im wesentlichen konstant,
d.h. bei normalem Motorbetrieb.
Da auf die beiden Spulen 2A und 2B einander entgegengesetzte Drehmomente wirken, ist die auf das Band 1 wirkende
Zugspannung bestimmt durch die Drehmomentdifferenz. Demnach sind auch die Ansteuersignale etwa Ansteuerspannungen
für die Antriebsmotoren 5A und 5B durch einen bestimmten Differenzbetrag aufeinander bezogen. Den Zusammenhang
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zwischen den Drehmomenten und Treiberspannungen dieser Motoren zeigt die graphische Darstellung der Fig. 3, bei
der auf der Ordinate das Abgabedrehmoment jedes Motors und auf der Abszisse jeweils die Treiberspannung aufgetragen
ist. "Wird angenommen, daß die Spule 2A als Abgabespule und die Spule 2B als Aufnahmespule vorgesehen ist,
so nimmt die dem Motor 5A zuzuführende Spannung V entlang
der Abszisse von links nach rechts zu, und es ergibt sich ein entsprechend zunehmendes Abgabedrehnioment dieses Motors.
Entsprechendes gilt für den Zusammenhang der Treiberspannung V, und dem Abgabedrehmoment für den Motor 5B in umgekehrter
Richtung. Die Drehmoment/Spannungs-Kennlinien für die beiden Motoren sind mit T bzw. T, gekennzeichnet. Der gemeinsame
a ο
Auftrag beider Kennlinien in einem Diagramm erleichtert das Verständnis für die unterschiedlichen Drehmomentsdifferenzen,
die an den Spulen 2A bzw. 2B wirken. Soll das Band beispielsweise mit konstantem Zug in Vorlaufrichtung
bewegt werden, so muß das auf die Spule 2B wirkende Drehmoment beispielsweise dem durch T, .. veranschaulichten
entsprechen, während auf die Spule 2A das Drehmoment T .
wirken sollte, um einen ausreichenden Zug im Band sicherzustellen.
Soll das Band mit größerer Geschwindigkeit durchlaufen, so muß - vgl. Fig. 3 - das Drehmoment T,
beispielsweise von T. 1 bis T, „ erhöht werden und das
Drehmoment T von T 1 bis T _ vermindert werden. Durch
diese differentielle Änderung der beiden Drehmomente T, und T wird nicht nur die Bandgeschwindigkeit erhöht,
SL
sondern es wird außerdem eine im wesentlichen konstante Bandzugspannung aufrechterhalten.
3O
3O
Die Fig. 3 zeigt zwei Sätze einander überlagerter Kennlinien. Der eine durch ausgezogene Kurvenlinien veranschaulichte
Satz T bzw. T, entspricht nichtlinearen Kurvenzügen, während eine annähernd lineare Kurvenschar
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durch gestrichelte Linien veranschaulicht ist. Diese unterschiedlichen
Kurvenzüge ergeben sich daraus, daß bei der Erfindung auch noch die auf das Band 1 wirkenden Reibkräfte
berücksichtigt werden. Wird das Band mit niederen oder mittleren Geschwindigkeiten transportiert, beispielsweise wiedergegeben
durch einen konstanten Drehmomentbereich auf der Kurve 6M (Fig. 2), so ist die Reibung im wesentlichen unabhängig
von der Bandgeschwindigkeit und kann als relativ konstant angesehen werden. Diese Reibung sei mit dem Hinweiszeichen
e bezeichnet; ihr Wert liegt, um ein typisches Beispiel zu nennen, beim etwa dreifachen Betrag der
Bandrückzugsspannung an der Abgabeseite des Transportsystems, d.h. beim Dreifachen der durch die Differenz zwischen den
Drehmomenten T, und T verursachten Spannung (unter der ο a
Annahme, daß die effektiven Spulendurchmesser auf der Abgabe- und Aufnahmeseite festgelegt sind). Die Spannung
aufgrund der Drehmomente T und T, ist also stets annähernd konstant, wenn sie gleich dem Dreifachen der in Fig. 3 angegebenen
Werte entspricht. Liegen die Drehmomente T und T, beispielsweise bei den Werten T . und T, -, , so ist die
Bandspannung stabil und liegt bei dem etwa Dreifachen dieser Werte. Ändern sich die Drehmomente beispielsweise auf die
Werte T ~ und T, 2, so daß die Bandgeschwindigkeit höher
wird, so bleibt der Bandzug konstant.
25
Liegen die Drehmoment/Spannungs-Kennlinien des Spulenantriebssystems
auf der durch die gebrochenen Kennlinien in Fig. 3 angegebenen Kurvenschar, so entspricht die Änderung
des Drehmoments T der Änderung des Drehmoments T, . Das
a ^ b
heißt, das Dekrement (T - T 0) ist gleich dem Inkrement
el 1 el ^
(Tb2 - Tbl). Dies bedeutet, daß beide Spulen 2B und 2A
in gleichem Maße beschleunigt werden. Wegen dieser gleichen
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Beschleunigung erhöht sich die Bandgeschwindigkeit ohne eine Änderung des Zugs im Band 1. Da das Drehmomentdekrement
{Δ T ) gleich dem Drehmomentinkrement (AT, ) ist, sollte
a ft
die Bandspannung konstant bleiben. Wie erwähnt, ist jedoch die Reibung gleich dem etwa dreifachen Wert der durch die
in Fig. 3 veranschaulichten Drehmomente hervorgerufenen Zugspannung. Wird daher die Drehmoment/Spannungs-Kennlinie
T gemäß einer der gestrichelten Linien zugrunde gelegt, a
so kann das Dekrement (A T ) ausreichen um den Drehmoment-
wert T 2 bis in den negativen Bereich hinein zu vermindern
(in Fig. 3 nicht gezeigt). Physikalisch bedeutet dies, daß das auf die Spule 2A wirkende Drehmoment sich umkehrt und
jetzt nicht mehr als Gegenmoment, sondern als Abgabemoment wirkt. Daraus ist folgendes zu schließen: Wird zusätzlich
die Reibung betrachtet und werden die in Fig. 3 durch gestrichelte
Linien veranschaulichten Drehmoment/Spannung?;-Kennlinien
betrachtet, so kann einer Erhöhung des Drehmoments T, eine Verminderung des Drehmoments T entsprechen,
bei der sich aus dem resultierenden Drehmoment T
eine positive Drehung für die Spule 2A anstatt einer Gegen- oder bremsenden Drehung ergibt. Die praktische Bedeutung
ist in anderen Worten die: Ändern sich die Reibwerte des Bandes beispielsweise dadurch, daß der Reibungskoeffizient
in einem Teil des Bereichs des Bandes sich von dem des restlichen Bandes unterscheidet, so kann der Fall eintreten,
daß die Spule 2A positiv, also in Bandlaufrichtung gedreht wird, was ein Abspulen des Bandes zur Folge
hat. Um dies zu vermeiden, entsprechen die Drehmoment/ Spannungs-Kennlinien bei dem erfindungsgemäßen Spulenantriebssystem
nicht den in Fig. 3 in gestrichelt gezeichneter Linienführung angegebenen, sondern den ausgezogenen
Kurvenscharen, aus denen ersichtlich ist, daß die Drehmomente T und T, unter allen praktisch vorkommenden Bea
b
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triebsbedingungen im positiven Bereich verlaufen.
Im folgenden wird nun der Schaltungsaufbau nach Fig. weiter erläutert:
Die Motorerregerschaltung umfaßt zwei Thyristoren 12A bzw. 12B, die an einer Wechselspannungsversorgung 11 liegen
und Wechselspannungssignale oder wenigstens einzelne Abschnitte aus jedem Wechselspannungszyklus auf die Motoren
5A bzw. 5B schalten. Die Steuerelektrode jedes Thyristors ist mit einer Servo-Schaltung verbunden, die einen Bezugsgenerator 14, Komparatoren 16A bzw. 16B, Impulsgeneratoren
17A bzw. 17B, eine Geschwindigkeitsabfrageschaltung sowie
Drehmoment/Spannungs-Generatoren 3 5 und 36 umfaßt. Der Bezugsgenerator 14 ist vorzugsweise ein über eine geeignete
Koppelschaltung 13, beispielsweise eine Trennschaltung an die Wechselstromversorgung 11 angeschlossener Sägezahngenerator,
der durch das am Eingang 11 vorhandene Wechselstromsignal
synchronisiert wird und einen Sägezahn während jedes
Halbzyklus der sinusförmigen Wechselspannung abgibt. Bei
einer Ausführungsform der Erfindung kann der Ausgang des Sägezahngenerators 14 über einen zusätzlichen Verstärker
geschaltet sein, so daß zwei Sägezahnsignale V1 und V2
mit unterschiedlichen Signalpegeln erzeugt werden. Vorzugsweise weist das Sägezahnsignal V. einen niedrigeren Pegel
als das andere Sägezahnsignal V- auf.
