DE1563857C3

DE1563857C3 - Circuit arrangement for regulating the speed of an electric motor

Info

Publication number: DE1563857C3
Application number: DE1966T0032278
Authority: DE
Inventors: Isao Tokio Tamaki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1965-10-15
Filing date: 1966-10-14
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE1563857A1; GB1162229A; DE1563857B2

Description

des Motors 17 und eine Scheibe 19 einstückig miteinander verbunden, so daß die Scheibe 19 mit der Drehzahl des Motors 17 rotiert. Am Umfang der Scheibe 19 sind Permanentmagneten 20 derart angebracht, daß einander benachbarte Magnete jeweils entgegengesetzte Polaritäten haben. Wenn die Scheibe 19 rotiert, bewirken die Magnete 20 in einem Aufnahmekopf 21 ein Signal, dessen Frequenz der Drehzahl der Scheibe 19 proportional ist Die Scheibe 19 und der Aufnahmekopf 21 bilden zusammen den erwähnten Drehzahl-Istwertgeber.of the motor 17 and a disc 19 integrally connected so that the disc 19 with the The speed of the motor 17 rotates. Permanent magnets 20 are attached to the circumference of the disk 19 in such a way that that adjacent magnets each have opposite polarities. When the disc 19 rotates, the magnets 20 in a recording head 21 cause a signal whose frequency is the The speed of the disk 19 is proportional. The disk 19 and the recording head 21 together form the mentioned actual speed value encoder.

Das von dem Aufnahmekopf 21 kommende Signal wird in dem Verstärker 22 verstärkt Dieses verstärkte Signal wird sowohl einem Tiefpaßfilter 23 als auch einer mit 24 bezeichneten Schaltvorrichtung über eine das Signal gleichrichtende Gleichrichterschaltung 25 zugeführt. The signal coming from the recording head 21 is amplified in the amplifier 22 Signal is both a low-pass filter 23 and a designated 24 switching device via a das Signal rectifying rectifier circuit 25 supplied.

Das von dem Tiefpaßfilter 23 kommende Signal geht an den Istwerteingang eines Drehzahlreglers 26. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 26 wird einer mit 27 bezeichneten Treiberstufe zugeführt, die für den Antrieb des Motors 17 vorgesehen ist.The signal coming from the low-pass filter 23 goes to the actual value input of a speed controller 26. The The output signal of the speed controller 26 is fed to a driver stage designated by 27, which is used for the Drive of the motor 17 is provided.

In der F i g. 2 ist als Beispiel eine für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geltende Betriebscharakteristik dargestellt. Diese zeigt auf der Ordinate die Höhe des Regelsignals, wie es z. B. am Ausgang des Drehzahlreglers 26, d. h. am Eingang der Treiberstufe 27 auftritt. Auf der Abszisse sind die Drehzahlwerte des Motors 17 aufgetragen. Für die dargestellte Charakteristik ist zugrundegelegt, das f\ die Solldrehzahl des Motors 17, auf die dieser eingeregelt werden soll, ist. Dem Wert f\ entspricht die Ausgangsspannung Vi am Eingang der Treiberstufe 27. Bei der nachfolgend beschriebenen Betriebsweise wird der Transistor 28 der Schaltvorrichtung 24 leitend, wenn der Spannungswert Vl überschritten wird.In FIG. 2 shows an operating characteristic that applies to the circuit arrangement according to the invention as an example. This shows on the ordinate the level of the control signal, as it is z. B. at the output of the speed controller 26, ie at the input of the driver stage 27 occurs. The speed values of the motor 17 are plotted on the abscissa. The characteristic shown is based on the assumption that f \ is the setpoint speed of the motor 17 to which it is to be regulated. The output voltage Vi at the input of the driver stage 27 corresponds to the value f \ . In the operating mode described below, the transistor 28 of the switching device 24 becomes conductive when the voltage value Vl is exceeded.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt der Gleichrichter der Gleichrichterschaltung 25 — im Gegensatz zu den oben genannten Druckschriften des Standes der Technik — in einem zu dem Tiefpaßfilter 23 parallel liegenden Schaltungskreis. Dieses Tiefpaßfilter 23 ist so ausgebildet, daß es nur Frequenzen durchläßt, die denjenigen Frequenzen entsprechen, die zwischen einer oberen und einer unteren Grenze der einzuregelnden Solldrehzahl des Motors 17 liegen. Wenn die Drehzahl der Scheibe 19, d. h. die Motordrehzahl zunimmt, steigt auch die Frequenz des in dem Aufnahmekopf 21 erzeugten Signals. Das Tiefpaßfilter 23 ist demgemäß so eingestellt, daß es nur solche Signale durchläßt, deren Frequenzen zwischen den Werten liegen, die den Geschwindigkeiten entsprechen, für die die Regelung des Motors 17 gewünscht ist.In the circuit arrangement according to the invention, the rectifier of the rectifier circuit 25 - in contrast to the above-mentioned prior art documents - in one to the Low-pass filter 23 parallel circuit. This low-pass filter 23 is designed so that it only Passes frequencies that correspond to those frequencies that are between an upper and a the lower limit of the setpoint speed of the motor 17 to be regulated. When the speed of the disc 19, d. H. As the engine speed increases, the frequency of the generated in the recording head 21 also increases Signal. The low-pass filter 23 is accordingly set so that it only passes signals whose Frequencies lie between the values that correspond to the speeds for which the regulation of the motor 17 is desired.

