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Patent Searching and Data


Title:
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REGULATING SIGNALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/019350
Kind Code:
A1
Abstract:
When optical sensor signals in particular are evaluated, accurate determination of useful signal levels is often essential. For example, marks of different width are located on the rotor of a head drum motor, and the narrow markings produce sensor signals with a small peak value and the broad marks produce signals with a large peak value. The former signals are used to commute the head drum motor and the latter signals for reversing the magnetic heads of a video recorder. It is not always possible to distinguish between the different amplitudes of the signals because of tolerances of the marks and of the components of the evaluation circuit. The invention provides a control circuit which maintains the mean of the peak values of selected signal components constant. Video recorders, CD players, general regulation of signal components.

Inventors:
GLEIM GUENTER (DE)
ROTHERMEL ALBRECHT (DE)
ROTHERMEL KARIN (DE)
Application Number:
PCT/EP1991/000937
Publication Date:
December 12, 1991
Filing Date:
May 21, 1991
Export Citation:
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Assignee:
THOMSON BRANDT GMBH (DE)
International Classes:
G01D3/028; G11B15/14; H03G3/20; H03G3/30; H03K5/08; H03K17/94; (IPC1-7): H03G3/30
Foreign References:
DE2846207A11980-05-08
US4479057A1984-10-23
EP0211415A21987-02-25
Attorney, Agent or Firm:
DEUTSCHE THOMSON-BRANDT GMBH (G�ttinger Chaussee 76, Hannover, DE)
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Claims:
1. E___i_D____D__E£i£_l≤ Schaltungsanordnung zur Regelung von aus einer Folge von unterschiedlichen Signalteilen bestehenden Signalen mit einer Regelschaltung zur Kons antha Itung eines vorgebba¬ ren Si gna Ipege Ls, d a d u r c h g e k e n n z e c h n e t, daß die Regelschaltung den ittelwert der Spitzen¬ werte ausgewählter Signalteile konstant hält. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Regelschaltung den ittelwert des Spitzenwertes (A1) der kleineren Signal¬ teile eines aus mehreren Signalteilen mit den Spitzenwer¬ ten (A1, A2) bestehenden Signals (S) konstant hält. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Signal durch eine Lichtschranke (2, 3, 4) erzeugt ird. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Regelschaltung einen Komparator (K2) bes tzt, dessen einem Eingang ein dem Mittelwert der Spitzenwerte des Signals mit dem kleineren Spitzenwert (A1) entsprechen¬ der Wert als Referenzspannung zugeführt wird und dessen anderem Eingang das von dem Signalgeber (1) generierte Signal zugeführt wird, und daß das Ausgangssignal des Komparators (K2) entweder eine erste Konstantst romque l le (12) zur Aufladung eines die Regelspannung erzeugenden Kondensators (7) oder eine zweite Konstantstromquelle (11) zur Entladung des die Regelspannung erzeugenden Kondensators (7) einschaltet.
2. 5 Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ströme (11 und 12) der beiden Konstantstromquellen derart eingestellt sind, daß der Strom (12) zur Aufladung des Kondensators (7) zum Strom (11) zur Entladung des Kondensators (7) in einem derartigen Verhältnis steht, welches zum PulsPau¬ senVerhältnis (t1:t2) des Signals mit dem zu regelnden Spitzenwert (A1) in fester Beziehung steht.
3. 6 Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kondensator (7) mit einem Verstärker (8; T9, T10, T11) einen Integrator bil¬ det, dessen Ausgangssignal dem li chtem tti erenden Ele¬ ment (2) des Signalgebers (1) zugeführt wird.
Description:
Schaltungsanordnung zur Regelung von Signalen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung von Signalen untersc iedlicher Amplituden zur Konstanthaltung eines vorgebbaren Signalpegels. Signale mit unterschiedlichen Pegeln werden z.B. durch Lichtschranken erzeugt. In Verbin¬ dung m t Strichen eines Strichmusters, die auf dem Umfang des Rotors eines Motors angebracht sind, erzeugen diese mit H lfe eines lichtempfindlichen Elementes Impulse, die z.B. zur Kommutierung und Phasenregelung des Motors ausgenutzt werden. Es kann innerhalb des Strichmusters in Form von in gleichen Abständen senkrecht zur Abtastrichtung angeordneter Striche konstanter schmaler Breite ein breiterer Strich angeordnet sein, der dann z.B. zur Erzeugung eines Kopfscha Its i gna l s zwecks Umschaltung der Aufnahme- bzw. Wiedergabeköpfe eines magnetischen Aufzei chnungsgerätes dient, wenn es sich bei dem Motor um den Kopftrommelmotor eines Videogerätes handelt. Nun sind die Strichbreiten des Strichmusters mit Toleranzen behaf¬ tet. Auch die Lichtschranke besitzt Toleranzen in ihrem Wir¬ kungsgrad, so daß die von dieser abgegebenen Signale in ihren Spitzenwerten nicht konstant sind. Es ist bekannt, den Refe¬ renzpegel R des Lichtschrankensignals auf einen konstanten Wert zu regeln. So wird die Höhe der erzeugten Signalimpulse unabhängig vom Koppelfaktor der Lichtschranke. Jedoch können mit einer derartigen Maßnahme Unterschiede im Strahlengang der Lichtschranke,wie z.B. die Bündelung des Lichtstrahls, sowie Abweichungen der Strichbreite bei verschiedenen Strich¬ mustern immer noch zu unterschiedlichen Signalamplituden führen, so daß eine Unterscheidung zweier unterschiedlicher Pegel erschwert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelung des Signals derart aufzubauen, daß sie unabhängig von den Eigen-

