DE3751926T2

DE3751926T2 - Motorumdrehungszahl-Regelgerät

Info

Publication number: DE3751926T2
Application number: DE3751926T
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Machida; Tadafusa Tomitaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2007-06-11
Also published as: EP0249465A1; AU612320B2; AU7400287A; AU627992B2; EP0448136A2; EP0249465B1; EP0448136B1; DE3751926D1; CA1284672C; US4804894A; AU7533291A; DE3775831D1; HK119495A; EP0448136A3; SG1395G

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Regeln der Umdrehung eines Motors.
Zum Regeln der Drehzahl von Motoren sind Motordrehzahl-Hilfsregelgeräte verwendet worden, die dazu verwendet werden, Videobandrekordertrommeln (VTR) anzusteuern. Es ist laufende Praxis, eine solche Motordrehzahlregelung auf der Basis eines Motordrehzahlsignals durchzuführen, welches eine Reihe von Impulsen besitzt, die mit einer Frequenz entsprechend der Motordrehzahl erzeugt werden, die durch einen Frequenzgenerator oder dgl. abgetastet werden, wobei ein Sensor in Verbindung mit dem Motor betreibbar ist. Eines von mehreren großen Problemen verbunden mit diesem Verfahren ist die Verzerrung eines reproduzierten Bildes durch ein auf dem Motordrehzahlsignal überlagertes Rauschen, wenn die Trommel oder der Frequenzgenerator in fälschlicher Weise befestigt sind, so daß Trommeldrehzahlschwankungen verursacht werden. Ein derartiges überlagertes Rauschen auf dem Motordrehzahlsignal besitzt eine Frequenz von beispielsweise 30 Hz, die der Umdrehungsfrequenz der Trommel entspricht.
Um das oben erwähnte Problem zu vermeiden, ist es gängige Praxis, das Motordrehzahl-Hilfsregelgerät so auszubilden, daß es eine solche Charakteristik hat, daß der Verstärkungsfaktor bei einer Frequenz von ungefähr 30 Hz reduziert wird. Diese Verstärkungsreduktion bringt jedoch ein anderes Problem mit sich, das darin besteht, daß die Hilfsregelgenauigkeit beträchtlich durch Drehmomentschwankungen beeinflußt wird.
Alternativ dazu wurde vorgeschlagen, ein analoges Notchfilter vorzusehen, um den Verstärkungsfaktor bei einer Frequenz von ungefähr 30 Hz zu dämpfen. Dieser Vorschlag ist jedoch nicht für Anwendungen bei Videobandrekordern oder dergleichen geeignet, bei der die Drehzahl der Trommel geändert wird, um verschiedene Betriebsarten des Geräts unterzubringen, so daß die Rauschfrequenz, die dem Motordrehzahlsignal aufgrund der Trommeldrehzahländerungen überlagert wird, sich gegenüber 30 Hz ändert. Es ist daher nicht geeignet, die Wiedergabebildverzerrung auf ein Minimum zu bringen, indem man ein Filter verwendet, welches einen hohen Qualitätsfaktor oder "Q" bei einer Frequenz von ungefähr 30 Hz besitzt.
Die US-A 4 254 367 offenbart ein Gerät zum Regeln der Drehzahl eines Motors. Das Gerät besitzt einen Taktsignalgenerator, eine Drehzahlregelschaltung und eine Phasenregelschaltung. In der Drehzahlregelschaltung wird ein erstes Impulssignal, welches eine Wiederholungsrate besitzt, die in Abhängigkeit von der ermittelten Motordrehzahl variiert, zu einem n-Bit-voreinstellbaren Zähler geliefert, welcher das Taktsignal während eines Zeitraums zählt, der der ersten Impulssignalwiederholungsrate entspricht. Die m niederwertigsten Bits des n-Bit-Zählers werden in einem Latchspeicher gespeichert, und eine Regeleinrichtung regelt das m-Bit-Ausgangssignal aus dem Latchspeicher, um das Ausgangssignal auf einem Minimalpegel zu halten, wenn der n-Bit-Zählwert des Zählers kleiner ist als ein vorgegebener Wert, und auf einem Maximalpegel, wenn der n-Bit-Zählwert größer ist als ein zweiter vorgegebener Wert. Ein Digital-Analog-Umsetzer setzt das m-Bit-Ausgangssignal vom Latchspeicher in ein analoges Signal um, um die Drehzahl des Motors zu regeln. Die Regeleinrichtung ermittelt außerdem ein Ausgangssignal der höchstwertigsten Bits des Zählers. Die Phasenregelschaltung leitet ein zweites Impulssignal her, welches die augenblickliche Position des Motors darstellt, und sie besitzt einen k-Bit-Zähler, der das Taktsignal während eines Intervalls zählt, welches der Phasendifferenz zwischen dem zweiten Impulssignal und einem Referenzphasensignal entspricht. Das k-Bit-Ausgangssignal des k-Bit-Zählers wird in die niederwertigsten k- Bit-Positionen des n-Bit-Zählers in einem Intervall geladen, welches der Wiederholungsrate des ersten Impulssignals entspricht.
Die Jap. Patentveröffentlichung Nr. JP-A 5 900 2574, von der eine englischsprachige Zusammenfassung in den "Patent Abstracts of Japan, Vol. 8, No. 81 (13-04-84) erschienen ist, offenbart ein Strombefehlswert-Berechnungssystem für einen Leistungsumsetzer, bei dem ein Phasenwinkelbefehl von N-Bits, die von einem Zähler ausgegeben werden, in einen oberen M- Bit-Phasenwinkel und einen unteren (N-M)-Bit-Phasenwinkel isoliert wird. Der untere Phasenwinkel wird in ein l-Bit-Signal umgesetzt, moduliert und zu einem oberen M-Bit-Phasenwinkel addiert, um einen M-Bit-Phasenwinkelbefehlswert zu erzeugen. Der Befehlswert wird in ROMs eingegeben. Ausgangssignale der ROMs werden durch Digital-Analog-Umsetzer mit einem Stromamplitudenbefehl von einer Drehzahlregelschaltung multipliziert, und die Ausgangssignale werden als Rotorstrombefehlswerte entsprechender Phasen eines Synchronmotors zu einem Leistungsumsetzer geliefert.