Die Sägezahnsignale V- bzw. V_ gelangen auf einen Umschalter 15A bzw. 15B. Jeder der Umschalter besitzt
zwei stationäre Eingänge, an denen die Sägezahnsignale V1
bzw. V2 angelegt sind, während der Abgriff wahlweise über
einen beweglichen Kontakt erfolgt, so daß abwechselnd das eine oder andere Sägezahnsignal am Ausgang des Schalters
erscheint. Der bewegliche Kontakt des Umschalters 15A ist
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mit einem Eingang eines Komparators 16A und der Ausgang
des anderen Umschalters 15B mit dem Eingang eines weiteren Komparators 16B verbunden. Der Komparator 16A ist über
einen Umschalter 19A auf einen Drehmoment/Spannungs-Generator
35 geschaltet, an dessen Ausgang sich eine Drehmomentspannung V ergibt. Andererseits ist der Komparator 16B
über einen Umschalter 19B auf einen weiteren Drehmoment/
Spannungs-Generator 36 geschaltet, an dessen Ausgang sich eine Drehmomentspannung V. ergibt. Die Drehmomentspannungen
V und V. entsprechend Gleichspannungspegeln, die gegen die Sägezahnsignale V1 bzw. V2 in den Komparatoren 16A bzw. 16B
verglichen werden um zu bestimmen, wann die abnehmende Flanke bzw. Amplitude jedes Sägezahnsignals gleich der entsprechenden
Drehmomentspannung ist. Die Komparatoren 16Λ bzw. 16B erzeugen also in bekannter Weise jeweils ein Ausgangssignal,
wenn die Amplitude des Sägezahnsignals V1
den Drehmomentspannungspegel V erreicht bzw. wenn das Sägezahnsignal V2 den Drehmomentspannungspegel V. erreicht.
Die Ausgänge der Komparatoren 16A bzw. 16B sind auf Impulsgeneratoren
17A bzw. 17B geschaltet, die dadurch getriggert
werden und Ausgangsimpulse abgeben, die über Koppelglieder 18A bzw. 18B,die ähnlich dem Koppelglied 13 aufgebaut sein
können, als Triggerimpulse auf die Steuerelektroden der Thyristoren 12A bzw. 12B gelangen.
25
Die Abfrageschaltung für die Bandgeschwindigkeit umfaßt eine über eine Achse 22 mit der Rolle 4 verkuppelte
Schlitzscheibe 22, die sich also mit der Rolle 4 dreht. Der Schlitzscheibe 21 sind ein erster und ein zweiter
Photodetektor 23 bzw. 24 zugeordnet, die jeweils eine auf einer Seite der Schlitzscheibe 22 angeordnete Lichtquelle
und einen auf der gegenüberliegenden Seite der Schlitzscheibe angeordneten Photosensor umfassen. Die Schlitz-
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scheibe weist in periodisch unterteilter Folge Einschnitte, also lichtdurchlässige Abschnitte auf, so daß das auf die
Photosensoren auftreffende Licht periodisch unterbrochen
wird. Die Photodetektoren 23 bzw. 24 erzeugen also den aufeinanderfolgenden Einschnitten der Schlitzscheibe entsprechende
periodische Signale. Der Photodetektor 23 ist auf einen Schmitt-Trigger 25 und der Photodetektor 24 auf
einen Schmitt-Trigger 26 geschaltet. Diese Schmitt-Trigger dienen zur Formung der von den Photodetektoren 2 3 bzw. 24
abgegebenen Signale. Die Perioden der geformten Impulssignale hängen von der Zeitkonstante der Schmitt-Trigger und der
Drehgeschwindigkeit oder Frequenz aufgrund der Vorgabe durch die Schlitzscheibe 22 ab. Erhöht sich die Geschwindigkeit
des Bands 1, so hat dies eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit
der Schutzscheibe 22 zur Folge und entsprechend erhöht sich auch die Folgefrequenz der durch
die Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 abgegebenen Impulse. Vermindert sich andererseits die Bandgeschwindigkeit, so fällt
auch die Frequenz der Abgabeimpulse der Schmitt-Trigger und 26 ab. Vorzugsweise wird bei jedem Übergang der Ausgangssignale
von positiven zu negativen Werten in den Ausgangssignalen der Schmitt-Trigger 25 und 26 ein Impuls
übertragen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden diese Impulse über ein Exklusives-ODER-Glied 27 erzeugt,
dessen einer Eingang direkt mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 25 und dessen anderer Eingang über eine Verzögerungsleitung
31 mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 25 verbunden ist. Ein weiteres Exklusives-ODER-Glied 28 ist in
ähnlicher Weise eingangsseitig einerseits direkt mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 26 und andererseits über eine
Verzögerungsleitung 32 ebenfalls mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 26 verbunden. Wie bekannt, erzeugt ein Exklusives-ODER-Glied
eine binäre "1" nur dann, wenn die an seinem Ein-
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gang zugeführten Signale sich unterscheiden; es liefert eine binäre "0", wenn am Eingang gleiche Signalpegel vorliegen.
Die Verzögerungsglieder 31 bzw. 32 umfassen - wie dargestellt - je einen Kondensator, so daß die in den Verzögerungsgliedern
31 und 32 vorhandenen Kondensatoren aufgeladen werden, wenn der Schmitt-Trigger beim Übergang zu
positiven Werten eine binäre "1" erzeugt, d.h., an den Ausgängen der Exklusiven-ODER-Glieder 27 und 28 erscheint eine
binäre "1",bis die zugeordneten Kondensatoren geladen sind.
Für den negativen Übergang im Ausgangssignal der Schmitt-Trigger 25 bzw. 26, d.h., beim Übergang zu einer binären "0",
werden die Kondensatoren in den Verzögerungsgliedern 31 bzw. 32 umgeladen, liefern also an den Eingang des zugeordneten
Exklusiven-ODER-Glieds zunächst eine binäre "1",
während am anderen Eingang bereits eine binäre "0" steht. Die Exklusiven-ODER-Glieder erzeugen also jeweils eine
binäre "1", bis die Kondensatoren in den Verzögerungsgliedern 31 und 32 entladen sind. Die Exklusiven-ODER-Glieder
27 bzw. 28 erzeugen also einen impuls bei jedem übergang
im Ausgangssignal der Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 von positiven zu negativen Werten und umgekehrt. Die durch die
Exklusiven-ODER-Glieder 27 bzw. 28 erzeugten Impulse gelangen auf ein ODER-Glied 33, dessen Ausgang auf einen
Frequenzdiskriminator 34 geschaltet ist.
25
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Photodetektoren 23 und 24 um einen bestimmten Winkelbetrag in
Umfangsrichtung der Schlitzscheibe 22 gegeneinander versetzt,
und zwar so, daß sich eine Phasendifferenz von 9O° ergibt. Dementsprechend sind auch die durch die Schmitt-Trigger
25 bzw. 26 abgegebenen Ausgangsimpulse gegeneinander um eine Phasendifferenz von 90 versetzt. Diese
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Phasendifferenz wird - wie weiter unten noch näher erläutert ist - zur Drehrichtungsbestimmung für die Schlitzscheibe
22 und damit zur Bestimmung der Transportrichtung des Bands 1 benutzt. Da Impulse sowohl bei positiven als
auch bei negativen übergängen in den Ausgangssignalen der Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 auftreten, ist die Frequenz
der Ausgangsimpulse der Exklusiven-ODER-Glieder 27 und 28
doppelt so hoch wie die der Schmitt-Trigger-Ausgangsimpulse .
10
Da die Ausgangsimpulse der Exklusiven-ODER-Gatter in
einem ODER-Glied 33 verknüpft werden, liegt die Frequenz der durch dieses ODER-Glied erzeugten Impulse viermal so
hoch wie die Frequenz der Schmitt-Trigger-Ausgangssignale.
Gleichwohl ist die Frequenz der durch das ODER-Glied 33 abgegebenen Impulse direkt proportional zur Transportgeschwindigkeit
des Bands 1. Der Grund für die Erhöhung der effektiven Signalfrequenz, die der Bandgeschwindigkeit
entspricht, besteht in dem Bestreben, ein mögliches Fehlersignal,das
bei der dynamischen Bestimmung der Bandgeschwindigkeit auftreten kann, möglichst klein zu halten. Die
geschwindigkeitsproportionale Frequenz wird durch einen Frequenzdiskriminator 34 beispielsweise in einen Gleichspannungspegel
umgesetzt. Wird dieser Frequenzdiskriminator 34 mit zu niedriger Frequenz betrieben, so sind Fehler
im Ausgang eher möglich. Enthält der Frequenzdiskriminator 34 beispielsweise einen mit eiern integrierenden Kondensator
bestückten Impulsgenerator, so kann dieser Kondensator zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen mit relativ niedriger
Frequenz nennenswert entladen werden. DerAusgangspegel
am Frequenzdiskriminator wäre also niedriger als der tatsächlichen Frequenz der Impulssignale zukäme. Wird die
Frequenz dieser Impulssignale noch weiter vermindert, so
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entspricht das Fehlersignal einem noch größeren Anteil im Frequenzdiskriminator-Ausgangspegel. Um dieses Problem zu
vermeiden, um also insbesondere das mögliche Fehlersignal klein zu halten, das durch Kondensatorentladung in einem
integrierenden Glied auftreten kann, wird die Frequenz der dem Frequenzdiskriminator 34 zuzuführenden Impulse erhöht.