Schäften und Toleranzen des Signalgebers wird. D ese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Maßnahme gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß z.B. die Lichtschranke, bestehend aus Lichtquelle, optischer Blende und Lichtempfän¬ ger, mit größeren Toleranzen und daher kostengünstiger aufge¬ baut werden kann, was z.B. auch den Rotor eines otors, auf dem ein derartiges Strichmuster angebracht wird, kostengünsti¬ ger gestaltet.

Nachstehend wird die Erfindung mit Hilfe der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.

Figur 1 zeigt das Erfindungsprinzip;

Figur 2 zeigt ein ausführliches Schaltungsbeispiel der Erfin¬ dung;

Figur 3 zeigt Diagramme zur Erläuterung der W rkungsweise der Erfi ndung.

In Figur 1 ist mit 1 ein bekannter Signalgeber bezeichnet, der aus einer Lichtquelle 2 und einem ichtempfänger 3 be¬ steht, zwischen denen eine mit optischen Markierungen versehe¬ ne Blende 4 beweglich angeordnet ist. Die Markierungen auf der optischen Blende 4 sind z.B. mit dem Kopfrad eines Kopf- tromme Imotors mechanisch starr verbunden. Sie bestehen z.B. aus dunklen Streifen 5 und 5', die am Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind und zur Synchronisierung und Phasen- regelung des Motors dienen. Die Streifen 5 1 sind gegenüber den Streifen 5 durch eine größere Breite hervorgehoben. Sie dienen z.B. zur Erzeugung eines Kopfu scha Ltsi gna Is . Je nach Breite des an der Lichtschranke vorbeilaufenden Streifens ergibt sich am Ausgang des Signalgebers 1 ein Impulssignal S mit verschieden großen Spitzenwerten. Durch die breiten Stre -