Erfindungsgemäß wird ein Gerät zur Regelung der Umdrehung eines Motors bereitgestellt, wobei das Gerät aufweist:
einen Sensor, der auf die Drehzahl und Phase des Motors anspricht, um Drehzahl- bzw. Phasensignale zu erzeugen, die die die abgetastete Drehzahl bzw. Phase des Motors anzeigen;
einen ersten Signalprozessor zur Verarbeitung des Drehzahlsignals, um ein digitales Drehzahlfehlersignal bereitzustellen, welches aufeinanderfolgende digitale Signalbereiche umfaßt, wobei jeder eine vorgegebene Anzahl von Bits besitzt und einen Drehzahlfehler zwischen der abgetasteten Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl darstellt;
einen zweiten Signalprozessor zur Verarbeitung des Phasensignals, um ein digitales Phasenfehlersignal bereitzustellen, welches aufeinanderfolgende digitale Signalbereiche umfaßt, wobei jeder eine vorgegebene Anzahl von Bits besitzt und einen Phasenfehler zwischen der abgetasteten Motorumdrehungsphase und einer Soll-Motorumdrehungsphase darstellt;
eine Datenmodifikationsschaltung, die mit dem zweiten Signalprozessor verbunden ist, um jeden der aufeinanderfolgenden digitalen Phasenfehlersignalbereiche in einen ersten digitalen Signalbereich zu unterteilen, der obere Datenbits hat, und einen zweiten digitalen Signalbereich, der die verbleibenden unteren Datenbits hat, wobei die Datenmodifikationsschaltung eine Einrichtung zum Addieren des zweiten digitalen Signalbereichs zum nächsten der aufeinanderfolgenden digitalen Fehlersignalbereiche aufweist;
eine Addierschaltung zum Addieren des digitalen Drehzahlfehlersignals vom ersten Signalprozessor mit den ersten digitalen Signalbereichen von der Datenmodifikationsschaltung, um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen;
eine Verstärkungssteuerschaltung zum Multiplizieren des digitalen Drehzahlfehlersignals, bevor es zur Addierschaltung geliefert wird, mit einem ersten Wert, und zum Multiplizieren des ersten digitalen Signalbereichs, bevor er zur Addierschaltung geliefert wird, mit einem zweiten Wert, der kleiner ist als der erste Wert; und
einen Digital-Analog-Umsetzer zur Umsetzung des digitalen Ausgangssignals von der Addierschaltung in ein entsprechendes analoges Signal, welches dazu verwendet wird, die Motorumdrehung zu steuern.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die anschließend beschrieben werden, stellen ein einfaches Motordrehzahl-Hilfsregelgerät bereit, welches die Motorumdrehung mit hoher Genauigkeit steuern kann. Eine der bevorzugten Ausführungsformen verwendet eine Kammfilterschaltung, um das Rauschen, welches aus Motorumdrehungsschwankungen resultiert, zu dämpfen. Durch die bevorzugten Ausführungsformen können kostengünstige Komponenten eingesetzt werden, um eine genaue Motorumdrehungs-Hilfsregelung auszuführen, um Tonhöhenschwankungen auf ein Minimum zu begrenzen.
Das Gerät nach der Erfindung kann beispielsweise bei Videobandrekordern und dergleichen verwendet werden, um eine genaue Hilfsregelung der Motorumdrehung zu liefern.
Die Erfindung wird nun mit Hilfe eines nichteinschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in mehreren Figuren bezeichnen, und in denen:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Kammfilterschaltung ist, die bei dem Gerät nach der Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 2 zwei Schwingungsformen zeigt, die bei der Erklärung verwendet werden, wie Drehzahlfehlerdaten gebildet werden;
Fig. 3 vier Schwingungsformen zeigt, die an verschiedenen Punkten in der Kammfilterschaltung erhalten werden;
Fig. 4 eine graphische Darstellung ist, die die Kennlinie des Verstärkungsfaktors der Kammfilterschaltung in Abhängigkeit von Frequenz zeigt;
Fig. 5 eine schematische Blockdarstellung eines ersten Motorumdrehungsregelgeräts ist;
Fig. 6 drei Schwingungsformen zeigt, die bei der Erklärung verwendet werden, wie die Phasenfehlerdaten gebildet werden;
Fig. 7 eine schematische Blockdarstellung eines zweiten erfinderischen Motorumdrehungregelgeräts ist;
Fig. 8 eine graphische Darstellung ist, die zur Erklärung verwendet wird, wie Drehzahl- und Phasenfehlerdaten addiert werden, bevor sie an einen Digital-Analog-Umsetzer angelegt werden;
Fig. 9 eine schematische Blockdarstellung einer modifizierten Form einer Datenmodifikationsschaltung ist, die bei dem Motorumdrehungsregelgerät nach der Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 10 eine schematische Blockdarstellung eines dritten erfinderischen Motorumdrehungsregelgeräts ist; und
Fig. 11 eine schematische Blockdarstellung einer Kammfilterschaltung ist, die bei dem Gerät von Fig. 10 verwendet werden kann.
Bevor das erste bis dritte Motorregelgerät wie oben erwähnt beschrieben wird, wird zuerst eine Kammfilterschaltung beschrieben, die beim ersten bis dritten Motorumdrehungsregelgerät verwendet werden kann, um eine Gleichstromkomponente (DC)-Komponente und eine 30 Hz-Komponente und höhere Harmonische daraus aus einem Eingangssignal zu entfernen.
Fig. 1 zeigt die Kammfilterschaltung 10, die einen Eingangsanschluß 12 und einen Ausgangsanschluß 14 besitzt. Der Eingangsanschluß 12 ist mit einem Eingang eines Subtrahiergliedes 16 verbunden, welches einen Ausgang besitzt, der mit dem Ausgangsanschluß 14 verbunden ist. Der Eingangsanschluß 12 ist außerdem mit einem Kontaktarm eines Sechs-Positionsschalters 22 verbunden, welcher sechs Kontakte 22a bis 22f besitzt, die über entsprechende digitale Primär-Tiefpaßfilter 30A bis 30F mit entsprechenden festen Kontakten 24a bis 24f eines Sechs-Positionsschalters 24 verbunden sind, der einen Kontaktarm besitzt, der mit dem anderen Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 16 verbunden ist. Obwohl aus Gründen der Klarheit nur die Kontakte 22a, 22b und 22f, die Filter 30A, 30B und 30F und die Kontakte 24a, 24b und 24f gezeigt sind, versteht es sich, daß die anderen Elemente, die diesen entsprechen, welche nicht gezeigt sind, vorhanden sind.
Das digitale Primär-Tiefpaßfilter 30A besitzt ein Subtrahierglied 32, welches einen Eingangsanschluß besitzt, der mit dem festen Kontakt 22a verbunden ist. Ein Ausgangsanschluß des Subtrahiergliedes 32 ist mit einem Integrierglied gekoppelt, welches ein Addierglied 34, einen Begrenzer 36 und eine Verzögerungsschaltung 38 besitzt. Das Addierglied 34 empfängt ein Eingangssignal vom Subtrahierglied 32 und besitzt einen Ausgang, der über den Begrenzer 36 mit der Verzögerungsschaltung 38 verbunden ist. Ein Ausgang der Verzögerungsschaltung 38 ist mit einem anderen Eingangsanschluß des Addiergliedes 34 verbunden und ebenfalls mit einem Multiplizierer 40, welcher einen Multiplikationsfaktor K besitzt, der kleiner als 1 ist. Ein Ausgangsanschluß des Multiplizierer 40 ist mit dem festen Kontakt 24a gekoppelt. Die anderen digitalen Primär-Tiefpaßfilter 30B... 30F besitzen in etwa den gleichen Aufbau wie das Primär-Tiefpaßfilter 30A.
