Tachogenerator

Für den Antrieb einer Kopftrommel z.B. bei Videorecordern sind servogesteuerte Motore bekannt, die mit einem oder meh¬ reren Tachogeneratoren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ausgerüstet sind. Die mäanderförmigen Windungen und auch die zugehörigen Polpaare im Rotor sind radial ausgerichtet. Wäh¬ rend der Rotation wird in der durch die mäanderförmige Anord¬ nung der einzelnen Windungen ausgebildeten Spule ein Signal mit einer von der Drehzahl abhängigen Frequenz erzeugt. Die¬ ses Signal wird im Servosystem des Gerätes ausgewertet um daraus eine Nachsteuerung für die DrehzahlSteuerung des Mo¬ tors abzuleiten. Zusätzlich weisen bekannte Systeme einen sogenannten Pick-up-Pulse-Generator auf, durch den ein oder mehrere Umschaltimpulse bei jeder Rotorumdrehung erzeugt wer¬ den. Diese Impulse dienen der synchronen Steuerung zwischen dem aufgezeichneten Signal und der Ablaufsteuerung im Gerät.

Es ist Aufgabe der Erfindung, mit nur einer Generatoranord¬ nung die erforderlichen Steuersignale zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch im Anspruch 1 oder 2 aufgeführten Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Er¬ findung sind in den abhängigen Unteransprüchen gekennzeich¬ net.

Im Prinzip werden bei dem erfindungsgemäßen Tachogenerator nach Anspruch 1 durch die Wirkung von Azimutwinkeln -sowohl im Statorteil als auch im Rotorteil- unterschiedliche Signa¬ le mit nur einem Generator erzeugt. Während in dem einen Ge¬ neratorteil, bei dem die mäanderförmigen Windungen einer er¬ sten Spule z. B. um +45 gegenüber einem Punkt auf dem Spu¬ lendurchmesser geneigt sind, eine Frequenz für die Regelung der Motorgeschwindigkeit erzeugt wird, können die Pick-up-Im-

pulse in einer zweiten Spule, deren mäanderförmige Windungen z.B. um -45 geneigt sind, erzeugt werden. Beide Spulen wei¬ sen den gleichen mittleren Windungsdurchmesser auf.

Die Anordnung der Polpaare im rotierenden Teil d.h. deren Zahl und Richtung muß der Anordnung der Spulen entsprechen. Dieses wird bei einem Magnetisierungsvorgang der Magnetschei¬ be durch ein Einzelpolpaar erreicht, welches über einen Dreh¬ versteller entsprechend positioniert werden kann. So wird z.B. zunächst die Magnetisierung für die Drehzahlregelung, also für den Frequenzgenerator durchgeführt, in dem über den gesamten Umfang Polpaare mit +45 auf agnetisiert werden. In einem zweiten Magnetisierungsvorgang mit dem auf -45 ausge¬ richteten Einzelpolpaar wird die bestehende Magnetisierung in bestimmten Abständen, die der Anordnung der Mänander der zweiten Spule entsprechen, überschrieben.

Im folgenden soll die Erfindung gemäß Anspruch 1 und den zu¬ geordneten Unteransprüchen anhand eines Ausführungsbeispie¬ les näher erläutert werden: Fig. 1 zeigt eine Anordnung der mäanderförmigen Windungen in einer Ebene für zwei Spulen mit Azimutwinkelversatz, Fig. 2 zeigt eine Anordnung entsprechend Fig.l für eine höhe¬ re Frequenzgeneratoramplitude, Fig. 3 zeigt eine Anordnung der Magnetisierung der

Magnetscheibe in Zuordnung zu Fig. 1, Fig. 4 zeigt die räumliche Zuordnung der mäanderförmigen Win¬ dungen zur Magnetscheibe, Fig. 5 zeigt in einem Ausschnitt den Verlauf der in den Spulen erzeugten Signale.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung der mäanderförmigen Windungen in einer Ebene für zwei Spulen mit Azimutwinkelversatz. Auf ei¬ ner gemeinsamen Grundplatte 1 sind die Spulen 2 und 3 kreis¬ förmig z. B. als gedruckte Leiterbahnen ausgeführt. Die Spu-