fen 5 1 ergibt sich der Spitzenwert A2, durch die schmalen Streifen 5 werden Impulse mit dem Spitzenwert A1 erzeugt. Die Impulse mit dem Spitzenwert A1 besitzen ein bestimmtes und konstantes Puls-Pausen-Verhältnis t1:t2 bei beliebiger Umdre¬ hungsgeschwindigkeit des Motors und damit der Blende 4. Das erzeugte Sensorsignal wird auf den einen (+)-Ei ngang eines Komparators 6 gegeben, an dessen anderem (- -Eingang ein Referenzpotential Uref liegt, welches dem Mittelwert der positiven Spitzenwerte der Impulse mit dem Soll-Spitzenwert A1 entspricht. Somit wird über einen genügend langen Zeitraum betrachtet etwa die Hälfte der Impulse mit dem Spitzenwert A1 das Referenzpotential überschreiten, die andere Hälfte der Impulse jedoch nicht. Be überschreiten des vorgegebenen Referenzpotentials Uref geht der Ausgangspegel des Kompara¬ tors 6 hoch und schaltet eine Stromquelle mit dem Wert 11 ein, die einen Kondensator 7 umlädt. Diese Änderung wird über einen Regelspannungsverstärkers 8 verstärkt, an dessen Aus¬ gang eine Potentialerniedrigung entsteht. Hierdurch wird die Lichtquelle 2 heller gesteuert. Im anderen Fall, das heißt unterhalb des Referenzpotentials oder zwischen den Strich-Mar¬ kierungen ist der Ausgang des Komparators 6 auf niedrigem Potential, so ' daß die Stromquelle 12 eingeschaltet wird, die den Kondensator 7 entgegengesetzt umlädt. Die Signaländerung am Komparator 6 erzeugt am Ausgang des Regelspannungsverstär¬ kers 8 eine Potentialerhöhung, so daß die Lichtquelle 2 dunk¬ ler gesteuert wird. Die Ströme 11 und 12 sind derart einge¬ stellt, daß sie etwa dem halben Puls-Pausen-Verhältnis des Sensorsignals entsprechen, das heißt, es fließt während der Ze t t1 der Impulse ein großer Strom 11 und während der Zeit t2 der Pausen ein relati kleiner Strom 12. Die Ströme 11 und 12 verhalten sich in einem praktisch erprobten Schaltungsbe ¬ spiel nach Figur 2 etwa wie 50:1.

In Figur 2 ist ein detailliertes Ausführungsbeispiel der ange¬ meldeten Anordnung dargestellt und wird nachfolgend beschrie¬ ben .

Diese Anordnung eignet sich insbesondere für die integrierte Schaltungstechnik. An den Anschluß P1 der Anordnung ist die Betriebsspannung +Vcc geschaltet. Der Anschluß P2 wird mit dem Bezugspotential der Betriebsspannung verbunden. An den Anschluß P3 ist das lichtempfindliche Element 3, z.B. ein Phototransistor geschaltet, welches über einen Widerstand 11 mit der Betriebsspannung Vcc verbunden ist. Der Anschluß P4 ist über einen Serienwiderstand 10 und über ein li chtemitti ei— endes Element 2, z.B. eine Leuchtdiode mit der Betriebsspan¬ nung Vcc verbunden. An den Anschluß P4 ist ein Kondensator 7 angeschaltet, dessen anderes Ende am Anschluß P5 liegt. Am Anschluß P6 ist das Kopfscha Itsi gna l entnehmbar und am An¬ schluß P7 können die Kommutierungsimpulse abgegriffen werden. Mit Hilfe einer Referenzstromquelle Iref und T1 werden über Stromspiegel T2, T3 und T4, T5 Ströme CI1+I2) und (12) er¬ zeugt. Das Verhältnis von 12 zu 11 beträgt etwa 1:50. Drei Komparatoren K1 , K2, K3 vergleichen das erzeugte Sensorsignal S mit drei durch die Widerstände W1 , W2, W3 und W4 vorgegebe¬ nen Schwellwerten S1, S2 und S3. Sobald der erste durch den Komparator K1 festgestellte Schwellwert S1 erreicht wird, erzeugt dieser am Ausgang P7 einen Impuls. Solange die Impuls¬ spitzen des Sensorsignals S unterhalb des Schwellwertes S2 liegen, der dem für die Regelung vorgegebenen Wert ent¬ spricht, liegt der Ausgang des Komparators K2 auf Bezugspoten¬ tial, so daß der Strom 11+12 über den als Diode geschalteten Transistor T6 nach Masse abgeleitet wird. Der als Diode ge¬ schaltete Transistor T8 ist gesperrt und es fl eßt der Strom 12, der den Kondensator 7 umlädt, bis der Schwellwert S2 durch das Sensorsignal S erreicht wird. In diesem Moment geht der Ausgang des Komparators K2 hoch und sperrt damit den Transistor T6. Dadurch wird der Strom 11+12 nicht mehr über den Transistor T6 abgeleitet, sondern er teilt sich im Knoten hinter dem Transistor 8 auf in den Strom 11, der den Kondensa- tor 7 umlädt und in den Strom 12, der über den Transistor 5 weiterfließt. Der Basisstrom von Transistor T9 kann hier vernachlässigt werden. Die Ladezei tkonstante des Kondensators 7 ist so groß gewählt, daß sich im stationären Betrieb die