In Fig. 2 stellt eine Schwingungsform (a) eine Reihe vom Impulsen FG dar, die mit einer Frequenz erzeugt werden, die einer Trommelmotordrehzahl entspricht, die durch einen Sensor ermittelt wird. Die Impulse FG werden dazu verwendet, einen Zähler in einer Weise zu steuern, daß der Zähler gelöscht wird und mit der Zählung der Taktimpulse an der Anstiegsflanke eines jeden der Impulse FG begonnen und sein Zählwert an der abfallenden Flanke eines jeden Impulses FG abgetastet wird, wie durch die Schwingungsform (b) in Fig. 2 gezeigt ist. Die Abtastwerte N1, N2, N3... bilden Drehzahlfehlerdaten DS, die dazu verwendet werden, den Motor mit einer konstanten Drehzahl anzutreiben. Wenn jedoch Fehler bei der Befestigung der Trommel oder des Sensors auftreten, können eine 30 Hz-Komponente oder ihre höheren Harmonischen, die Vielfache der DC-Komponente und der 30 Hz-Komponente sind, den Drehzahlfehlerdaten DS überlagert sein, was eine Bildverzerrung verursacht. Die Filterschaltung 10 kann die 30 Hz- Komponete und ihre höheren Harmonischen aus den Drehzahlfehlerdaten DS in einer Weise beseitigen, was nun beschrieben wird.
Es sei angenommen, daß die Kammfilterschaltung 10 an ihrem Eingangsanschluß 12 Drehzahlfehlerdaten DS einschließlich der Abtastwerte N1, N2, N3... empfängt, wie durch eine Schwingungsform (a) in Fig. 3 gezeigt ist. Die Schalter 22 und 24 empfangen das Abtastsignal vom Zähler und werden dadurch synchron mit den Zeiten geschaltet, bei denen die Zählwerte N1, N2,... des Zählers in einer Weise abgetastet werden, daß das Kammfilter 30A die abgetasteten Zählwerte N1, N7, N13,... handhaben kann, das Primär-Tiefpaßfilter 30B (nicht gezeigt) die Abtastzählwerte N2, N8, N14,... handhaben kann, das Primär-Tiefpaßfilter 30C (nicht gezeigt) die Abtastzählwerte N3, N9, N15,..., handhaben kann, das Primär- Tiefpaßfilter 30D (nicht gezeigt) die Abtastzählwerte N4, N10, N16,... handhaben kann, das Primär-Tiefpaßfilter 30E (nicht gezeigt) die Abtastzählwerte N5, N11, N17,... handhaben kann, und das Primär-Tiefpaßfilter 30F die Abtastzählwerte N6, N12, N18,... handhaben kann.
Wenn die Zählwerte N1, N7, N13,... abgetastet werden, wird der Schalter 22 so eingestellt, daß er den Eingangsanschluß 12 mit dem Primär-Tiefpaßfilter 30A verbindet, und der Schalter 24 wird so eingestellt, daß er das Primär-Tiefpaßfilter 30A mit dem Subtrahierglied 16 verbindet. Als Folge davon werden Drehzahlfehlerdaten DS1, wie durch die Schwingungsform (b) in Fig. 3 gezeigt ist, zum Primär-Tiefpaßfilter 30A geliefert. Die Daten DS1 werden zum Subtrahierglied 32 und von dort zum Integrierglied geliefert, welches das Addierglied 34, den Begrenzer 36 und die Verzögerungsschaltung 38 besitzt. Der Begrenzer 36 begrenzt den dynamischen Bereich des eingegebenen Signals. Die Verzögerungsschaltung 38 verzögert das eingegebene Signal eine Zeitlang, während sechs Zählerzählwerte abgetastet werden, d.h., für die Zeit, die für den Trommelmotor notwendig ist, eine volle Umdrehung durchzuführen. Die Verzögerungsschaltung 38 erzeugt Daten DS2, die zum Addierglied 34 zurückgeführt werden, wo sie zu den nächsten Daten addiert werden, die zu diesem vom Subtrahierglied 32 geliefert werden. Wenn beispielsweise die Daten DS2 dem abgetasteten Zählwert N1 entsprechen, addiert das Addierglied 34 die Daten DS2 zu den Daten, die dem Zählwert N7 entsprechen, die im folgenden Abtastzyklus abgetastet werden. Die Daten DS2 stellen den Durchschnittswert der Daten DS1 dar. Die Daten DS2 werden zum Multiplizierer 40 geliefert, wo die Daten DS2 mit dem Multiplikationsfaktor K multipliziert werden, welcher kleiner als 1 ist, um Daten DS3 zu entwikkeln. Die Daten DS3 stellen einen Fehler eines jeden der abgetasteten Zählwerte N1, N2, N3,... von einem Mittelwert (Null-Pegel) dar, wie durch eine Schwingungsform (c) in Fig. 3 gezeigt ist. Das Primär-Tiefpaßfilter 30A arbeitet in einer Weise in etwa gleich einem RC-Tiefpaßfilter für analoge Signale. Die Daten DS3 werden zum Subtrahierglied 32 zurückgeführt, welches die Daten DS3 von den Daten DS1 subtrahiert. Die Daten DS3 werden vom Multiplizierer 40 zum Subtrahierglied 16 geliefert, welches die Daten DS3 von den Daten DS1 subtrahiert.
In ähnlicher Weise werden die Schalter 22 und 24 so eingestellt, daß sie die anderen Primär-Tiefpaßfilter 30B bis 30F nacheinander betätigen. Als Ergebnis empfängt das Subtrahierglied 16 Daten DS4, welche die 30 Hz-Komponente und ihre höheren Harmonischen, die aus den Daten DS extrahiert wurden, darstellen. Das Subtrahierglied 16 subtrahiert die Daten DS4 von den Ursprungsdaten DS, um die 30 Hz-Komponente und ihre höheren Harmonischen aus den Daten DS zu entfernen. Die resultierenden Daten DS0, die am Ausgangsanschluß 14 entwickelt werden, sind durch eine Schwingungsform (d) in Fig. 3 dargestellt.
Fig. 4 zeigt die Kennlinie des Verstärkungsfaktors der Kammfilterschaltung 10 in Abhängigkeit von der Frequenz. Es sei angemerkt, daß die Frequenzen bei 30 Hz, 60 Hz und 90 Hz den Trommelmotorumdrehungsfrequenzen entsprechen, die in verschiedenen entsprechenden Betriebsarten eines Videobandaufzeichnungswiedergabegeräts ausgewählt sind, in welchem der Trommelmotor eingebaut ist. Daher kann die Kammfilterschaltung 10 Rauschkomponenten beseitigen, die den Drehzahlfehlerdaten aufgrund einer nicht gleichförmigen Motorumdrehung bei irgendeiner ausgewählten Motordrehzahl überlagert sind.
Normalerweise besitzen die Eingangsdaten DS eine DC- Komponente, welche einen Referenzwert für die Motordrehzahl bildet. Da die DC-Komponente in den Daten DS4 verbleibt, entfernt das Subtrahierglied 16 die DC-Komponente, wenn es die Daten DS4 von den Daten DS subtrahiert, d.h., daß die Kammfilterschaltung 10 eine DC-Komponente nicht übertragen kann. Um eine solche DC-Komponente zu übertragen, müßte die Kammfilterschaltung 10 mit einer sehr komplexen und teueren Schaltung ausgestattet sein, die den Durchschnittswert der Ausgangssignale der entsprechenden Kammfilter 30A bis 30F oder den Durchschnittswert der Eingangsdaten DS berechnen und den berechneten Durchschnittswert von den Daten DS4 abziehen könnte.
Die Motorumdrehungsregelgeräte, die nun unter Bezugnahme von Fig. 5 bis 10 beschrieben werden, verwenden eine einfache Schaltung in Verbindung mit einer solchen Filterschaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist, um eine DC-Komponentenübertragung zu gestatten.