Bei Inbetriebnahme eines Magnetbandgerätes mit einer wie in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung wird an den Anschluß 29 eine Spannung B+ als Stromquelle angelegt. Da in diesem Augenblick der Motor 17 nicht läuft, wird in dem Aufnahmekopf 21 kein Signal erzeugt. Dann wird aber auch der Schaltvorrichtung 24 kein Signal zugeführt und der Transistor 28 ist nichtleitend. Dementsprechend liegt die Spannung B+ des Anschlusses 29 über den die Widerstände 30 und 31 und den niederohmigen Widerstand 32 bildenden Schaltkreis am Eingang der Treiberstufe 27 für den Motorantrieb an. Dementsprechend kommt beim Anlegen in der Spannung B+ an den Anschluß 29, d. h. beim Einschalten der Motor an Spannung, so daß der Motor 17 von selbst anläuft.When starting up a magnetic tape recorder with a circuit arrangement as shown in FIG. 1, a voltage B + is applied to the terminal 29 as a current source. Since the motor 17 is not running at this moment, no signal is generated in the recording head 21. Then, however, no signal is fed to the switching device 24 either and the transistor 28 is non-conductive. Correspondingly, the voltage B + of the connection 29 is applied via the circuit forming the resistors 30 and 31 and the low-resistance resistor 32 to the input of the driver stage 27 for the motor drive. Correspondingly, when the voltage B + is applied to the connection 29, ie when the motor is switched on, voltage is applied, so that the motor 17 starts up by itself.