Bei dem dargestellten Beispiel ist die Impulsfrequenz um den Faktor 4 überhöht; selbstverständlich können auch andere
Frequenzvervielfachungsfaktoren vorgesehen werden.
10
Der Ausgang des Frequenzdiskriminators 84 ist auf den Drehmoment/Spannungs-Generator 3 5 geschaltet. Wie das
Schaltbild zeigt, umfaßt der DrehmomentySpannungs-Generator
einen Verstärker, insbesondere einen Differenzverstärker, der den Ausgangspegel des Frequenzdiskriminators auf die
Drehmomentspannung V anhebt. Diese nachfolgend als Zuführ-Drehmomentspannung
bezeichnete Spannung wird Umschaltern 19A und 19B zugeführt und dient zur Bestimmung des Tastimpulses,der
dem Thyristor 12A zugeführt wird und legt damit die Treiberspannung für den Antriebsmotor 5A der Abgabespule
fest.
Der Ausgang des Verstärkers 35 ist außerdem mit einom
als Differenzverstärker ausgeführten Drehmomentspannungsgenerator 36 verbunden. Der nicht-invertierende Eingang
des Differenzverstärkers 36 ist durch einen voreinstellbaren Gleichspannungspegel beaufschlagt und die Zuführdrehmomentspannung
V liegt am invertierenden Eingang. Die nachfolgend als Aufnahme-Drehmomentspannung bezeichnete
Spannung V. ist proportional zur Differenz zwischen dem Gleichspannungseinstellpegel und der Abgabedrehmomentspannung
V . Diese Aufnahmedrehmomentspannung V. gelangt ebenfalls auf die Umschalter 19A und 19B und dient zur
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Bestimmung der Tastimpulse für den Thyristor 12B und damit zur Festlegung der Treiberspannung für den Antriebsmotor
5B der Aufnahmespule.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der soweit beschriebenen Schaltung in Verbindung mit den Signaldiagrammen
nach den Fig. 4A bis 4E und 5A bis 5D erläutert:
nach den Fig. 4A bis 4E und 5A bis 5D erläutert:
Die am Eingang 11 zugeführte Wechselspannung weist
sinusförmigen Verlauf V auf, wie die Fig. 4A zeigt, üirse Spannung gelangt auf den Sägezahngenerator 14, der die
Sägezahnsignale V1 und V» abgibt (vgl. Fig. 4B und 4C).
Es sei angenommen, daß die Umschalter 15A und 15B die in Fig. 1 gezeigte Schaltstellung einnehmen. Damit gelangt das Sägezahnsignal V1 auf den Komparator 16A und das Sägezahnsignal V~ auf den Komparator 16B. Die Aufnahmedrehmomentspannung V, speist über den Umschalter 19B den Komparator 16B, während die Abgabedrehmomentspannung V über den Umschalter 19A den Komparator 16A beaufschlagt. Es sei weiterhin angenommen, daß die Aufnahmedrehmomentspannung V, wesentlich größer sei als die Abgabedrehmomentspannung V .
Dementsprechend triggert der Komparator 16B den Generator 17B, so daß dieser die in Fig. 4D angedeuteten Impulse P. erzeugt, wenn das Sägezahnsignal V~ im Vergleich zur Aufnahmedrehmomentspannung V gleiche Amplitudenwerte erreicht.
sinusförmigen Verlauf V auf, wie die Fig. 4A zeigt, üirse Spannung gelangt auf den Sägezahngenerator 14, der die
Sägezahnsignale V1 und V» abgibt (vgl. Fig. 4B und 4C).
Es sei angenommen, daß die Umschalter 15A und 15B die in Fig. 1 gezeigte Schaltstellung einnehmen. Damit gelangt das Sägezahnsignal V1 auf den Komparator 16A und das Sägezahnsignal V~ auf den Komparator 16B. Die Aufnahmedrehmomentspannung V, speist über den Umschalter 19B den Komparator 16B, während die Abgabedrehmomentspannung V über den Umschalter 19A den Komparator 16A beaufschlagt. Es sei weiterhin angenommen, daß die Aufnahmedrehmomentspannung V, wesentlich größer sei als die Abgabedrehmomentspannung V .
Dementsprechend triggert der Komparator 16B den Generator 17B, so daß dieser die in Fig. 4D angedeuteten Impulse P. erzeugt, wenn das Sägezahnsignal V~ im Vergleich zur Aufnahmedrehmomentspannung V gleiche Amplitudenwerte erreicht.
Die Impulse P, gelangen auf die Tastelektrode des Thyristors 12B, so daß dieser während des restlichen Halbzyklus
durchzündet (vgl. ausgezogene Kurvenabschnitte in Fig. 4E). Der leitende Phasenabschnitt oder der Durchlaßwinkel des
Thyristors 12B bestimmt damit die Erregerspannung für den Motor 5B. Der Durchlaßwinkel· ist seinerseits bestimmt durch
den Ort oder Einschaltpunkt in jedem Zyklus des Sägezahnsignals Vp, während die Aufnahmedrehmomentspannung V
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gleich ist der Amplitude des Sägezahnsignals. Der relative Ort des Tastimpulses P. während jedes Halbzyklus der Wechselstrom-Speisespannung
V ist damit eine Funktion der Auf-
nahmedrehmomentspannung V und bestimmt den Durchlaßwinkel
oder die Größe der Erregerspannung für den Motor 5B.
In ähnlicher Weise wird das Sägezahnsignal V1 im Komparator
16A gegen die Abgabedrehmomentspannung V verglichen. Erreicht die Amplitude des Sägezahnsignals V1 den
Pegel der Abgabedrehmomentspannung, so triggert der Komparator 16A den Impulsgenerator 17A und es entstehen Tastimpulse
P., die auf den Thyristor 12A gelangen. Der Pegel der Abgabedrehmomentspannung legt damit den Ort der Tast-impulse
P. während jedes Halbzyklus der Wechselspannung V fest und damit auch den Durchlaßwinkel oder die Größe der
Erregerspannung für den Antriebsmotor 5A. Die Durchlaßzeiten des Thyristors 12A sind in Fig. 4E dargestellt.
Die Fig. 4D und 4E dienen zur Verdeutlichung der Betriebsweise der Impulsgeneratoren 17A bzw. 17B und der
Thyristoren 12A bzw. 12B. Die Signalverläufe sind jedoch
nicht maßstäblich wiedergegeben, noch ergeben sich für die Thyristoren 12A und 12B in der Praxis gleiche Durchlaßwinkel.
Im Gegenteil: Wird das Band 1 von der Abgabespule 2A in Vorwärtsrichtung zur Aufnahmespule 2B befördert, so ergibt
sich für den Thyristor 12B ein größerer Durchlaßwinkel als für den Thyristor 12A. Dies bedeutet, daß die Tastimpulse
P. für den Thyristor 12B in jedem Halbzyklus der Wechselspannung V früher auftreten als die Tastimpulse
für den Thyristor 12A. Dies entspricht auch der obigen Annahme, daß der Pegel der Aufnahmedrehmomentspannung V.
größer ist als der der Abgabedrehmomentspannung V .
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Durch die Verwendung der Thyristoren 12A und 12B gelangen
keine konstanten Spannungspegel auf die Antriebsmotoren 5A und 5B. Vielmehr entsprechen diese Treiberspannungen
den jeweiligen Durchlaßwinkeln, wie in Fig. 4E veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem beispielsweise
durch den Motor 5A entwickelten Drehmoment und dem Durchlaßwinkel der zugeführten Spannung entspricht einer Gleichung
dritten Grades oder aufgelöst einer Quadratwurzelbeziehung. Eine ähnliche Kennlinie ergibt sich für die
Beziehung zwischen dem Durchlaßwinkel der Treiberspannung für den Motor 5B und dem durch diesen Motor entwickelten
Drehmoment. Unabhängig davon können diese Drehmoment/ Spannungs-Kennlinien so hingezogen werden, daß sie sich
an die ausgezogenen Kurvenlinien in Fig. 3 anpassen, wenn der Verlauf des Gleichspannungspegels der Sägezahnsignale
V. und V„ geeignet gewählt wird. Werden also die Motoren
5A und 5B durch Spannungen erregt, deren Durchlaßwinkel
etwa jenen in Fig. 4E entsprechen, so ergeben sich gleichwohl Drehmoment/Spannungs-Kennlinien für diese Motoren,wie
in Fig. 3 gezeigt.