Fig. 5 zeigt ein erstes Motorumdrehungsregelgerät. Das Gerät besitzt Drehzahlhilfs- und Phasenhilfsschleifen zum Regeln der Umdrehung eines Trommelmotors 50 in einer Weise, daß eine Trommel (nicht gezeigt) mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird. Das Gerät besitzt außerdem einen Motorumdrehungssensor 60, welcher einen Frequenzgenerator oder einen Impulsgenerator 61 besitzt, der in Verbindung mit dem Trommelmotor 50 betreibbar ist, und einen ersten und zweiten Kopf 62 und 63, der in der Nähe des Umfangs des Generators 61 angeordnet ist, um Signale zu erzeugen, die die Drehzahl und die Phase der Umdrehung des Trommelmotors 50 anzeigen. Der erste Kopf 62 ermittelt eine Serie von Impulsen FG mit einer Frequenz entsprechend der Drehzahl des Trommelmotors 50, wie durch die Schwingungsform (a) in Fig. 2 gezeigt ist. Der zweite Kopf 63 entwickelt eine Serie von Impulsen PG, die jeweils 360 Umdrehungsgraden des Trommelmotors 50 entsprechen, wie durch eine Schwingungsform (b) in Fig. 6 gezeigt ist. Die Impulse FG werden vom ersten Kopf 62 zu einer Drehzahlfehlerdatenbildungsschaltung 70 geliefert, welche einen Teil der Drehzahlhilfsschleife bildet. Die Impulse PG werden vom zweiten Kopf 63 zu einer Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 80 geliefert, welche einen Teil der Phasenhilfsschleife bildet.
Die Drehzahlfehlerdatenbildungsschaltung 70 ist in schematischer Form gezeigt, und sie besitzt eine Steuerschaltung 71, die so geschaltet ist, daß sie einen Zähler 72 steuert. Die Steuerschaltung 71 entwickelt ein Reset-Start-Befehlssignal (RSC-Signal) an der Vorderflanke eines jeden der Impulse FG und ein Abtastbefehlssignal (SC-Signal) an der Hinterflanke eines jeden der Impulse FG. Beim Auftreten eines solchen Reset/Start-Befehlssignals (RSC-Signal) löscht der Zähler 72 seinen Zählwert und beginnt mit der Zählung der Taktimpulse CK, die mit einer vorgegebenen Frequenz von beispielsweise 1 MHz erzeugt werden. Das Abtastbefehlssignal (SC-Signal) wird dazu verwendet, den Zählwert N des Zählers 72 abzutasten. Die Drehzahlfehlerdatenbildungsschaltung 70 erzeugt Drehzahlfehlerdaten DS, die Zählwerte N1, N2, N3,... umfassen, die sequentiell abgetastet werden, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist.
Ein Ausgangssignal der Drehzahlfehlerdatenbildungsschaltung 70 ist mit einem Eingang eines Addiergliedes oder Addierschaltung 90 über eine Serienschaltung aus einer Differenzierschaltung 74, einer ersten Multiplizierschaltung 75 und der Filterschaltung 10, und der andere Eingang des Addierers 90 über eine zweite Multiplizierschaltung 76 gekoppelt. Die Differenzierschaltung 74 differenziert die Drehzahlfehlerdaten DS, um diese in Winkelbeschleunigungsfehlerdaten umzusetzen. Es sei darauf hingewiesen, daß die DC-Komponente der Drehzahlfehlerdaten DS entfernt wird, wenn sie in der Differenzierschaltung 74 differenziert werden, und die Winkelbeschleunigungsfehlerdaten nur eine AC-Komponente besitzen, die keine DC-Komponente besitzt. Der erste Multiplizierer 75 besitzt einen vorgegebenen ersten Multiplikationsfaktor K0 und multipliziert die Winkelbeschleunigungsfehlerdaten mit dem ersten Multiplikationsfaktor, um eine Wichtung der übermittelten Daten bereitzustellen. Die multiplizierten Winkelbeschleunigungsfehlerdaten werden von der ersten Multiplizierschaltung 75 zur Filterschaltung 10 geliefert. Die Filterschaltung 10 entfernt die 30 Hz-Komponente und ihre höheren Harmonischen, welche den empfangenen Daten überlagert sein können, in einer Weise, die oben mit Hilfe von Fig. 1 beschrieben wurde. Die zweite Multiplizierschaltung 76 besitzt einen vorgegebenen zweiten Multiplikationsfaktor K1 und multipliziert die Drehzahlfehlerdaten DS mit dem zweiten Multiplikationsfaktor K1, um eine Wichtung der übermittelten Daten bereitzustellen. Die Schleife, die den zweiten Multiplizierer 76 umfaßt, ist wirksam, um eine DC-Komponente, welche eine Soll- oder Referenzmotordrehzahl darstellt, die zur Regelung des Trommelmotors 50 erforderlich ist, zu übermitteln.
Die Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 80 ist schematisch dargestellt und besitzt eine Steuerschaltung 81, die so geschaltet ist, daß sie einen Zähler 82 steuert. Die Steuerschaltung 81 entwickelt ein Abtastbefehlssignal (SC-Signal) an der Vorderflanke eines jeder der PG-Impulse, die zu ihr vom zweiten Kopf 63 geliefert werden. Ein vertikales Synchronisationssignal VP, welches in Fig. 6(a) gezeigt ist, wird an einen Anschluß 83 angelegt, um den Zähler 82 zu veranlassen, seinen Zählwert zu löschen und mit der Zählung von Taktimpulsen CK zu beginnen, die mit einer vorgegebenen Frequenz von Beispiel 1 MHz erzeugt werden. Das Abtastbefehlssignal (SC) wird von der Steuerschaltung 81 angelegt, um den Zählwert M des Zählers 82 abzutasten. Die Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 80 erzeugt Phasenfehlerdaten DP, welche Zählwerte M1, M2, ... aufweisen, die in einer sequentiellen Art, wie in Fig. 6(c) gezeigt ist, abgetastet werden.
Ein Ausgangssignal der Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 80 ist mit einem weiteren Eingang des Addierglieds 90 über eine dritte Multiplizierschaltung 84 gekoppelt und ist mit einem weiteren Eingang des Addierglieds 90 über eine Serienschaltung einer Integrierschaltung 85 und einer vierten Multiplizierschaltung 86 verbunden. Die dritte Multiplizierschaltung 84 besitzt einen vorgegebenen dritten Multiplikationsfaktor K2 und multipliziert die Phasenfehlerdaten DP mit dem dritten Multiplikationsfaktor K2, um eine Wichtung für die übermittelten Daten bereitzustellen. Die Integratierschaltung 85 integriert die Phasenfehlerdaten DP. Die vierte Multiplizierschaltung 86 besitzt einen vorgegebenen vierten Multiplikationsfaktor K3 und sie multipliziert die integrierten Daten mit dem vierten Multiplikationsfaktor K3, um den Verstärkungsfaktor der Phasenhilfsschleife für Niederfrequenz-Bandkomponenten anzuheben.