Wenn die Drehzahl des Motors 17 zunimmt, nimmt die Spannung des in dem Aufnahmekopf 21 erzeugten Signals von Null bis zu einem Wert zu, der um einen geringen Betrag über der in F i g. 2 mit Vi dargestellten Spannung liegt. Wenn dieser Punkt erreicht ist, wird der Transistor 28 leitend und der von dem Anschluß 29 durch den Widerstand 30 und den Transistor 28 an Masse gehende Stromkreis ist geschlossen. Auf diese Weise arbeitet der Transistor 28 wie ein Schalter. Wenn der Transistor 28 leitend zu werden anfängt, hat jede Änderung des in dem Aufnahmekopf 21 erzeugten Signals eine Änderung der Vorspannung bzw. Eingangsspannung der Transistoren 33 und 34 zur Folge, die Teile der Treiberschaltung 27 des Antriebs des Motors 17 bilden. Die Transistoren 33 und 34 regeln den durch den Motor 17 fließenden Strom. Wenn die Drehzahl des Motors 17 bis zu dem Wert h ansteigt, steigt die in dem Aufnahmekopf 21 erzeugte Spannung bis zu dem Wert V2 an. Wenn dies eingetreten ist, ändern die Transistoren 33 und 34 den durch den Motor 17 fließenden Strom im Sinne einer Verlangsamung des Motors. Wenn die Drehzahl des Motors unter den Wert /1 fällt, steigt, wie dies F i g. 2 zeigt, die dort dargestellte Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 26 an. Dies ändert die Vorspannung des Transistors 33 und des Transistors 34 und den Stromdurchfluß durch den Motor 17 im Sinne einer Erhöhung der Drehzahl. Daraus ist ersichtlich, daß die Drehzahl des Motors 17 um den der gewünschten Drehzahl des Motors 17 entsprechenden Punkt f\ hin- und herpendelt.As the speed of the motor 17 increases, the voltage of the signal generated in the recording head 21 increases from zero to a value which is a small amount higher than that shown in FIG. 2 is the voltage shown by Vi. When this point is reached, the transistor 28 is conductive and the circuit going from the terminal 29 through the resistor 30 and the transistor 28 to ground is closed. In this way transistor 28 operates like a switch. When transistor 28 begins to conduct, any change in the signal generated in recording head 21 results in a change in the bias or input voltage of transistors 33 and 34, which form part of driver circuit 27 for driving motor 17. The transistors 33 and 34 regulate the current flowing through the motor 17. When the speed of the motor 17 increases up to the value h , the voltage generated in the recording head 21 increases up to the value V2 . When this has occurred, the transistors 33 and 34 change the current flowing through the motor 17 in order to slow down the motor. When the speed of the motor falls below the value / 1, it increases as shown in FIG. 2 shows the output voltage of the speed controller 26 shown there. This changes the bias of the transistor 33 and the transistor 34 and the current flow through the motor 17 in the sense of an increase in speed. It can be seen from this that the speed of the motor 17 oscillates back and forth about the point f \ corresponding to the desired speed of the motor 17.

Beim Abschalten der Schaltungsanordnung wird auch der Transistor 28 nichtleitend.When the circuit arrangement is switched off, the transistor 28 also becomes non-conductive.

Der Transistor 28 arbeitet wie ein Schalter, der bei der Inbetriebnahme des Gerätes geöffnet ist und geöffnet bleibt, bis in dem Drehzahl-Istwertgeber eine bestimmte Spannung erzeugt wird. Wenn dieser Wert erreicht ist, schließt der als Schalter wirksame Transistor 28 und setzt das Servo-Regelsystem in die Lage, die Drehzahl des Motors 17 innerhalb enger Toleranzen um den Wert /i herum zu regeln.The transistor 28 works like a switch that is open when the device is started up and remains open until a certain voltage is generated in the actual speed value encoder. If this value is reached, the effective as a switch transistor 28 closes and sets the servo control system in the Able to regulate the speed of the motor 17 within tight tolerances around the value / i.