Das Band 1 wird von der Spule 2A zur Spule 2B mit einer Geschwindigkeit befördert, die durch die Differenz zwischen
den durch die Motoren 5B und 5A entwickelten Drehmomente entspricht; dabei wirkt eine Spannung auf das Band, die ebenfalls
durch diese Motordrehmomente bestimmt ist. Die Bandgeschwindigkeit ist durch die Ausgangssignale der Detektoren
23 und 24 festgelegt, die in der Phase gegeneinander um versetzt sind. Diese Ausgangssignale ihrerseits triggern
die Schmitt-Trigger 25 bzw. 26 und liefern die in den Fig. 5A bzw. 5B veranschaulichten Impulssignale S.. bzw. S^ ·
Wie dargestellt, sind diese Impulssignale ebenfalls um 90
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in der Phase gegeneinander versetzt. Die Exklusiven-ODER-Glieder
27 bzw. 28 liefern jeweils die Impulse P, (vgl. Fig. 5C), die mit den positiven bzw. negativen Flanken der
Signale S1 bzw. S„ zusammenfallen. Werden die durch die
Exklusiven-ODER-Glieder 27 und 28 erzeugten Impulse P-, im
ODER-Glied 23 miteinander kombiniert, so ergeben sich die in Fig. 5D veranschaulichten resultierenden Ausgangsimpulse
Pf, deren Folgefrequenz dem Vierfachen der Frequenz der
Impulssignale S1 oder S2 entspricht. Die Frequenz der Impulse
P, wird durch den Frequenzdiskriminator 34 festgestellt, der einen zu dieser Frequenz proportionalen Ausgangspegel
V, abgibt. Der Pegel P, bildet ein Geschwindigkeitsüberwachungssignal,
das proportional ist zur Tr-rmsportgeschwindigkeit des Bandes 1 .
15
Der Pegel V, wird zur Erzeugung der Abgabedrehmomentspannung
V verstärkt. Diese Abgabedrehmomentspannung wird von der vorgegebenen Gleich-Vorspannung im Differenzverstärker
36 subtrahiert und führt zur Aufnahmedrehmomentspannung V,.
Erhöht sich die Geschwindigkeit des Bands 1, so steigt
auch das Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, entsprechend an. Dies wiederum erhöht den Pegel der Abgabedrehmomentspannung
V und führt zu einer Verminderung des Pegels der Aufnahmedrehmomentspannung Vfc. Ersichtlicherweise ändern
sich also die Pegel der Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmomentspannung differentiell in Relation zu einander in Abhängigkeit
von Änderungen des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V. . Eine Erhöhung des Pegels der Abgabedrehmomentspannung
V führt zu Triggerimpulsen P., die auf die Tast-
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elektrode des Thyristors 12A gelangen und in jedem Halbzyklus
der Wechselspannung V früher auftreten. Damit er-
höht sich der Durchlaßwinkel und die Erregerspannung für den Motor 5Λ. Durch Verminderung des Pegels der Aufnahmedrehmomentspannung
V gelangen gleichzeitig Impulse P, auf die Tastelektrode des Thyristors 12B, die jedoch innerhalb
jedes Halbzyklus der Wechselspannung V später auf-
treten. Durch die damit verbundene Verkürzung des Durchlaßwinkels wird die Erregerspannung für den Motor 5B vcrkleinert.
Das durch die Motoren 5A und 5B entwickelte Drehmoment ändert sich also differentiell, wobei sich beispielsweise
das auf die Abgabespule 2A wirkende Drehmoment T
erhöht, während sich gleichzeitig das Drehmoment T, an der Aufnahmespule 2B vermindert. In anderen Worten: Die Bandgeschwindigkeit
wird wiederum verringert und stellt sich auf den gewünschten konstanten Geschwindigkeitspegel ein.
Fällt andererseits die Geschwindigkeit des Bands 1 aus irgendwelchen Gründen ab, so vermindert sich auch das
Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, und damit der Pegel der Abgabedrehmomentspannung V , während sich der Pegel
der Aufnahmedrehmomentspannung V, erhöht. Dies führt zu einem verzögerten Auftreten der auf den Tasteingang des
Thyristors 12A gelangenden Impulse, während die Tastimpulse für den Thyristor 12B früher erscheinen. Damit erhöht sich
der Durchlaßwinkel der Erregerspannung für den Motor 5B, während sich der Durchlaßwinkel für die Erregerspannung
zum Motor 5A verkleinert. Diese differentielle Änderung der Erregerspannungen führt zu einer Erhöhung der Bandgeschwindigkeit,
d.h., wiederum zur Einregulierung der Geschwindigkeit auf einen gewünschten konstanten Wert.
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Die dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt außerdem eine Befehlssignalschaltung, die einen manuell zu betätigenden
Wähler 41 und eine Abfrageschaltung 42 umfaßt. Diese Befehlssignalschaltung erzeugt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal
S, und ein Richtungsbefehlssignal S,, die die gewünschte Geschwindigkeit und Richtung vorgeben, in der
das Band 1 zu transportieren ist. Der Wähler 41 kann beispielsweise einen Drehknopf aufweisen und die Abfrageschaltung
42 kann ein einstellbares Potentiometer enthalten, dessen Anzapfpunkt verschieblich und mit dem Knopf 41 mechanisch
gekoppelt ist. Der Detektor 42 kann einen gabelförmigen Kontakt mit einem mit dem verschiebbaren Anzapfpunkt
des Potentiometers verbundenen Wischer aufweisen, um einen Kontakt zum einen oder anderen Abschnitt des gabelförmigen
Kontakts herzustellen. Die beiden Abschnitte des gabelförmigen Kontakts können mit unterschiedlichen Spannungen,
beispielsweise einer binären "1" und einer binären "0" beaufschlagt sein, so daß ein Richtungsbefehlssignal S,
durch den Wischkontakt erzeugt wird, das einer binären "1"
entspricht, wenn der Knopf 41 beispielsweise in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, während sich andererseits beim
Drehen des Knopfs 41 im Gegenuhrzeigersinn ein Richtungsbefehlssignal Sd ergibt, das einer binären "0" entspricht.
Liegt an dem in der Abfrageschaltung 42 vorhandenen Potentiometer beispielsweise am Mittenabgriff eine positive
Spannung vor und an den gegenüberliegenden Enden eine Bezugsspannung, beispielsweise Massepotential, so wird der
Anzapfpunkt des Potentiometers bei einer Drehung des Knopfs 41 im Uhrzeigersinn in einer ersten Richtung verschoben, wobei
sich die Spannung erniedrigt. Beim Drehen des Knopfs in Gegenuhrzeigerrichtung dagegen erniedrigt sich die Spannung
am Anzapfpunkt des Potentiometers ebenfalls. Das
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Geschwindigkeitsbefehlssignal S, vermindert sich also von einem Maximum aus, wenn der Knopf 41 von der Neutralstellung
aus in einer der beiden Richtungen verdreht wird. Steht der Knopf in der Neutralstellung, so ergibt sich
für das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, ein Maximalwert. Für den Aufbau der Abfrageschaltung 4 2 kommen auch andere
Konstruktionsmöglichkeiten infrage.
Wie dargestellt, gelangt das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, auf den Frequenzdiskriminator 34 und stellt dementsprechend
den Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, ein. Der Frequenzdiskriminator 34 kann eine
den Gleichspannungspegel ändernde Schaltung aufweisen, wodurch das Geschwindigkeitssignal V, vermindert wird,
wenn sich der Pegel des Geschwindigkeitsbefehlssignals S, verkleinert. Ein Beispiel für eine solche Pegeleinstellschaltung
ist ein Verstärker mit einstellbarem Verstärkungsgrad, der bestimmt wird durch das Geschwindigkeitsbefehlssignal
S, .
20
Das Richtungsbefehlssignal S-,, das entweder einer
binären "1" oder einer binären "0" entsprechen kann, wird als Steuersignal auf die Umschalter 19A und 19B gegeben.
Das Richtungsbefehlssignal S, entspricht einer binären "1", wenn der Knopf 41 in einer Richtung gedreht wird, daß der
Bandtransport 1 von der Spule 2A zur Spule 2B erfolgt. Wird die umgekehrte Richtung für den Bandtransport gewählt,
so entspricht das Richtungsbefehlssignal S, einer binären "0". Gelangt eine binäre "1" als Steuersignal auf die Umschalter
19A und 19B, so entspricht die Schalterstellung derjenigen, die in Fig. 1 veranschaulicht ist. Gelangt
umgekehrt eine binäre "0" auf die Umschalter 19A und 19B,
so speist die Aufnahmedrehmomentspannung V. den Komparator
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16A und die Abgabedrehmomentspannung V den Komparator 16B.
Soll beim Betrieb die Transportgeschwindigkeit des Bands erhöht v/erden, so wird der Knopf 41 so gedreht, daß das
Geschwindigkeitsbefehlssignal S. vermindert wird. Dies wiederum vermindert den Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals
und damit die Abgabedrehmomentspannung V , während die Aufnahmedrehmp.mentspannung V. erhöht wird. Eine
Erhöhung der Aufnahmedrehmomentspannung wiederum verrutscht die Tastimpulse für den Thyristor 12B auf einen früheren
Zeitpunkt, während diejenigen für den Thyristor 12A später auftreten. Dementsprechend steigt der Durchlaßwinkel und
damit die Erregerspannung für den Motor 5B an, während diejenige für den Motor 5A kleiner wird. Dieser differentiellen
Änderung des Drehmoments entspricht eine Erhöhung der Bandtransportgeschwindigkeit.