Das Addierglied 90 addiert die Daten, die von der Filterschaltung 10 und von der zweiten, dritten und vierten Multiplizierschaltung 76, 84 und 86 geliefert werden. Die summierten oder addierten Daten werden vom Addierglied 90 zu einem Digital-Analog-Umsetzer (D/A) 92 geliefert, der diese in ein entsprechendes analoges Steuersignal umsetzt. Dieses Steuersignal wird an eine Ansteuerverstärkerschaltung 94 angelegt, welche damit die Drehzahl und Phase der Umdrehung des Trommelmotors 50 steuert.
Beim dargestellten Gerät wird der erste, zweite, dritte und vierte Multiplikationsfaktor K0, K1, K2 und K3 gemäß der Beziehung K0> K1> K2> K3 eingestellt, damit das Motorumdrehungsregelgerät schneller auf einen Drehzahlfehler als auf einen Phasenfehler reagiert.
Im dargestellten Gerät werden die Drehzahlfehlerdaten DS differenziert, so daß ihre DC-Komponente entfernt wird, bevor die Daten in der Filterschaltung 10 verarbeitet werden, so daß die Filterschaltung 10 nur die AC-Komponente handhaben kann. Dies ermöglicht es dem Umdrehungsregelgerät, nur die Komponente zu entfernen, die sich auf die aktuellen Schwankungen der Umdrehung des Ansteuermotors 50 bezieht. Dieser Effekt wird durch die erste Multiplizierschaltung 75 verbessert, die den größten Multiplikationsfaktor K0 besitzt. Außerdem wird die DC-Komponente, die durch eine Halteeinrichtung im Zähler 72 erzeugt wird, die einen Sollwert oder eine Referenzmotordrehzahl darstellt, die erforderlich ist, den Trommelmotor zu steuern, über die zweite Multiplizierschaltung 76 zum Addierglied 90 übermittelt.
Obwohl dieses Gerät in Verbindung mit einer digitalen Hilfsschaltung beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß dieses ebenso für analoge Hilfsschaltungen anwendbar ist, wobei in diesem Fall die Verzögerungsschaltung 38 (Fig. 1) als ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD) verwendet werden kann.
Mit diesem Gerät ist es möglich, Fehler, die in die Motorumdrehungshilfssteuerung aufgrund von Motorumdrehungsschwankungen eingeführt werden, durch einen einfachen Schaltungsaufbau zu beseitigen. Außerdem ist es möglich, überlagertes Rauschen und seine höheren Harmonischen zu handhaben, wobei lediglich Kammfilter verwendet werden, die einen hohen Qualitätsfaktor oder "Q" haben. Dies ist wirksam, um eine Niederfrequenz-Bandphasenverschiebung zu vermeiden und eine stabile und genaue Motorumdrehungssteuerung zu erzielen.
Fig. 7 zeigt ein zweites Motorumdrehungsregelgerät, das die Erfindung verkörpert. Das Gerät besitzt Drehzahlhilfs- und Phasenhilfsschleifen zum Steuern der Umdrehung eines Trommelmotors 150 in einer Weise, daß eine Trommel (nicht gezeigt) mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird. Das Gerät besitzt einen Motorumdrehungssensor 160, der einen Frequenzgenerator oder Impulsgenerator 161 besitzt, der in Verbindung mit dem Trommelmotor 150 betreibbar ist, sowie einen ersten und zweiten Kopf 162 und 163, die in der Nähe des Umfangs des Generators 161 angeordnet sind, um Signale zu erzeugen, welche die Drehzahl und Phase der Umdrehung des Trommelmotors 150 anzeigen. Der erste Kopf 162 entwickelt eine Serie von Impulsen FG mit einer Frequenz entsprechend der Drehzahl des Trommelmotors 150, beispielsweise drei Impulse für eine Umdrehung des Trommelmotors 150, wie durch die Schwingungsform (a) in Fig. 2 gezeigt ist. Der zweite Kopf 163 entwickelt eine Serie von Impulsen PG, die jeweils 360 Umdrehungsgraden des Trommelmotors 150 entsprechen, wie durch die Schwingungsform (b) in Fig. 6 gezeigt ist. Die Impulse FG werden vom ersten Kopf 162 zu einer Drehzahlfehlerdatenbildungsschaltung 170 geliefert, die einen Teil der Drehzahlhilfsschleife bildet. Die Impulse PG werden vom zweiten Kopf 163 zu einer Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 180 geliefert, die einen Teil der Phasenhilfsschleife bildet.
Die Drehzahlfehlerbildungsschaltung 170 ist schematisch gezeigt und enthält eine Steuerschaltung 171, die geschaltet ist, um einen Drehzahlfehlerzähler 172 zu steuern. Die Steuerschaltung 171 entwickelt ein Reset/Start-Befehlssignal (RSC) an ihrer Vorderflanke eines jeden der Impulse FG und ein Abtastbefehlssignal (SC) an der Hinterflanke eines jeden der Impulse FG. Beim Auftreten eines solchen Reset/Start-Befehlssignals (RSC) löscht der Drehzahlfehlerzähler 172 seinen Zählwert und beginnt mit der Zählung von Taktimpulsen CK, die mit einer vorgegebenen Frequenz von beispielsweise 1 MHz erzeugt werden. Das Abtastbefehlssignal (SC) wird dazu verwendet, um den Zählwert des Drehzahlfehlerzählers 172 abzutasten. Die Drehzahlfehlerdatenbildungsschaltung 170 erzeugt Drehzahlfehlerdaten DS, welche die Zählwerte N1, N2, N3, ... aufweisen, die sequentiell abgetastet werden, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist.
Ein Ausgang der Drehzahlfehlerdatenbildungsschaltung 170 ist mit einem Eingang eines Addierers 200 über eine erste Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 174 gekoppelt, welche in Form einer Multiplizierschaltung ausgebildet sein kann, die einen vorgegebenen Multiplikationsfaktor K4 besitzt. Die erste Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 174 multipliziert die Drehzahlfehlerdaten DS mit dem Multiplikationsfaktor K4, um eine Wichtung für die Daten, die übermittelt wurden, bereitzustellen.
Die Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 180 ist schematisch dargestellt und besitzt eine Steuerschaltung 181, die so geschaltet ist, daß sie einen Phasenfehlerzähler 182 steuert. Die Steuerschaltung 181 entwickelt ein Abtastbefehlssignal (SC) an der Vorderflanke eines jeden der Impulse PG, die zu ihr vom zweiten Kopf 163 geliefert werden. Ein vertikales Synchronisationssignal VP wird an einen Anschluß 183 angelegt, um den Phasenfehlerzähler 182 zu veranlassen, seinen Zählwert zu löschen und mit der Zählung von Taktimpulsen CK zu beginnen, die mit einer bestimmten Frequenz von beispielsweise 1 MHz erzeugt werden. Das Abtastbefehlssignal (SC) wird von der Steuerschaltung 181 geliefert, um den Zählwert M des Phasenfehlerzählers 182 abzutasten. Die Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 180 erzeugt Phasenfehlerdaten DP, die die Zählwerte M1, M2, ... besitzen, die sequentiell abgetastet werden, wie in Fig. 6(c) gezeigt ist.
Der Ausgang der Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 180 ist über eine Datenmodifikationsschaltung 190 mit einer zweiten Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 198 und von dort aus mit einem anderen Eingang des Addierers 200 gekoppelt. Die zweite Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 198 kann die Form einer Multiplizierschaltung aufweisen, die einen vorgegebenen Multiplikationsfaktor K5 besitzt, um eine Wichtung für die übermittelten Daten bereitzustellen. Ein Computer 210 kann die Verstärkungsfaktoren K4 und K5 auf der Basis der Daten ändern, die ihm von einem externen Betätigungsorgan 212 eingegeben werden.
