Informations- und Kommunikationstechnik

Kopftrommel-Servokreis

Die Ankerspulen des Motors sind festmontiert und drehen sich nicht. Angetrieben werden ringförmige Permanentmagnete. Mit dieser Antriebstechnik kann auf Schleifkontakte verzichtet werden. Die Motoren arbeiten nach dem Drehstromprinzip mit zeitlich versetzter Ansteuerung der einzelnen Spulengruppen. Im Speziellen kann die Ansteuerung wie bei Schrittschaltmotoren erfolgen.

Das nebenstehende Bild erklärt die Ansteuerung nach dem Prinzip einer Schrittschaltung mit Gleichspannungsimpulsen. Vorhanden sind drei Ankerspulensätze, die jeweils ein rechtwinkliges Kreuz bilden. Die vier Teilspulen eines Satzes sind elektrisch und magnetisch in Reihe geschaltet. Die drei Spulensätze sind zueinander um 30° versetzt.

Jede Spulengruppe erhält nacheinander einen Stromimpuls und dreht sich aus dem Bereich der höchsten Magnetfeldstärke heraus. Nach einem Dreier-Impulspaket hat der Motor eine viertel Umdrehung ausgeführt. Durch die Massenträgheit des Ankers wird der Rundlauf gewährleistet.

Die folgenden Skizzen zeigen die Erzeugung der FG- und PG-Signale beim Blaupunkt RTV 301. Der Rotor setzt sich aus drei vielfach unterteilten Permanentmagnetringen zusammen. Die nach innen gerichteten Magnetpole bilden den Rotor der Kopftrommel. Auf diesen Rotor aufgesetzt sind zwei konzentrische Magnetringe. Der äußere Ring beeinflusst das Hall-IC1, der innere Ring das Hall-IC2. Im äußeren Ring ist noch ein kleiner zusätzlicher Magnet integriert. Er ist für das PG-Signal zuständig. Die Hall-ICs liefern trapezförmige Ausgangssignale. Durch den PG-Magnet ist pro Umlauf eine der Signalflanken mit einer kleinen Störung versehen.

Die Hall-IC-Signale werden von einer Auswertschaltung aufgearbeitet und stehen als FG- und PG-Signale am IC-Ausgang Pin 19 und Pin 20 zur Verfügung.

Im IC 2005 des Blaupunkt-Videorekorders werden die Trapezsignale der Hall-IC's in ein sogenanntes 8-Bit-Wort umgewandelt. Durch geeignete logische Gatter im Position Signal Prozess Block werden daraus dann die Steuersignale Q1, Q2, Q3 für die Kopftrommelspulen erzeugt.

digitale Impulsformung

Für eine funktionierende Regelkreisschaltung bedarf es eines Soll-Istwert-Vergleichs. Daraus wird die Regelgröße gewonnen. Voraussetzung für eine Regelschaltung ist die immer bestehende Regeldifferenz als bleibender - wenn auch sehr kleiner - Restfehler.

Als Sollwert bei der Signalaufnahme dienen die zeitlich sehr präzisen senderseitig bereitgestellten Bildwechselimpulse. Im Gerät werden sie zum Vertikalsynchronimpuls aufbereitet. Bei der Wiedergabe vom Band ist dieser Impuls nicht vorhanden. Die CTL-Spur-Impulse können ebenfalls nicht als Sollwertgröße dienen, denn ihr zeitliches Auftreten ist von den zu regelnden mechanischen Größen abhängig. Man bedient sich dann des frei schwingenden 4,43 MHz Quarzoszillators für den Farbhilfsträger. Wird diese Frequenz auf 50 Hz herabgeteilt, so ist der Teilungsfehler vernachlässigbar gering.

Die Regelung der Servokreise setzt sich aus dem Regelkreis für die Geschwindigkeit und dem Phasenregelkreis zusammen. Zur Geschwindigkeitsregelung des Kopftrommelmotors werden die FG-Signale als Istwert benutzt. Das Sollsignal liefert ein Latch-Pulsgenerator. Mithilfe eines digitalen Trapezoidgenerators werden pulsweitenmodulierte Regelsignale erzeugt. Ein nachgeschalteter Tiefpass als Integrierer erzeugt die Regelgleichspannung.

Das folgende Diagramm zeigt die Signalaufbereitung für den Phasenregelkreis im Blaupunkt Videorekorder. Der Phasenregelkreis erhält seinen Sollwert vom Vertikalsynchronsignal oder vom herabgeteilten Quarzoszillator. Der Istwert wird aus dem FG-Signal durch Triggern vom PG-Signal gewonnen.

Das FG-Signal wird hier in einem 1:3 Teiler herabgeteilt. Das 50-Hz-Ausgangssignal startet einen Monomultivibrator. Nur seine Anstiegsflanke wird benötigt. Bei einstellbarer Schwellspannung wird vom MM-Baustein ein T-Flipflop getaktet, das dann symmetrische Rechteckimpulse mit einer Frequenz von 25 Hz erzeugt. Dieses T-FF muss auf den richtigen Videokopf getriggert werden. Das PG-Signal kann dazu entweder als Set- oder Reset-Signal für das T-FF verwendet werden. Mithilfe des PG-Shift-Abgleichs wird die Schwellspannung so eingestellt, dass die Kopfumschaltung 6,5±1 Zeilen vor dem Bildwechselimpuls erfolgt ist.

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