Wird andererseits der Knopf 41 in einer Richtung gedreht, so daß sich die Bandtransportgeschwindigkeit
vermindert, so erhöht sich das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, und damit auch der Pegel des
Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, , so daß sich der Pegel der Abgabedrehmomentspannung V erhöht und derjenige
der Aufnahmedrehmomentspannung V, erniedrigt. Diese Einstellung der Drehmomentspannungen bewirkt eine differenzielle
Änderung der Erregerspannungen für die beiden Motoren
und damit eine Verminderung der Bandlaufgeschwindigkeit.
25
Bei der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß der Knopf 41 um einen bestimmten Winkelbetrag
im Uhrzeigersinn relativ zur Neutralstellung verdreht wurde, beispielsweise so, daß das Richtungsbefehlssignal S, einer
binären "1" entspricht. Wird der Knopf 41 dagegen in der
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entgegengesetzten Richtung verdreht, so daß das Richtungsbefehlssignal
S, auf den Binärzustand "0" springt, so werden die Umschalter 19A und 19B betätigt. Jetzt gelangt
die Abgabedrehmomentspannung V entsprechend der Betätigung des Knopfs 41 über den Umschalter 19B auf den Komparator
16B und stellt damit die Abgabedrehmomentspannung
für den Motor 5B für die Abgabespule ein. In ähnlicher Weise gelangt die Aufnahmedrehmomentspannung V entsprechend
der Betätigung des Knopfs 41 über den Umschalter 19A auf den Komparator 16A, so daß am Motor 5A zur Betätigung
der Aufnahmespule eine entsprechende Aufnahmedrehmomentspannung erscheint. Dabei überschreitet das durch
den Motor 5A entwickelte Drehmoment dasjenige des Motors 5B, so daß die Richtung des Bandtransports umgekehrt wird.
Ersichtlicherweise läßt sich also mit einer wahlweisen Betätigung des Knopfs 41 die Geschwindigkeit und Richtung
des Bandtransports bestimmen.
Ein vorteilhaftes Merkmal der in Fig. 1 dargestellten
Schaltung besteht darin, daß die auf die Motoren 5A und 5B gelangenden Erregerspannungen eingestellt oder als
Funktion der momentanen effektiven Durchmesser der Bandwickel auf der Abgabe-und Aufnahmespule kompensiert werden.
Dies wird durch mit den Spulen 2A bzw. 2B verkoppelten Schlitzscheiben 51A bzw. 51B, Schmitt-Trigger 53A bzw.
53B, Frequenzdiskriminatoren 54A bzw. 54B und Komparatoren 55A bzw. 55B erreicht. Wie bekannt, muß bei zunehmendem
Wickeldurchmesser die Drehzahl der Spule vermindert werden, um eine konstante Lineargeschwindigkeit des Bandes
aufrechtzuerhalten. Entsprechend muß die Spulendrehzahl erhöht werden, wenn der Wickeldurchmesser abnimmt. Läuft
das Band beispielsweise von der Spule 2A ab und wird auf die Spule 2B aufgewickelt, so erhöht sich die Winkelgeschwindigkeit
der Spule 2A und damit der Schlitzscheibe 51A,
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während die Winkelgeschwindigkeit der Spule 2B und damit der Schlitzscheibe 51B vermindert wird. Die Schlitzscheiben
51A und 51B sind wie dargestellt mit periodisch am Umfang verteilten Einschnitten 51a bzw. 51b versehen,
ähnlich wie die Schlitzscheibe 22. Auch an diesen Schlitzscheiben 51A bzw. 51B sind Photodetektoren 52A bzw. 5 2B
vorgesehen, die ähnlich aufgebaut sind wie die zuvor beschriebenen Photodetektoren 23 und 24. Der Ausgang des
Photodetektors 52A gelangt auf den Schmitt-Trigger 53A und das Ausgangssignal des Photodetektors 52B auf den
Schmitt-Trigger 53B. Als Folge der Ausgangssignale des jeweils zugeordneten Photodetektors liefern die Schmitt-Trigger
53A bzw. 53B Impulssignale, deren Frequenz sich in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der jeweiligen
Schlitzscheibe ändert. Die Ausgangssignale der Schmitt-Trigger 53A bzw. 53B gelangen auf die Frequenzdiskriminatoren
54A bzw. 54B, die vorzugsweise jeweils einen integrierenden Kondensator enthalten und damit einen
Ausgangsgleichspannungspegel abgeben, der proportional ist zur Frequenz der vom zugeordneten Schmitt-Trigger zugeführten
Impulse. Damit ist der Gleichspannungspegel am Ausgang der Frequenzdiskriminatoren auch proportional zur
Winkelgeschwindigkeit der jeweils zugeordneten Schlitzscheibe.
25
Den Frequenzdiskriminatoren 54A bzw. 54B sind die Komparatoren 55A bzw. 55B nachgeschaltet, die außerdem
durch das Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, beaufschlagt sind. Jeder Komparator vergleicht den Ausgang des
zugeordneten Frequenzdiskriminators, d.h. das zur Winkelgeschwindigkeit
der zugeordneten Schlitzscheibe proportionale Signal gegen das Geschwindigkeitsüberwachungssignal VY .
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Mit anderen Worten: Jeder Komparator vergleicht die Winkelgeschwindigkeit
entweder der Abgabe- oder der Aufnahmespule gegen die Lineargeschwindigkeit des Bandes. Die Komparatoren
55Λ bzw. 55B liefern dem Vergleich entsprechende Schaltsignale, die als eine binäre "1" oder eine binäre
"0" auf die Umschalter 15Λ bzw. 15B gelangen.
Für ein Betriebsbeispiel sei angenommen, daß das Band 1 von der Abgabespule 2A zur Aufnahmespule 2B transportiert
werde . Anfänglich dreht die Spule 2A und damit die Schlitzscheibe 51A langsamer als die Spule 2B und die
Schlitzscheibe 21B. Der durch den Frequenzdiskriminator 54A erzeugte Pegel,der proportional ist zur Winkelgeschwindigkeit
der Spule 2A, liegt niedriger als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals
V, . Demgemäß gelangt eine binäre "0" vom Komparator 55A auf den Umschalter 15A, der
dadurch so betätigt wird, daß das Sägezahnsignal V1 den
Komparator 16A beaufschlagt. Zu diesem Zeitpunkt ist der
durch den Frequenzdiskriminator 54B gelieferte Pegel, der proportional ist zur Winkelgeschwindigkeit der Spule 2B,
größer als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, . Damit gelangt eine binäre "1" vom Komparator
55B auf den Umschalter 15B, so daß das Sägezahnsignal V~ den Komparator 19B beaufschlagt.
25
Vermindert sich im Verlauf des Umspulvorgangs der effektive Durchmesser der Abgabespule 2A, so steigt die
Winkelgeschwindigkeit an. Zu irgendeinem Zeitpunkt wird ein Durchmesser erreicht, bei dem der am Frequenzdiskriminator
54A auftretende Gleichspannungspegel gleich und sodann größer ist als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals
V, . Zu diesem Zeitpunkt gelangt vom Kom-
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parator 55A eine binäre "1" auf den umschalter 15A, der
damit betätigt wird, so daß jetzt das Sägezahnsignal V_
auf den Komparator 16A gelangt. Da das Sägezahnsignal V9
größer ist als das Sägezahnsignal V-, das zuvor am Komparator 16A lag, wird die Amplitude des Sägezahnsignals
V9 gleich dem Pegel der Abgabedrehmomentspannung V , bezogen
auf einen Zeitpunkt, der weiter innerhalb des Zyklus der sinusförmigen Wechselspannung V liegt. Mit anderen
Worten: Die Zuführung des Sägezahnsignals V~ zum Komparator 16A vermindert den Durchlaßwinkel am Thyristor 12A
und damit die Erregerspannung zum Motor 5A. Fällt also der wirksame Spulendurchmesser der Abgabespule 2A unter einen
bestimmten Schwellenpegel, so wird die Erregerspannung für den Spulenantriebsmotor 5A vermindert und damit entsprechend
auch das auf die Spule 2A wirkende Drehmoment.
Andererseits vergrößert sich der wirksame Durchmesser an der Aufnahmespule 2B und damit verringert sich die Winkelgeschwindigkeit.
Entsprechend vermindert sich der am Ausgang des Frequenzdiskriminators 54B auftretende Pegel
solange, bis er gleich oder geringer wird als der Pegel des Geschwindigkeitsüberwachungssignals V, . Zu diesem Zeitpunkt
schaltet die durch den Komparator 55B gelieferte binäre "1" auf den Binärwert "0" um, wodurch der Umschalter
15B betätigt wird, so daß jetzt das Sägezahnsignal V1
auf den Komparator 16B gelangt. Da der Pegel des Sägezahnsignals V1 kleiner ist als der des Sägezahnsignals V9,
wird die Aufnahmedrehmomentspannung V. gleich der Amplitude des Sägezahnsignals V1, und zwar zu einem Zeitpunkt, der
innerhalb des Zyklus der Wechselspannung V früher liegt.