Die Datenmodifikationsschaltung 190 besitzt ein Addierglied 191, der einen Eingang für die Phasenfehlerdaten bildungsschaltung 180 besitzt. Das Addierglied 191 besitzt einen Ausgang, der mit einem Eingang eines UND-Glieds 192 verbunden ist, dessen anderer Eingang mit einem Anschluß 193 verbunden ist, an den ein Signal, welches einen Code FOH hat, welches als "11110000" dargestellt wird, angelegt wird. Der Ausgang des Addierglieds 191 ist außerdem mit einem Eingang eines Subtrahierglieds 194 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des UND-Glieds 192 verbunden ist. Der Ausgang des Subtrahierglieds 194 ist über eine Verzögerungsschaltung 195 mit dem anderen Eingang des Addierglieds 191 verbunden. Der Ausgang des UND-Glieds 192 ist mit der zweiten Verstärkungssteuerschaltung 198 verbunden.
Das Addierglied 200 addiert die Daten, die zu ihm von der ersten und zweiten Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 174 und 198 geliefert werden. Die summierten oder addierten Daten werden vom Addierglied 200 zu einem Digital-Analog-Umsetzer (D/A) 202 geliefert, der diese in ein entsprechendes analoges Steuersignal umsetzt. Dieses Signal wird dazu verwendet, eine Verstärkungsschaltung 204 anzusteuern, um dadurch die Drehzahl und Phase des Trommelmotors 150 zu steuern.
Es wird nun die Wirkungsweise der Datenmodifikationsschaltung 190 beschrieben. Aus Vereinfachungsgründen dieser Erklärung wird zuerst angenommen, daß der Ausgang der Phasenfehlerdatenbildungsschaltung 180 unmittelbar mit der zweiten Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 198 verbunden ist, wobei die Datenmodifikationsschaltung 190 entfernt ist. Die erste Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 174 multipliziert die Drehzahlfehlerdaten DS mit dem Multiplikationsfaktor K4 und erzeugt Daten, die als K4 x DS darstellbar sind. Die zweite Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 198 multipliziert die Phasenfehlerdaten DP mit dem Multipllkationsfaktor K5 und erzeugt Daten, die durch K5 x DP darstellbar sind. Das Addierglied 200 addiert die Daten K4 x DS mit den Daten K5 x DP. Wenn man nun annimmt, daß sowohl die Drehzahlfehlerdaten DS als auch die Phasenfehlerdaten DP 8-Bit-Daten sind und daß der Multiplikationsfaktor K4 auf ungefähr 1 und der Multiplikationsfaktor KS auf 2&supmin;&sup4; eingestellt ist, können die ausgegebenen Daten vom Addierglied 200 so dargestellt werden:
K4 x DS + K5 x DP = DS + 2&supmin;&sup4; x DP
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, in welcher die Abkürzungen "MSB" und "LSB" das höchstwertigste Bit bzw. das niederwertigste Bit darstellen, sind die Daten 2&supmin;&sup4; x DP äquivalent den Phasenfehlerdaten DP, die um 4 Bits in Richtung auf die untere Bit-Seite verschoben sind, und folglich sind die addierten Daten DS/2&supmin;&sup4; x DP 12-Bitdaten. Die addierten Daten werden zu einem D/A-Umsetzer 202 geliefert. Es ist vorteilhaft, wenn der D/A-Umsetzer 202 ein 8-Bit-Umsetzer in Hinblick auf Kostenerwägungen ist. Ein solcher 8-Bit-D/A-Umsetzer setzt die oberen 8-Bits von digitalen Daten in eine analoge Form um, während er die anderen unteren vier Datenbits wegläßt. Diese Betriebsart jedoch liefert ein Rauschen in das Steuersignal, wodurch die Motorumdrehungssteuergenauigkeit vermindert wird, sie vergrößert Tonhöhenschwankungen, und sie übt entgegengesetzte Einflüsse auf das Signal aus, insbesondere in seinem unteren Frequenzband. Obwohl es möglich ist, dieses Problem durch Verwendung eines 13-Bit-D/A-Umsetzers zu lösen, ist ein solcher Umsetzer zu teuer, wenn er bei einem solchen Gerät verwendet wird.
Die Datenmodifikationsschaltung 190 liefert eine elegante Lösung, die obigen Probleme zu überwinden. Das UND- Glied 192 ist offen, um die Daten vom Addierglied 191 zur zweiten Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 198 zu liefern, wenn sie ein logisches 1-Signal an ihrem anderen Eingang erhält, an dem das FOH-Code-Signal "11110000" angelegt wird. Daher übermittelt das UND-Glied 192 die oberen vier Datenbits der 8-Bit-Phasenfehlerdaten DP zur zweiten Verstärkungsfaktorsteuerschaltung 198 und außerdem zum Subtrahierglied 194, welches die oberen vier Datenbits von den 8-Bit-Phasenfehlerdaten DP subtrahiert, die zu ihm vom Addierglied 191 geliefert werden. Als Folge davon entwickelt das Subtrahierglied 194 ein Signal, welches die unteren vier Datenbits darstellt. Die unteren vier Datenbits werden zur Verzögerungsschaltung 195 geliefert, welche eine vorgegebene Zeitverzögerung in bezug auf das Signal bereitstellt, welches zu ihr vom Subtrahierglied 194 geliefert wird, wobei die vorgegebene Zeitverzögerung einem Abtastintervall entspricht, bei dem die Zählwerte M1, M2, ... abgetastet werden, wie in Fig. 6(c) gezeigt ist. Die Verzögerungsschaltung 195 kann einen Speicher verwenden, ein Acht-Bit-Schieberegister oder dergleichen, die in der Lage sind, die unteren vier Datenbits eine Zeitlang zu verzögern, die dem Zeitintervall entspricht, bei dem die Zählwerte M1, M2, ... abgetastet werden, wie in Fig. 6(c) gezeigt ist. Das Addierglied 191 addiert die unteren vier Datenbits der vorher abgetasteten Phasenfehlerdaten DP zu den unteren vier Datenbits der vorher abgetasteten Phasenfehlerdaten DP in einer Weise, daß eine 1 zur Stelle an der vierten Bitposition vom höchstwertigsten Bit (MSB) der Phasenfehlerdaten DP addiert wird. Die addierten Daten werden über das Subtrahierglied 194 und die Verzögerungsschaltung 195 wieder zum Addierglied 191 geliefert. Der Betrieb wird wiederholt, so daß das Addierglied 191 die unteren vier Datenbits anhäuft.
Wenn die unteren vier Datenbits angehäuft sind, wird eine 1 zur Stelle in der vierten Bitposition vom höchstwertigsten Bit (MSB) der Phasenfehlerdaten DP addiert, d.h., an der niederwertigsten Bitposition der oberen vier Datenbits, die von dem UND-Glied 192 erhalten werden. Die oberen vier Datenbits werden zur zweiten Verstärkungssteuerschaltung 198 geliefert.