len sind ineinander verschachtelt und haben einen gemeinsa¬ men Anschlußpunkt A. Die Spule 2 dient als Frequenzgenera¬ tor. Ihre mäanderförmigen Windungen sind unter einem Winkel +, bezogen auf einen Punkt der Mittellinie 4, ausgeführt. Die einzelnen Windungen sind in Reihe geschaltet. Den An¬ schluß für diese Spule bildet der Punkt S2. Die Spule 3 ist für die Erzeugung von Pick-up-Signalen vorgesehen. Die ein¬ zelnen mäanderförmigen Windungen sind unter einem Winkel von - ausgeführt. Der Anschlußpunkt für diese Spule ist S3. Im vorliegenden Beispiel sind zwei ineinander verschachtelte Spulen dargestellt. Es ist aber auch möglich, weitere Spulen z.B. für die Erzeugung weiterer Pick-up-Signale auf dem Kreisumfang _o anzuordnen.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung entsprechend Fig.l. Durch eine modifizierte Spule 2 wird eine höhere Frequenzgeneratorampli¬ tude erreicht. An den Anschlüssen Bl bis BIO von Spule 3 kön¬ nen mehrere Einzelimpulse abgegriffen werden. In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform mit ei¬ ner in doppelseitiger Kaschierung ausgeführten Leiterplatte, deren Dicke möglichst gering sein sollte, ist es möglich, auf der einen Seite der Platte die Spule 2 durchgehend, also ohne Unterbrechung durch Spule 3 auszuführen, während sich auf der anderen Seite der Platte die Spule 3 befindet.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung der Magnetisierung der Magnet¬ scheibe in Zuordnung zu Fig. 1. Die Magnetscheibe 5 ist als Kreisring ausgeführt. Sie ist mit dem rotierenden Teil des Motors durch eine nichtdargestellte Verbindung gekuppelt. Die Magnetscheibe 5 ist -wie in Fig. 4 gezeigt- zentrisch mit geringem Abstand zu der feststehenden Leiterplatte ange¬ ordnet, um bei Rotation der Scheibe einen möglichst großen Signalpegel in den Spulen zu erzeugen. Die eingezeichneten Polpaare N, S, entsprechen in ihrer geometrischen Anordnung der Anordnung der Windungen von Fig. 1. Die Mehrzahl der

- -

Polpaare ist unter einem Winkel von + angeordnet, während 5 Polpaare den Winkel von - aufweisen. Dreht sich der Rotor, so liegen sich einmal pro Umdrehung die 5 Magnetpolpaare und die zugehörigen mäanderförmigen Windungen von Spule 3 direkt gegenüber. In jeder dieser Windungen werden nach dem Indukti¬ onsgesetz Einzelspannungen induziert, so daß an Anschluß S3 von Spule 3 die 5-fache Spannung einer einzelnen Windung an¬ steht. Bei Weiterdrehen des Rotors bzw. der Magnetscheibe wird dagegen in Spule 3 durch die mit Azimut versehenen Polpaare für den Frequenzgenerator nur eine geringe Spannung induziert, von denen sich die gewünschten Pick-up-Impulse deutlich abheben.

Der Verlauf der in den Spulen 2 und 3 erzeugten Signale ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5a zeigt über der Zeit t die Spannung U der Signale des Frequenzgenerators, also von Spu¬ le 2, während in Fig. 5b die Pick-up-Signale, erzeugt in Spu¬ le 3, dargestellt sind.

Eine weitere Möglichkeit, mittels ineinander verschachtelter Spulen mit gleichem Spulendurchmesser bei gleicher Ausrich¬ tung der einzelnen mäanderförmigen Windungen der Spulen so¬ wohl Frequenzgeneratorsignale als auch Pick-up-Signale zu erzeugen, besteht darin, die Windungen für die Pick-up-Spule und deren zugehörige Magnetpolpaare mit unterschiedlicher Teilung innerhalb der Frequenzgeneratorspule nebst zugehöri¬ ger Magnetpolpaare einzuordnen. Die Teilung für die Pick-up- Spule ist derart gewählt, daß bei gerader Windungszahl die eine Hälfte der Windungen die Teilung des Frequenzgenerators aufweist, wogegen die zweite Hälfte eine um eine halbe Tei¬ lung versetzte Anordnung aufweist. Dadurch wird erreicht, daß bei einer bestimmten Stellung der Magnetscheibe zur Pick-up-Spule von den zugehörigen Magnetpolpaaren gleichpha¬ sige Spannungen in den einzelnen Windungen induziert werden, die durch Addition einen Impuls pro Umdrehung erzeugen. Da die Teilung im Frequenzgenerator konstant ist, werden durch

die Magnetpolpaare des Frequenzgenerators in den Windungen der Pick-up-Spule eine gleichgroße Zahl von gleich- und ge- genphasigen Spannungen erzeugt, die sich in ihrer Addition gegeneinander aufheben. Auch ist es möglich, durch Auslegung der Anordnung der Magnetpolpaare zwei oder mehrere Impulse während einer Umdrehung in der Pick-up-Spule zu erzeugen.