Damit wird der Durchlaßwinkel am Thyristor 12B vergrößert und damit auch die Erregerspannung für den Motor 5B. Vergrößert
sich also der effektive Durchmesser an der Spule 2B
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über einen bestimmten Schwellenwert, so wird das auf diese Spule durch den Motor 5B wirkende Drehmoment vergrößert.
Vermindert sich also der effektive Durchmesser der Abgabespule bis unter einen bestimmten Betrag, so wird
die dem zugeordneten Spulenantriebsmotor zugeführte Erregerspannung und damit auch das Drehmoment an der Abgabespule
vermindert. /Andererseits wird die Erregerspannung für den Antriebsmotor der Aufnahmespule und damit das auf
diese Spule wirkende Drehmoment erhöht, wenn der effektive Durchmesser an der Aufnahmespule den vorgegebenen Betrag
überschreitet.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist außerdem eine Schutzschaltung vorgesehen, die eine plötzliche Umkehr
oder Änderung im Bandlauf verhindern soll für den Fall, daß der Steuerknopf 41 plötzlich betätigt wird, beispielsweise
in die Neutralstellung zurückgedreht wird. Die Vorteile, die sich aus dieser Schutzschaltung ergeben, seien
nachfolgend erläutert:
Es sei wiederum angenommen, daß das Band 1 von der Spule 2A zur Spule 2B mit relativ hoher Durchlaufgeschwindigkeit
transportiert v/erde. Die Abgabedrehmomentspannung V liegt also wesentlich niedriger als die Aufnahmedrehmomentspannung
V.. Weiterhin sei angenommen, daß das Sägezahnsignal V1 am Komparator 16A und das Sägezahnsignal
V2 am Komparator 16B liege. Wird jetzt der Knopf 41
plötzlich in die Neutralstellung zurückgedreht, so steigt das Geschwindigkeitsbefehlssignal S, scharf an. Dies
wiederum erhöht das Geschwindigkeitsüberwachungssignal V, , was eine plötzliche Erhöhung der Abgabedrehmomentspannung
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V und eine Verminderung der Aufnahmedrehmomentspannung V+.
zur Folge hat. Es ist möglich, daß der Komparator 16A ein Sägezahnsignal V1 feststellt, dessen Amplitude den Pegel
der Abgabedrehmomentspannung V erreicht, bevor der Kornparator 16B ermittelt, daß das Sägezahnsignal V2 einen
Pegel erreicht hat, der dem Pegel der Aufnahmedrehmomentspannung V, entspricht. Damit können die auf den Thyristor
12A gelangenden Tastimpulse innerhalb des Zyklus der Wechselspannung V früher auftreten als die Tastimpulse,
die auf den Thyristor 12B gelangen. Dies bedeutet, daß
der Durchlaßwinkel der Erregerspannung für den Motor 5Λ der Abgabespule den Durchlaßwinkel der Erregerspannung für
den Motor 5B der Aufnahmespule übersteigenjkann. Ein plötzlichtes Zurückdrehen des Knopfs 41 in die Neutralstellung
kann also einen Befehl zur Umkehr der Bandtransportrichtung führen.
Um diese Möglichkeit auszuschließen, ist eine Schutzschaltung vorgesehen, die ermittelt, ob die tatsächliche
Bandtransportrichtung gleich der durch Befehl eingegebenen Transportrichtung ist. Unterscheiden sich diese Richtungen,
so werden die Pegel der Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmomentspannung nicht länger mittels des Geschwindigkeitsüberwachungssignals
V, bestimmt. Vielmehr werden augenblicklich vorgegebene Abgabe- und Aufnahmedrehmomentspannungen
erzeugt.
Die erwähnte Schutzschaltung enthält ein D-Flip-Flop 61, dessen D-Eingang vom Ausgang eines Schmitt-Triggers
mit einem Impulssignal S1 (Fig. 5A) versorgt wird, während
der Takteingang durch das vom Schmitt-Trigger 26 gelieferte
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Impulssignal S_ beaufschlagt wird (Fig. 5B). Der Ausgang
des Flip-Flops 61 ist mit einem Eingang eines Exklusiven-ODER-Glieds
62 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Detektor 42 verbunden ist und von dort das Richtungsbefehlssignal
S, erhält. Der Ausgang des Exklusiven-ODER-Glieds
ist auf die Basis eines Transistors 63 geschaltet, an dessen Emitter eine vorgegebene Spannung, beispielsweise
Massepotential liegt, und dessen Kollektor über eine in Sperrichtung gepolte Diode an den Ausgang des Verstärkers
35 angeschlossen ist.
Das D-Flip-Flop 61 fragt die tatsächliche Transportrichtung des Bands 1 ab und erzeugt ein Binärsignal, das
der ermittelten Bandlaufrichtung entspricht. Wie die Fig.
5A und 5B erkennen lassen, eilt das Impulssignal S.. dem
Impulssignal S0 um 90° voraus. Wird also das Band 1 von
der Spule 2A zur Spule 2B transportiert, so gelangt das Impulssignal S1 auf den D-Eingang, bevor das Impulssignal
S„ am Takteingang eintrifft. Wird das Band 1 in Vorlaufrichtung
transportiert, so liefert das Flip-Flop 61 also eine binäre "1". Läuft das Band 1 dagegen in umgekehrter
Richtung, so gelangt ersichtlicherweise der niedrigere oder negative Abschnitt des Impulssignals S1 auf den D-Eingang,
und zwar gleichzeitig mit einem Anstieg des auf den Takteingang des Flip-Flops 61 gelangenden Impulssignals
S?. Wird das Band 1 also in umgekehrter Richtung angetrieben, so liefert das Flip-Flop 61 eine binäre "0".
Es sei daran erinnert, daß das Richtungsbefehlssignal S, bei einem Bandvorlaufbefehl einer binären "1"
entspricht und bei einem Bandrücklaufbefehl einer binären "0". Bewegt sich also das Band 1 tatsächlich in Vorlaufrichtung
und also in Übereinstimmung mit dem eingegebenen 3efehl, so wird jedem Eingang des Exklusiven-ODER-Glieds
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eine binäre "1" zugeführt. Läuft das Band 1 dagegen in umgekehrter Richtung und entspricht diese Laufrichtung
ebenfalls einem eingegebenen Befehl, so werden beide Eingänge des Exklusiven-ODER-Glieds 62 mit einer binären "0"
beaufschlagt. Wird das Band "1" also in der befehlsgemäßen Richtung transportiert, so liefert das Exklusive-ODER-Glied
62 eine binäre "0" an den Transistor 63, so daß dieser im nichterregten Zustand, d.h. also gesperrt bleibt. Bewegt
sich das Band 1 dagegen in Vorwärtsrichtung, wird jedoch durch den Knopf 41 der Befehl auf Rücklaufrichtung vorgegeben,
so gelangen unterschiedliche Binärsignale auf das Exklusive-ODER-Glied 62, das damit eine binäre "1" an den
Transistor 63 weitergibt, so daß dieser in den leitenden Zustand schaltet. In ähnlicher Weise wird der Transistor
63 auch dann leitend geschaltet, wenn das Band 1 in umgekehrter Richtung läuft durch den Knopf 41 dagegen der Befehl
zum Vorlauf gegeben ist. Leitet der Transistor, so tritt am Ausgang des Verstärkers 35 ein relativ niedriger
Spannungspegel auf. Der Pegel der Abgabedrehmomentspannung V wird also auf einen vorgegebenen Festpegel geändert.
Dieser relativ niedrige Pegel wird außerdem vom dem Differenzverstärker
36 zugeführten Gleich-Vorspannungspegel abgezogen, was zu einem festgelegten Pegel der Aufnahmedrehmomentspannung
V. führt. Unterscheidet sich also die tatsächliche Bandtransportrichtung von der durch Befehl
vorgegebenen Richtung, beispielsweise dann, wenn ein unrichtiger oder unzweckmäßiger Befehl versehentlich gegeben
wurde, so steigt das Aufnahmedrehmoment an, wodurch jede unerwünschte oder für das Band gefährliche Bandbewegung
verhindert wird.
Kurz zusammengefaßt, läßt sich die Wirkungsweise der
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Schaltung nach Fig. 1 dahingehend beschreiben, daß differentiell
unterschiedliche Drehmomente an den Spulen 2A und 2B erzeugt werden, um Geschwindigkeit und Richtung des Bandes
selektiv zu steuern und einen im wesentlichen konstanten Rückzug auf das Band sicherzustellen. Die durch die Motoren
entwickelten Drehmomente sind in Fig. 1 durch ausgezogene Kurvenscharen veranschaulicht, was - wie dargelegt - Bandbeschädigungen
für den Fall verhindert, daß die Bandreibung an den einzelnen Teilen im Transportweg im Verlauf des Banddurchlaufs
sich ändert. Wird ein Befehl zur Verminderung der Geschwindigkeit gegeben, so lassen sich die differentiellen
Drehmomente entsprechend ändern und selbst ohne Gefahr auch dann ändern, wenn das Band rasch von der Abgabespule abläuft.