Fig. 9 zeigt eine modifizierte Form der Datenmodifikationsschaltung, die für allgemeinere Zwecke verwendet werden kann. Diese Modifikation ist zweckmäßig, um die unteren Datenbits von a-Bitfehlerdaten zu kompensieren, die in die Datenmodifikationsschaltung eingegeben werden, wobei die oberen Datenbits zu einem D/A-Umsetzer 300 geliefert werden, der eine Verarbeitungskapazität gleich einer wirksamen Anzahl b von Bits hat, die kleiner ist als die Anzahl a der Bits der Fehlerdaten.
Gemäß Fig. 9 besitzt die Datenmodifikationsschaltung, die durch das Bezugszeichen 290 bezeichnet ist, ein Addierglied 291, welches einen Eingang besitzt, zu dem a-Bitdaten D geliefert werden. Das Addierglied 291 besitzt einen Ausgang, der mit einem Eingang eines UND-Glieds 292 verbunden ist, welches einen zweiten Eingang besitzt, der mit einem Anschluß 293 verbunden ist, zu dem ein Signal S, welches einen Code besitzt, angelegt wird, um die oberen Datenbits (b-Bits) aus den eingegebenen a-Bitdaten D zu extrahieren. Der Ausgang des Addierglieds 291 ist außerdem mit einem Eingang eines Subtrahierglieds 294 verbunden, das einen zweiten Eingang besitzt, der mit einem Ausgang des UND-Glieds 292 verbunden ist. Ein Ausgang des Subtrahierglieds 294 ist über eine Verzögerungsschaltung 295 mit einem anderen Eingang des Addierglieds 291 verbunden. Der Ausgang des UND-Glieds 292 ist mit dem D/A-Umsetzer 300 verbunden, welcher ein b-Bitdigitalsignal in ein entsprechendes analoges Signal umsetzt, welches dazu verwendet wird, einen Motor 150 zu steuern.
Das UND-Glied 292 ist offen, um die Daten vom Addierglied 291 zum D/A-Umsetzer 300 zu übermitteln, wenn es ein logisches 1-Signal am zweiten Eingang 293 empfängt, an dem das Codesignal S angelegt ist. Daher übermittelt das UND- Glied 292 die oberen b-Datenbits der a-Bitdaten D zum D/A-Umsetzer 300 und ebenfalls zum Subtrahierglied 294, welches die oberen b-Datenbits von den a-Bitdaten D subtrahiert, die zu ihm vom Addierer 291 geliefert werden. Als Folge davon entwickelt das Subtrahierglied 294 ein Signal, welches die unteren c-Datenbits (a-b) darstellt. Die unteren c-Datenbits werden zur Verzögerungsschaltung 295 geliefert, die eine bestimmte Zeitverzögerung in bezug auf das Signal bereitstellt, welches zu ihr vom Subtrahierglied 294 geliefert wird, wobei die vorgegebene Zeitverzögerung einem Abtastintervall entspricht, in welchem die Daten D gebildet werden. Die Verzögerungsschaltung 295 kann einen Speicher, ein Schieberegister oder dergleichen aufweisen, die in der Lage sind, die unteren c Datenbits um eine Zeit zu verzögern, die einem Abtastintervall entspricht. Das Addierglied 291 addiert die unteren c Datenbits der vorher abgetasteten Daten D zu den unteren c Datenbits der vorherabgetasteten Daten D in einer ähnlichen Weise wie dies mit Hilfe von Fig. 7 beschrieben wurde. Die addierten Daten werden über den Subtrahierer 294 und die Verzögerungsschaltung 295 geliefert und wieder an das Addierglied 291 angelegt. Dieser Betrieb wird wiederholt, so daß das Addierglied 291 die unteren c Datenbits anhäuft. Wenn die unteren c Datenbits angehäuft sind, wird eine 1 zu der Stelle an der niederwertigsten Bitposition der oberen b Datenbits addiert. Die oberen b Datenbits werden zum D/A-Umsetzer 300 geliefert, wo sie in eine analoge Form umgesetzt werden, um den Motor 150 zu steuern. Es wird daher deutlich, daß das Gerät in der Lage ist, die Motorumdrehungsregelgenauigkeit zu verbessern.
Fig. 10 zeigt ein drittes Hilfssteuergerät, welches die Erfindung verkörpert. Das Gerät nach Fig. 10 ist im wesentlichen das gleiche wie das in Fig. 5 gezeigte und dort beschriebene Gerät, mit der Ausnahme, daß eine Datenmodulationsschaltung DMC in jeder der Schaltungen zum Addierglied 90 vorgesehen ist, und mit der Ausnahme, daß die Kammfilterschaltung (in Fig. 10 mit 10a bezeichnet) einen anderen Aufbau besitzt. Somit sind Teile in Fig. 10, die denen in Fig. 5 gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Datenmodulationsschaltung 320 in Reihe zwischen der zweiten Multiplizierschaltung 76 und dem Addierglied 90 geschaltet. Die Datenmodulationsschaltung 320 ist in etwa die gleiche wie die Datenmodulation 290, die in Fig. 9 gezeigt und dort beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß das Codesignal an den anderen Eingang 293 des UND-Glieds 292 angelegt wird. Das Codesignal FCH, welches abhängig ist vom Multiplikationsfaktor K1, wird in einer Weise ausgewählt, daß es dem D/A-Umsetzer 92 erlaubt wird, die Eingangsdigitaldaten in eine analoge Form umzusetzen, ohne irgendeinen Teil der digitalen Daten auszulassen, wie dies mit Hilfe von Fig. 7 und 9 beschrieben wurde. Beispielsweise kann das Codesignal FCH "11111100" sein, wenn der Multiplikationsfaktor K1 gleich 2&supmin;² ist. Eine Datenmodulationsschaltung 340 ist in Reihe zwischen der zweiten Multiplizierschaltung 84 und dem Addierglied 90 vorgesehen. Die Datenmodulationsschaltung 340 ist im wesentlichen die gleiche wie die Datenmodulationsschaltung 290, die in Fig. 9 gezeigt und dort beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß das Codesignal an den anderen Eingang 293 des UND-Glieds 292 angelegt wird. Das Codesignal FφH, welches vom Multiplikationsfaktor K2 abhängig ist, wird in einer Weise ausgewählt, daß es dem D/A-Umsetzer 92 ermöglicht wird, die Eingangsdigitaldaten in eine analoge Form umzusetzen, ohne irgendeinen Teil der digitalen Daten auszulassen, wie dies mit Hilfe von Fig. 7 und 9 beschrieben wurde. Beispielsweise kann das Codesignal FΦH "11110000" sein, wenn der Multiplikationsfaktor K2 gleich 2&supmin;&sup4; ist. Eine Datenmodulationsschaltung 360 ist in Reihe zwischen der zweiten Multiplizierschaltung 86 und dem Addierglied 90 geschaltet. Die Datenmodulationsschaltung 360 ist im wesentlichen die gleiche wie die Datenmodulationsschaltung 290, die in Fig. 9 gezeigt und dort beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß das Codesignal an den anderen Eingang 293 des UND- Glieds 292 angelegt wird. Das Codesignal CφH, welches abhängig ist vom Multiplikationsfaktor K3, wird in einer Weise ausgewählt, daß es dem D/A-Umsetzer 92 ermöglicht wird, die Eingangsdigitaldaten in eine analoge Form umzusetzen, ohne irgendeinen Teil der digitalen Daten auszulassen, wie dies mit Hilfe von Fig. 7 und 9 beschrieben wurde. Beispielsweise kann das Codesignal CφH "11000000" sein, wenn der Multiplikationsfaktor K3 gleich 2&supmin;&sup6; ist.