Ladung im Kondensator bei jedem Impuls nur sehr wenig ändert. Damit ergibt sich ein eingeschwungener Regelzustand genau dann, wenn sich der Mittelwert der Sp tzenwerte der Impulse auf die Scha 11schwe l le des Komparators K2 eingestellt hat. Der sich am Anschluß P5 des Kondensators 7 einstellende Span¬ nungswert wird über den Regelverstärker mit den Transistoren T9, T10 und T11 verstärkt. Das verstärkte Regelsignal wird dem lichtemittierenden Element 2 derart aufgeprägt, daß es bei abnehmendem Spitzenwert heller geregelt wird und umge¬ kehrt. Hierbei wirkt der Kondensator 7 in Verbindung mit dem Verstärker als Integrator. Wenn auch der dritte Schwellwert S3 erreicht wird, geht der Ausgang des Komparators K3 hoch, so daß der Transistor T7 durchgesteuert und der Strom 11 wieder auf das Bezugspotential abgeleitet wird. In diesem Fall wird der Strom 12 zur Aufladung des Kondensators 7 irk¬ sam. Das Potential am Anschluß P5 sinkt, das Potential am Anschluß P4 steigt, wodurch der Strom durch das l chtemittier¬ ende Element 2 verringert wird.

Figur 3 zeigt die Auswirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme. In Figur 3a und 3b sind die Ausgangsimpulse von zwei verschie¬ denen Sensoren mit der herkömmlichen Regelung aufgetragen. Man erkennt, daß der Mittelwert der positiven Spitzenwerte der Impulse mit dem kleineren Spitzenwert bei dem Sensor nach Figur 3a bei M1 liegt und größer ist als der ittelwert M2 der positiven Spitzenwerte eines Sensors nach Figur 3b.

Figur 3c und Figur 3d zeigen die Impulsdiagramme zweier ver¬ schiedener Sensoren unter Anwendung der erfindungsgemäßen Ma߬ nahme. Hier sind die Mittelwerte M3 und M4 der positiven Spit¬ zenwerte der Impulse mit dem kleineren Spitzenwert gleich groß, wobei die Spitze-Spitze-Werte der Impulse unterschied¬ lich groß s nd.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die soeben beschriebe¬ ne Anwendung am Beispiel eines Signals, welches von einem Strichmuster am Umfang des Rotors eines Motors erzeugt w rd.

Die Regelschaltung gemäß Figur 2 arbei et und reagiert auf andere gleichartige Signale, die dem Port P3 zugeführt werden, in gleicher Weise. Die Signale können z.B. auch von einer Lichtschranke eines Fließbandes stammen, wobei d ese dann nicht unbedingt impulsförmigen Charakter mit steilen Flanken besitzen müssen.