15
Die Erfindung wurde insbesondere anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt. Für den Fachmann
sind jedoch mehrere Änderungen und Abwandlungen in einzelnen Baugruppen der Schaltung verwirklichbar, ohne vom Erfindunqsgedanken
abzuweichen. So können beispielsweise die Exklusiven-ODER-Glieder
27 und 28 zusammen mit den Verzögerungsgliedern 31 und 32 beispielsweise durch Differenzierschaltungen
zur Erzeugung von Impulsen P, an den positiven bzw. negativen Ubergangsflanken der Impulssignale S. und S_ ersetzt
sein. Auch können die Induktionsmotoren 5A bzw. 5B durch Gleichstrommotoren ersetzt sein. Für die Umschalter
15A, 15B und 19A, 19B werden vorzugsweise Schalterelernente
in Festkörperschaltkreistechnik verwendet. Eine andere Abwandlungsmöglichkeit besteht darin, die Schlitzscheibe 22
und die Photodetektoren 2 3 und 2 4 durch andere geschwindigkeitsermittelnde Elemente zu ersetzen. Ist das Band 1
beispielsweise ein Video-Band, auf dem üblicherweise in
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periodischer Folge Steuer- oder Kontrollimpulse entlang der Bandkante aufgezeichnet sind, so können auch diese Impulse
abgefragt werden und deren Folgefrequenz (oder ein Vielfaches davon) kann zur Anzeige der Bandgeschwindigkeit verwendet
werden.
Kurz zusammengefaßt, läßt sich die Erfindung wie folgt
darstellen:
Der Erfindungsgegenstand ist eine Einrichtung zur Uberwachung
der Geschwindigkeit, Richtung und Zugspannung eines Bandes, das zwischen einer Abgabespule und einer Aufnahmespule
vorzugsweise in beiden Richtungen transportiert wird. Die Abgabespule und die Aufnahmespule sind je mit einem
Antriebsmotor verkuppelt, die jeweils entgegengesetzte Drehmomente
auf diese Spulen ausüben, so daß das Band unter Einhaltung einer bestimmten Zugspannung in beiden Richtungen
angetrieben werden kann. Ein Geschwindigkeitsdetektor erfaßt die Transportgeschwindigkeit des Bandes und erzeugt
ein proportionales Geschwindigkeitsüberwachungssignal. Drehmomentspannungsgeneratoren
sprechen auf das Geschwindigkeitsüberwachungssignal an und erzeugen eine erste und eine
zweite Drehmomentspannung, die den jeweils erwünschten Drehmomenten
für die Motoren bzw. für die Abgabe-und Aufnahmespule entsprechen; dabei ändern sich die beiden Drehmomentspannungen
in bezug aufeinander um differentielle Beträge, wenn sich das Geschwindigkeitsüberwachungssignal ändert.
Die Drehmomentspannungen werden über Treiberelemente, die auf diese Drehmomentspannungen ansprechen, in erste bzw.
zweite Treibersignale umgesetzt, die die Antriebsmotoren beaufschlagen und so das auf die Abgabe- bzw. Aufnahmespule
wirkende Drehmoment festlegen, und zwar so, daß das Band
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mit im wesent liehen konstanter Geschwindigkeit transportiert
wird. Mittels eines Befehlssignalgenerators lassen sich Steuerbefehle für die Geschwindigkeit und Bandtransportrichtung
eingeben und die beiden Drehmomentspannungen werden in Abhängigkeit von den Befehlssignalen so eingestellt,
daß die Treibersignale sich differentiell ändern and mithin auch die auf die beiden Spulen wirkenden Drehmomente
.
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Claims (16)
1. überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb mit zwei
^-Bandspulen, die durch je einen zugeordneten Motor mit entgegengesetzten
unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt sind, so daß ein Bandvorrat von der einen auf die andere Bandspule
und umgekehrt unter Einhaltung eines gewünschten Zugs umspulbar ist, gekennzeichnet durch
- einen die Band(transport)-Geschwindigkeit abtastenden
Geschwindigkeitssensor (4, 21, 22, 23, 24), der ein zur Bandgeschwindigkeit proportionales überwachungssignal
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(V ) erzeugt;
- zwei auf das Steuersignal ansprechei.de Drehmoment-Spannungsgeneratoren
(35, 36) zur Erzeugung von ersten bzw. zweiten das Motor-Drehmoment an der ersten (2A) bzw. zweiten Bandspule (2B) bestimmenden
Spannungssignalen (Drehmomentspannungen V , V), die sich bei Änderung des Uberwachungssignals in
Relation zueinander differentiell ändern und zur Einregulierung einer im wesentlichen konstanten Bandantriebsgeschwindigkeit
auf je eine Motortreiberschaltung (16, 17, 18A, B etc.) geschaltet sind, deren
an die beiden Motoren (5A, 5B) abgegebene Treibersignale hinsichtlich des Abgabedrehmoments derart
geregelt sind, daß ein im wesentlichen konstanter Bandtransport eingehalten ist und
- einen Befehlssignalgenerator (41, 42), der die Geschwindigkeit und Laufrichtung des Bandes vorgibt
und dessen Befehlssignale zur differentiellen Änderung der auf die beiden Bandspulen wirkenden Drehmomente
auf eine die beiden Drehmomentspannungen für die Motort'-eiberschaltungen einstellende Einheit
(34, 19A, 19B) geschaltet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die Motortreiberschaltungen folgende Baugruppen umfassen:
- einen Bezugssignalgenerator (14) zur Erzeugung veränderlicher Bezugssignale;
- einen Komparator (16A bzw. 16B), der die ersten bzw. zweiten Drehmomentspannungen gegen die Bezugssignale
(V., V_) vergleicht, um die Phasen der Bezugssignale auf Gleichheit mit der ersten bzw.
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zweiten Drehmomentspannung zu überprüfen und - eine erste und eine zweite Zuführschaltung zur Einspeisung
der beiden wechselnden Treibersignale, derer Durchlaßzeit innerhalb eines Zyklus der Bezugssignale
durch den jeweiligen Komparator festgelegt ist, auf die beiden Motoren.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich ändernden Bezugssignale mindestens ein erstes und ein zweites Sägezahnsignal
(V. und Vy) enthalten, daß der Komparator einen ersten
(16Λ) und einen zweiten Komparatorbaustein (16B) zum
Vergleich jeweils einer Drehmomentspannung gegen ein zugeordnetes Sägezahnsignal sowie jeweils einen den beiden
Komparatorbausteinen nachgeschalteten Impulsgenerator (17A bzw. 17B) umfaßt, der jeweils ein Impulssignal (P.)
abgibt, wenn die zugeführte Drehmomentspannung mit einem Sägezahnamplitudenpegel übereinstimmt, und daß die Impulssignale
als Tastsignale auf einen jeweils zugeordneten Thyristor (12A bzw. 12B) gelangen, der ein mit den Sägezahnsignalen
synchronisiertes Treibersignal abgibt.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Befehlssignale ein
Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Richtungsbefehlsignal enthalten, und daß die auf diese Befehlssignale zur Einstellung
der beiden Drehmomentspannungen ansprechende Einheit einen auf das Geschwindigkeitsbefehlssignal ansprechenden
Pegeleinsteller zur differentiellen Einstellung des Drehmomentspannungspegels aufweist, derart, daß die
auf den Motor der Aufnahmebandspule wirkende Drehmomentspannung bei einer Vergrößerung des Geschwindigkeitsbefehls
signals ansteigt und die auf den anderen Antriebsmotor
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wirkende Drehmomentspannung abfällt, während bei einem Absinken des Geschwindigkeitsbefehlssignals eine abnehmende
Drehmomentspannung auf die Treiberschaltung des erstgenannten Motors und eine ansteigende Drehmomentspannung auf
die Treiberschaltung des zweitgenannten Motors gelangt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet
, daß der Geschwindigkeitssensor ein Signal liefert, dessen Frequenz sich als Funktion der
Bandgeschwindigkeit ändert und einen nachgeschalteten Frequenzdiskriminator
(34) umfaßt, der eine zur Frequenz des erzeugten Signals proportionale Spannung abgibt, und daß
die so erzeugte Spannung in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsbefehlssignal am Pegeleinsteller einstellbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehmoment-Spannungsgenerator
einen den eingestellten Spannungspegel anhebenden Verstärker aufweist, dessen ausgangsseitige verstärkte
Drehmomentspannung auf eine der Motortreiberschaltungen gelangt, und daß der eingestellte verstärkte Spannungspegel in einem Differenzverstärker von einem Vorspannungspegel
subtrahiert wird und die daraus gewonnene Drehmomentspannung auf die andere Motortreiberschaltung gelangt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Umschalter
(19A, 19B), die selektiv auf das Richtungsbefehlssignal ansprechen und die der ersten bzw. zweiten Motortreiber-
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schaltung zuzuführende Drehmomentspannung in Abhängigkeit von einer Änderung des Richtungsbefehlssignals umschalten.
8. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
- einen Richtungsfühler (61-63) , der die tatsächliche Bandtransportrichtung abtastet;
- eine Vergleichsschaltung, die die tatsächliche Bandtransportrichtung
gegen das Richtungsbefehlssignal vergleicht und
- eine Einrichtung zur Erzeugung festgelegter Drehmomentspannungen,
die auf die beiden Motortreiberschaltungen schaltbar sind, wenn die tatsächliche
Bandtransportrichtung sich von dem Richtungsbefehlssignal unterscheidet.