Die Kammfilterschaltung 10a ist ausführlich in Fig. 11 dargestellt. Die Kammfilterschaltung 10a ist in etwa die gleiche wie die Kammfilterschaltung 10, die in Fig. 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß eine Datenmodifikationsschaltung 41 am Ausgang des Multiplizierers 40 angeschaltet ist. Die Datenmodifikationsschaltung 41 ist im wesentlichen die gleiche wie die Datenmodifikationsschaltung 290, die in Fig. 9 gezeigt und dort beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß das Codesignal an den anderen Eingang 293 des UND- Glieds 292 angelegt wird. Das Codesignal, welches abhängig vom Multiplikationsfaktor K ist, wird in einer Weise ausgewählt, daß es dem D/A-Umsetzer ermöglicht wird, die Eingangsdigitaldaten in eine analoge Form umzusetzen, ohne irgendeinen Teil der digitalen Daten auszulassen, wie dies mit Hilfe von Fig. 7 und 9 beschrieben wurde.

Claims

1. Gerät zur Regelung der Umdrehung eines Motors, wobei das Gerät aufweist:

einen Sensor (60; 160), der auf die Drehzahl und Phase des Motors anspricht, um Drehzahl- bzw. Phasensignale (FG, PG) zu erzeugen, die die abgetastete Drehzahl bzw. Phase des Motors anzeigen;

einen ersten Signalprozessor (70; 170) zur Verarbeitung des Drehzahlsignals (FG), um ein digitales Drehzahlfehlersignal (DS) bereitzustellen, welches aufeinanderfolgende digitale Signalbereiche (N1, N2, usw.) umfaßt, wobei jeder eine vorgegebene Anzahl von Bits besitzt und einen Drehzahlfehler zwischen der abgetasteten Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl darstellt;

einen zweiten Signalprozessor (80; 180) zur Verarbeitung des Phasensignals (PG), um ein digitales Phasenfehlersignal (DP) bereitzustellen, welches aufeinanderfolgende digitale Signalbereiche (M1, M2, usw.) umfaßt, wobei jeder eine vorgegebene Anzahl von Bits besitzt und einen Phasenfehler zwischen der abgetasteten Motorumdrehungsphase und einer Soll-Motorumdrehungsphase darstellt;

eine Datenmodifikationsschaltung (340; 190), die mit dem zweiten Signalprozessor (80; 180) verbunden ist, um jeden der aufeinanderfolgenden digitalen Phasenfehlersignalbereiche in einen ersten digitalen Signalbereich zu unterteilen, der obere Datenbits hat, und einen zweiten digitalen Signalbereich, der die verbleibenden unteren Datenbits hat, wobei die Datenmodifikationsschaltung (340; 190) eine Einrichtung (191) zum Addieren des zweiten digitalen Signalbereichs zum nächsten der aufeinanderfolgenden digitalen Fehlersignalbereiche aufweist;

eine Addierschaltung (90; 200) zum Addieren des digitalen Drehzahlfehlersignals (DS) vom ersten Signalprozessor (70; 170) mit den ersten digitalen Signalbereichen von der Datenmodifikationsschaltung (340; 190), um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen;

eine Verstärkungssteuerschaltung (76, 84; 174, 198) zum Multiplizieren des digitalen Drehzahlfehlersignals (DS), bevor es zur Addierschaltung (90; 200) geliefert wird, mit einem ersten Wert (K1; K4), und zum Multiplizieren des ersten digitalen Signalbereichs, bevor er zur Addierschaltung (90; 200) geliefert wird, mit einem zweiten Wert (K2; K5), der kleiner ist als der erste Wert (K1; K4); und

einen Digital-Analog-Umsetzer (92; 202) zur Umsetzung des digitalen Ausgangssignals von der Addierschaltung (90; 200) in ein entsprechendes analoges Signal, welches dazu verwendet wird, die Motorumdrehung zu steuern.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Datenmodifikationsschaltung (190) ein UND-Glied (192) aufweist, das einen Eingang besitzt, der mit dem zweiten Signalprozessor (180) verbunden ist, und einen weiteren Eingang, der mit einer Quelle eines Codesignals (FOH) verbunden ist, um das UND- Glied (192) zu öffnen, um den ersten digitalen Signalbereich, der die oberen Datenbits besitzt, zur Verstärkungssteuerschaltung (198) zu übermitteln, und eine Einrichtung (194) zur Subtrahierung des ersten digitalen Signalbereichs vom digitalen Phasenfehlersignalbereich, um den zweiten digitalen Signalbereich zu erzeugen, der die unteren Datenbits besitzt.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei die Datenmodifikationsschaltung (190) eine Verzögerungsschaltung (195) zur Verzögerung des zweiten digitalen Signalbereichs um eine vorgegebene Zeit aufweist, und wobei die Addiereinrichtung (191) der Datenmodifikationsschaltung ein Addierglied (191) umfaßt, das einen Eingang hat, der mit dem zweiten Signalprozessor (180) verbunden ist, und einen weiteren Eingang, der mit der Verzögerungsschaltung (195) verbunden ist, um den zweiten digitalen Signalbereich mit dem nächsten digitalen Fehlersignalbereich zu addieren, wobei das Addierglied einen Ausgang besitzt, der mit dem einen Eingang des UND-Glieds (192) verbunden ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, welches eine Einrichtung (74) besitzt, die mit dem ersten Signalprozessor (70) verbunden ist, um eine Wechselstromkomponente aus dem digitalen Drehzahlfehlersignal zu extrahieren, und eine Kammfilterschaltung (10a), die zwischen der Wechselstromkomponenten-Extrahiereinrichtung (74) und dem Addierglied (90) angeordnet ist, um eine Motordrehzalkomponente, die dem Drehzahlsignal mit einer Umdrehungsfrequenz des Motors und deren höheren Harmonischen überlagert sein kann, aus der Wechselstromkomponente herauszufiltern, um ein gefiltertes Signal bereitzustellen, und wobei das Addierglied (90) tätig ist, das digitale Drehzahlfehlersignal (DS) vom ersten Signalprozessor (70), den ersten digitalen Signalbereich von der Datenmodifikationsschaltung (340) und das gefilterte Signal von der Kammfilterschaltung (10a) zu addieren, um das digitale Ausgangssignal bereitzustellen.

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei die Kammfilterschaltung (10a) einen Eingangsanschluß (12), der mit der Wechselstromkomponenten-Extrahlereinrichtung (74) verbunden ist, einen Ausgangsanschluß (14), der mit dem Addierglied (90) verbunden ist, mehrere Primär-Tiefpaßfilter (30A bis 30F) und eine Schalteinrichtung (22, 24) aufweist, um verschiedene der Primär-Tiefpaßfilter (30A, 30F) zwischen dem Eingangs- und Ausgangsanschluß (12, 14) in einer vorgegebenen Folge bei einer vorgegebenen Zahl von Umdrehungsgraden des Motors zu verbinden.