Die bestimmbaren Größen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, nämlich das Tiefpaßfilter 23, die Schaltanordnung 24 und die Treiberstufe 27 usw. werden bei ihrer Herstellung so bemessen, daß der Motor 17 mit einer zwischen bestimmten Toleranzen liegenden Drehzahl läuft. Oftmals wird aber nach der Inbetriebnahme des Gerätes gewünscht, die Drehzahl des Motors 17 innerhalb bestimmter Grenzen anders einzustellen. Dies ist z. B. der Fall, wenn ein Magnethandgerät mit einem Motor 17 zusammen mit einem Filmprojektor verwendet werden soll und daher die Geschwindigkeit des Magnetbandes mit der des Films übereinstimmen muß. Dabei besteht selbstverständlich der Wunsch, daß diese begrenzte Änderung der Drehzahl des Motors 17 das Servo-Regelsystem oder die Schaltvorrichtung 24 nicht beeinflußt. Dies wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch eine Regelvorrichtung, nämlich durch einen einstellbaren Sollwertgeber für die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 26 erreicht. Durch die Veränderung des diesem Ausgangssignal entsprechenden Fehlersignals kann die Drehzahl des Motors 17 innerhalb bestimmter Grenzen anders eingestellt werden.The determinable sizes of the circuit arrangement according to the invention, namely the low-pass filter 23, the Switching arrangement 24 and the driver stage 27, etc. are dimensioned in their manufacture so that the Motor 17 runs at a speed lying between certain tolerances. But often after the Commissioning of the device desired, the speed of the motor 17 different within certain limits to adjust. This is e.g. B. the case when a magnetic handheld device with a motor 17 together with a Film projector should be used and therefore the speed of the magnetic tape with that of the film must match. Of course, there is a desire that this limited change in the Speed of the motor 17 does not affect the servo control system or the switching device 24. this will according to a development of the invention by a control device, namely by an adjustable one Setpoint generator for the output voltage of the speed controller 26 reached. By changing this Output signal corresponding error signal, the speed of the motor 17 can be within certain limits be set differently.

Um dies zu verwirklichen, wird in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Stromkreis des Drehzahlreglers 26 ein einstellbarer Widerstand 35 eingefügt. Da ein Magnetbandgerät zumeist mit zwei Geschwindigkeiten, nämlich mit 19 und 9,5 cm in der SekundeTo achieve this, is in the invention Circuit arrangement in the circuit of the speed controller 26, an adjustable resistor 35 is inserted. Since a magnetic tape recorder usually has two speeds, namely 19 and 9.5 cm per second

betrieben wird, ist hierfür in der Schaltung des Drehzahlreglers 26 ein Schalter 36 vorgesehen. Sofern ein Schalter 36 vorgesehen ist, muß ein solcher auch für die Anpassung der Charakteristik des Tiefpaßfilters 23 an die jeweils gewählte Geschwindigkeit vorgesehen sein. Der Schalter 36 fügt in die Schaltung des Drehzahlreglers 26 einen Widerstand 37 oder 38 ein. Die Werte der Widerstände 37 und 38 werden vorzugsweise bei ihrer Herstellung festgelegt.is operated, a switch 36 is provided in the circuit of the speed controller 26 for this purpose. Provided a switch 36 is provided, such a switch must also be used for adapting the characteristics of the low-pass filter 23 to be provided at the selected speed. The switch 36 inserts into the circuit of the Speed controller 26 a resistor 37 or 38 a. The values of the resistors 37 and 38 become preferably set at their manufacture.

Der einstellbare Widerstand 35 ist mit einerThe adjustable resistor 35 is with a

außerhalb des Gerätes liegenden Betätigung versehen, so daß er während des Betriebs eingestellt werden kann. Durch Veränderung des Widerstandes 35 wird die Spannung der Treiberstufe 27 für den Antrieb des Motors 17 und demgemäß die Drehzahl des Motors 17 geändert, ohne daß das Regelsystem oder die Schaltanordnung 24 beeinflußt werden.provided outside of the device actuation so that it can be adjusted during operation. By changing the resistor 35, the voltage of the driver stage 27 for driving the Motor 17 and, accordingly, the speed of the motor 17 changed without the control system or the Switching arrangement 24 can be influenced.