9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Motortreiberschaltungen folgende Baugruppen aufweisen:
- mindestens einen Sägezahngenerator zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Sägezahnsignals;
- je einen Komparator (16A bzw. 16B), der die erste bzw. zweite Drehmomentspannung (V bzw. V.) gegen
das erste bzw. zweite Sägezahnsignal (V1 bzw. V~)
vergleicht;
- einen ersten und einen zweiten Umschalter (19A bzw. 19B), über den das erste bzw. zweite Sägezahnsignal
auf den ersten bzw. zweiten Komparator gelangt;
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- einen ersten und einen zweiten Impulsgenerator (17A bzw. 17B) zur Erzeugung eines ersten und eines
zweiten Impulssignals als Folge eines Vergleichs der ersten Drehmomentspannung gegen das erste Sägezahnsignal
bzw. die zweite Drehmomentspannung gegen das zweite Sägezahnsignal und
- einen ersten und einen zweiten Thyristor (12A bzw.
12B), die jeweils durch eine Bezugsspannung (V ) be-
aufschlagt und durch das erste bzw. zweite Impulssignal getriggert sind, so daß der erste bzw. zweite
Motor entsprechend der Durchlaßzeit des zugeordneten Thyristors unter Strom steht und
- einen den Bandspulendurchmesser ermittelnden Abtaster (51 , 52), der den auf der ersten bzw. zweiten Bandspule
vorhandenen momentanen Bandwickeldurchmesser abfragt und ein Signal zur Umschaltung des ersten bzw.
zweiten Umschalters abgibt, um das auf den ersten
bzw. zweiten Komparator gelangende Sägezahnsignal umzuschalten, wenn der zugeordnete Bandwickeldurchmesser
einen vorgegebenen Schwellwert über- bzw. unterschreitet.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der den Bandwickeldurchmesser
abfragende Abtaster einen ersten bzw. zweiten mit der ersten bzw. zweiten Bandspule verkoppelten Frequenzgenerator
umfaßt, die ein erstes bzw. zweites Signal abgeben, dessen jeweilige Frequenz proportional ist zur
Drehgeschwindigkeit der zugeordneten Bandspule, daß den
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Frequenzgeneratoren jeweils Frequenzdiskriminatoren (54A, 54B) nachgeschaltet sind, die einen ersten bzw. zweiten
zur ersten bzw. zweiten Frequenz proportionalen Signalpegel abgeben und daß die Signalpegel durch einen ersten bzw. zweiten
Komparator (55A, 55B) gegen das Geschwindigkeitsüberwachungssignal (V ) so verglichen werden, daß jeder Komparator
ein erstes Ausgangssignal abgibt, das einen den Schwellenwert des Bandwickeldurchmessers unterschreitenden
Wert angibt, wenn der eingegebene Signalpegel das Geschwindigkeitssteuersignal überschreitet und ein zweites Ausgangssignal
erzeugt, das ein Überschreiten eines vorgegebenen Bandwickeldurchmessers anzeigt, wenn der entsprechende Signalpegel
kleiner ist als das Geschwindigkeitssteuersignal.
11. überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 zur überwachung
der Geschwindigkeit, Richtung und Zugspannung auf das zwischen einer Abgabespule und einer Aufnahmespule
transportierte Band, gekennzeichnet durch
- einen mit der Abgabespule (z.B. 2A) bzw. der Aufnahmespule (z.B. 2B) gekoppelten Antriebsmotor
(5A bzw. 5B), die entgegengesetzte, jedoch unterschiedliche Drehmomente auf die jeweils zugeordnete
Bandspule ausüben, und einen Antrieb des Bands zwischen den beiden Spulen in beiden Richtungen
unter Einhaltung einer bestimmten Zugspannung gewährleisten;
- eine Einrichtung (4, 21, 22, 23, 24 i.V.m. 25-34)
zur Ermittlung der Transportgeschwindigkeit des Bandes (1) und zur Erzeugung eines dazu proportionalen
Geschwindigkeitsüberwachungssignals (V. );
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- mindestens einen auf das Geschwindigkeitsüberwachungssignal
ansprechenden Drehmoment-Spannungsgenerator (35, 36) zur Erzeugung einer das Drehmoment
für die Abgabespule bestimmenden Abgabe-Drehmomentspannung und einer das Drehmoment für die
Aufnahmespule angebenden Aufnahme-Drehmomentspannung, die sich bei einer Änderung des Geschwindigkeitsüberwachungssignals
differentiell in bezug zueinander ändern;
- eine Generatorschaltung zur Erzeugung eines Abgabetreibersignals
als Funktion der Abgabe-Drehmomentspannung, welches Abgabetreibersignal über den Abgabeantriebsmotor
die Rückzugspannung im Band bestimmt;
- einen Generator zur Erzeugung eines Aufnahme-Treibersignäls
als Funktion der Aufnahmedrehmomentspannung, welches Aufnahmetreibersignal auf den Aufnahmeantriebsmotor
gelangt und den Bandtransport zur Aufnahmespule besorgt;
- eine Schaltungsgruppe zur Zuführung der Abgabebzw. Aufnahme-Drehmomentspannungen zu den Generatorschaltung
en für die Abgabe- bzw. Aufnähmetreibersignale;
- eine Einrichtung (41, 42) zur Vorgabe eines Geschwindigkeitssignals
für die Bandtransportgeschwindigkeit und zur Erzeugung eines Richtungsbefehlssignals
zur Vorgabe der Bandtransportrichtung;
- eine Schaltungseinheit zur differentiellen Änderung
der Abgabe- und Aufnahmedrehmomentspannung entsprechend
dem Geschwindigkeitsbefehlssignal;
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- eine Einrichtung zur selektiven Bestimmung, welche der Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmomentspannungen in
Übereinstimmung mit dem Richtungsbefehlssignal zuzuführen ist;
- eine Prüfeinrichtung (51, 52 i.V.m. 53, 54, 55) zur
Überprüfung der effektiven Durchmesser der Bandwickel auf der Abgabe- und Aufnahmespule und
- eine Schaltungseinheit zur Änderung der Abgabe- und Aufnahmetreibersignale in Übereinstimmung mit
den überprüften effektiven Bandwickeldurchmessern.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungseinheit
zur Änderung der Abgabe- und Aufnahmetreibersignale eine erste Baugruppe zur Verminderung des Abgabetreibersignals,
wenn der effektive Durchmesser der Abgabespule einen vorgegebenen Durchmesserwert unterschreitet und eine zweite
Baugruppe zur Erhöhung des Aufnahmetreibersignals umfaßt, wenn der effektive Durchmesser der Aufnahmespule den vorgegebenen
Durchmesserwert überschreitet.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur
Abfrage der effektiven Durchmesser der Bandwickel je einen der Abgabe- bzw. Aufnahmespule zugeordneten Geschwindigkeitsdetektor
, die jeweils ein der Drehgeschwindigkeit der zugeordneten Bandspule proportionales Geschwindigkeitssignal
abgeben und Schaltungseinheiten umfaßt, die einerseits bestimmen, ob das der Abgabespule entsprechende
Geschwindigkeitssignal kleiner ist als das Geschwindigkeitsüberwachungssignal
(V, ) oder andererseits das der Aufnahmespule entsprechende Geschwindigkeitssignal größer ist als
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Geschwindigkeitsüberwachungssignal zur Anzeige dafür, daß
der Durchmesser der Abgabespule einen bestimmten Durchmesser unter- und der Durchmesser der Aufnahmespule einen
bestimmten Durchmesser überschritten hat.
14. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zur Bestimmung, ob die tatsächliche momentane Transporteinrichtung mit einer durch einen Steuerbefehl vorgegebenen
Transportrichtung übereinstimmt und mit einer Schaltungsgruppe zur Steuerung der Drehmomentspannungsgeneratoren
in Abhängigkeit vom Signal der Richtungsprüfeinrichtung zur Erzeugung festgelegter Abgabe- bzw. Aufnahmedrehmoment
spannungen für den Fall, daß die tatsächliche momentane Bandtransportrichtung von der durch Befehl vorgegebenen
Bandtransportrichtung abweicht.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet , daß die Schaltungsgruppe zur Steuerung der Drehmomentspannungsgeneratoren Umschalter
(19A, 19B) umfaßt, die erregbar sind, wenn die tatsächliche Bandtransportrichtung von der durch Befehl vorgegebenen
Bandtransportrichtung abweicht, um durch Umschaltung den Drehmomentspannungsgeneratoren eine vorgebbare
Spannung aufzudrücken.
16. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
- eine Einrichtung zur Änderung des Geschwindigkeitsüberwachungssignals
in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehlssignal und
- eine Schaltung zur Bestimmung, welche der Abgabebzw. Aufnahmedrehmomentspannungen zu den Abgabe-
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bzw. Aufnahme-Treibersignalgeneratoren in Abhängigkeit von dem Richtungsbefehlssignal zugeführt
sind.
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