Im folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels diese Art der Signalerzeugung aufgezeigt werden.

Figur 6 zeigt eine Anordnung der mäanderförmigen Windungen in einer Ebene nebst zugehöriger Magnetscheibe für zwei Spulen ohne Azimutversatz.

Figur 7 zeigt in einem Ausschnitt die Zuordnung der Magnet¬ polpaare zu den Windungen der Spulen 6 und 7.

Figur 6 zeigt links eine Anordnung der mäanderförmigen Win¬ dungen in einer Ebene für zwei Spulen mit gleichem Spulen¬ durchmesser ohne Azimutversatz. Auf einer gemeinsamen Grund¬ platte 1 sind die Spulen 6 und 7 kreisförmig z.B. als ge¬ druckte Leiterbahn ausgeführt. Die Spulen sind ineinander verschachtelt und haben einen gemeinsamen Anschlußpunkt A. Die Spule 6 dient als Frequenzgenerator. Ihre mäanderförmi¬ gen Windungen sind in Reihe geschaltet und weisen Aussparun¬ gen auf, in denen die Spule 7 angeordnet ist. Den Anschluß für Spule 6 bildet der Punkt S2. Die Spule 7 ist für die Er¬ zeugung von Pick-up-Signalen vorgesehen. Der Anschlußpunkt für diese Spule ist S3. Während Spule 6 für den Frequenzgene¬ rator viele Windungen mit einer konstanten Teilung aufweist, ist die Teilung für die sechs Windungen von Spule 7 unter¬ schiedlich ausgeführt. Die einzelnen Windungen sind im Uhr¬ zeigersinn mit 7a bis 7f beschriftet. Es ist zu erkennen, daß die Windungen dieser Spule so gelegt sind, daß die Tei¬ lung der Windungen 7a, 7c und 7e mit der Teilung der Windun-

gen für den Frequenzgenerator übereinstimmen, während die Windungen 7b, 7d und 7f um eine halbe Teilung versetzt sind. Diese Anordnung bedeutet, daß die Magnetpolpaare des Ere- quenzgenerators in den einzelnen Windungen der Pick-up-Spule WindungsSpannungen induzieren, iie sich in ihrer Addition gegenseitig aufheben. Es wird also von den Magnetpolpaaren des Frequenzgenerators in der Spule 7 keine Spannung er¬ zeugt. Demgegenüber weisen die in ihrer Anordnung den Windun¬ gen der Pick-up-Spule zugeordneten Magnetpolpaare für den Pick-up-Generator, wie in Figur 6 rechts dargestellt, eben¬ falls drei um eine halbe Teilung versetzte Magnetpolpaare auf, so daß bei einer vorbestimmten Stellung der Magnetschei¬ be während einer Umdrehung in allen sechs Windungen der Pick-up-Spule gleichphasige Spannungen induziert werden, die in ihrer Addition einen Pick-up-Impuls mit großer Amplitude ergeben.

Figur 7 zeigt in einem Ausschnitt die Zuordnung der Magnet¬ polpaare zu den Windungen der Spulen 6 und 7. Es sind von Spule 7 aus Figur 6 die Windungen 7e und 7f dargestellt. Wäh¬ rend das über Windung 7e gezeichnete Magnetpolpaar ebenso wie die Windung 7e im Raster der Teilung tfg des Frequenzge¬ nerators liegt, ist die Windung 7f mit dem zugehörigen Ma¬ gnetpolpaar um eine halbe Teilung = tfg + tfg:2 versetzt. Die gezeichnete Stellung der Magnetscheibe entspricht daher dem Zustand, in welchem alle sechs Pick-up-Magentpolpaare über den zugehörigen Mäanderwindungen von Spule 7 stehen. Die einzelnen WindungsSpannungen sind also phasengleich und addieren sich zu einem Pick-up-Impuls.