Eine wie vorliegende Schaltungsanordnung läßt sich außer bei Magnetgeräten auch für die Drehzahlregelung anderer Elektromotore verwenden.A circuit arrangement like the present one can also be used for speed control in addition to magnetic devices use other electric motors.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for regulating the speed of an electric motor, which is connected to a power source via a driver stage, with a speed actual value transmitter coupled to this electric motor, which generates pulse signals with the speed of the electric motor of the corresponding frequency and which is connected to a rectifier on the output side a low-pass filter arranged in the output circuit of the actual speed value transmitter, the output of which is connected to the actual value input of a speed controller, which in turn can be connected to the input side of the driver stage, characterized in that the rectifier (25) is part of a low-pass filter (23) connected in parallel for the start-up operation of the electric motor (17) is provided by the circuit (24, 25) to which a switching device (24) located between this rectifier (25) and the driver stage (27) belongs, which is designed so that the actual speed value transmitter ( 19, 21) controlled with rectifier (25), at standstill and an initial increase in speed down to a lower speed (fy prevailing first operating state of this switching device (24) (transistor 28 non-conductive) connects the input of the driver stage (27) with a current source (29) and which connects from reaching the lower speed (f ₂ ) assumed second operating state (transistor 28 conductive) of the switching device (24) interrupts this connection, in that the low-pass filter (23) has its falling edge above a second higher speed (f \) of the electric motor (17), and in that the from The speed controller (26) via the driver stage (27) is only effective in the second operating state of the switching device (24).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the switching device (24) has a transistor (28) whose base connection to the output of the rectifier (25) and its Output connected to a resistor (31) leading to the control input of the driver stage (27) is, wherein the transistor (28) is only conductive during the second operating state and in this conductive state forms a low-resistance discharge to ground.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the driver stage (27) has a first with the power source (29) connected switch element (33), which by the output signal of the transistor (28) can be switched on and in turn a second with the motor (17) and the Power source (29) switched on in series switch element (34).

4. Circuit arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized by an adjustable setpoint generator (35-38), with which the dependence of the output voltage of the speed controller (26) on the output voltage of the low-pass filter (23) can be changed.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the adjustable setpoint generator contains variable resistors (35,37,38).

The invention relates to a circuit arrangement for regulating the speed of an electric motor, as it is in The preamble of claim 1 is given.

A circuit arrangement with the features of the preamble of claim 1 is from US-PS 27 62 005 known. In this circuit arrangement, a setpoint signal is provided in the form of a voltage compared to the actual value signal of an actual speed value encoder. The difference signal resulting from any deviation is used to readjust the Engine speed, in such a way that the difference signal goes to zero.

A disadvantage of such known control circuits is that first of all the speed of the Starting from a standstill, the motor must be brought to a value which approximates the setpoint speed before the regulation can take effect.

It is the object of the present invention to provide a circuit arrangement for regulating the speed of a Electric motor, in particular an electric motor of a magnetic tape recorder, to specify which works so that it after switching on the motor it can run up automatically until an adjustable setpoint speed is reached is reached, in order to then have a speed-regulating effect, with no further switching operations apart from switching on should be carried out.

This object is achieved with a circuit arrangement as covered in the preamble of claim 1 solved, the characterizing features of which can be found in the characterizing part of claim 1. Refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.

The invention provides a circuit arrangement suitable for a magnetic tape recorder, its motor after the switch-on operation starts up without further actuation measures and returns to its state Target speed passes over. With the help of an adjustability of the setpoint generator, this can also Set the target speed of the self-starting motor of your choice.

An embodiment of a circuit arrangement according to the invention and an embodiment a further development as mentioned are described below with reference to the figures.

F i g. 1 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention and

F i g. 2 shows a diagram which is used to explain the mode of operation of this circuit arrangement.
In Fig. 1 shows a circuit diagram according to the invention of a magnetic tape recorder. 10 is the input and 11 is the electronic circuit required for recording and playback. A loudspeaker or a corresponding output is denoted by 12 and the recording and playback head is denoted by 13. When the device is in operation, the magnetic tape 14 is pulled over the head 13 by the tape drive roller 15 driven by the motor 17 and the pressure roller 16. The motor 17 is preferably a synchronous motor. The speed of this motor 17 is to be regulated within narrow tolerances, so that the magnetic tape 14 is pulled over the head 13 at a constant tape speed during recording and playback, even with fluctuations in the load and the drive.

In order to regulate the speed of the motor 17, means for sensing the speed of the motor must be 17, d. H. an actual speed value transmitter can be provided. In the illustrated embodiment, the shafts are 18