DE3128270A1

DE3128270A1 - Rotation speed regulation with doubling of the pulses

Info

Publication number: DE3128270A1
Application number: DE19813128270
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing. Cap (grad.), 7742 St Georgen
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1982-08-12
Also published as: DE3128270C2

Abstract

In order to improve the regulation characteristics of an electronic regulator, in the case of rotation speed regulation of a mechanism by means of a tachogenerator and a regulation path controlled by the tachogenerator on the signal of the tachogenerator during one half cycle, the phase determination is carried out at least twice and a control signal corresponding to the phase difference between the phase determinations drives the regulation path.

Description

DREHZAHLREGELUN MIT IMPULSVERDOPPELUNG.SPEED REGULATION WITH DOUBLE PULSE.

Die Erfindung betrift@ ein Verfahren und eine Anordnung zur Drehzahl regelung eines Laufwerkes mittels eines Tachogenerators u.-.~ einer durch den Tachogenerator gesteuerten Regetst.e.^e.The invention concerns a method and an arrangement for speed Control of a drive by means of a tachometer generator and ~ one by the tachometer generator controlled Regetst.e. ^ e.

Insbesondere bei Antrieben für Vorrichtungen der Datenverarbeitung und der ELektroakustik, wie Tonbandgeräte, Kassettentonbandgeräze und Plattenlaufwerke sollen die Gleichlaufschwankungen mog.7chst gering sein.-Vor allem bei kleinen Winkelgeschwindigkeiten kommt dabei der elektronischen Regelung erhöhte Bedeutung zu, weil die mechanische Stabilisierung der WinkeLgeschwindigkeit durch Schwungmassen quadratisch mit der Drehzahl abnimmt.In particular for drives for data processing devices and electroacoustics such as tape recorders, cassette tape recorders and disk drives The wow and flutter should be as small as possible - especially at low angular speeds The electronic control is of greater importance because the mechanical Stabilization of the angular velocity by centrifugal masses quadratic with the Speed decreases.

Es ist deshalb bereits versucht worden, auch kleine Winkelgeschwindigkeiten elektronisch zu regeln.Attempts have therefore already been made to also use small angular velocities to be regulated electronically.

Dazu wurde unter anderem das Signal des Tachogenerators in seiner Frequenz verdoppelt.For this purpose, among other things, the signal from the tachometer generator was included in his Frequency doubled.

Es zeigt sich jedoch, dass dabei zwar die im Signalpfad erforderlichen RC-Glieder dimensionell verringert werden können, dass jedoch die Regelgüte nur bei grossem Schaltungsaufwand so entwickelt werden kann, dass beispielsweise die HI-FI. NQrmnrfUllt werden können.It turns out, however, that the required in the signal path RC elements can be reduced in size, but only the control quality can be developed in such a way that for example the HI-FI. NQrmnrfUllt can be.

Die Verbesserung der Regelgüte bei elektronischen Laufwerkregelungen.hat sich die Erfindung daher zur Aufgabe gemacht.The improvement of the control quality in electronic drive controls. Has the invention therefore set itself the task.

Sie löst diese Aufgabe dadurch, dass am Signal des Tachogenerators während einer Halbperiode mindestens zwei Phasenbestimmungen erfolgen und dass ein der Phasendifferenz zweier Phasenbestimmungen entsprechendes Steuersignal die Regelstrecke ansteuert.It solves this task by having the signal from the tachometer generator at least two phase determinations are made during a half period and that one the control signal corresponding to the phase difference of two phase determinations the controlled system drives.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nunmehr eine erste Korrektur bereits nach mindestens einer Halbperiode der Tachowechselspannung ermöglicht ist, sodass auch die Regelgüte mindestens verdoppelt ist. Dadurch ist beispiels weise die elektronische Stabilisierung bei gleichzeitiger Impulsverdoppelung und Drehzahlverringerung um die Hälfte konstant und wird nicht verschlechtert wie bei den bekannten Anordnungen.The advantage of the invention is that now a first correction the tachometer AC voltage is already enabled after at least one half cycle, so that the control quality is at least doubled. This is for example the electronic stabilization with simultaneous pulse doubling and speed reduction constant by half and is not deteriorated as in the known arrangements.

Ein besonderer Vorteil wird dadurch erreicht, dass die Phasenbestimmungen an ausgezeichneten Stellen des Tachosignals erfolgt, weil, beispielsweise bei den Extremwertstellen oder den Wendepunkten der Signalkurve, auf einfache Weise Zeitmarken durch passive Mittel, wie beispielsweise Differenzierglieder, erzeugt werden können, die sich ihrerseits zur Ansteuerung der Regelstrecke eignen.A particular advantage is achieved in that the phase determinations takes place at excellent points of the speedometer signal, because, for example, at the Extreme value points or the turning points of the signal curve, time stamps in a simple way can be generated by passive means, such as differentiating elements, which in turn are suitable for controlling the controlled system.

In einer ersten Anordnung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist deshalb das Signal des Tachogenerators an einem Differenzierglied differenziert, die Differentialsignale einer Integrationseinrichtung zugeführt, wobei jedes zweite Differentialsignal invertiert ist, und mit dem Integratlonssignal die Regelstrecke angesteuert.In a first arrangement for carrying out the method according to the invention therefore the signal of the tachometer generator is differentiated at a differentiator, the differential signals are fed to an integration device, every second Differential signal is inverted, and with the Integratlonssignal the controlled system controlled.

Der Vorteil di escr A"o.~"ung besteht darin; dass durch die Differentiation nun,.eor sowoh, an der vorderen wde an der hinteren Flanke des Tachosignals Differentialsignale entstehen, sodass, ran sequentieLL abgestimmter Inversiön der Differentialsignale und deren Integration, die Regelstrecke bereits nach einer halben Periode des Tachosignals durcn die winkel9eschwindigkeit beeinflussbar ist.The advantage of this method consists in this; that by differentiation well, .eor anyway, differential signals on the front wde on the rear edge of the speedometer signal arise, so that sequentially coordinated inversions of the differential signals and their integration, the controlled system after half a period of the speedometer signal can be influenced by the angular speed.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die Differentiationssignale nicht von -der Amplitude des Tachosignals abhängig sina, -das Differentialsignal entsteht ja im Nulldurchgang-, sodass keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Amplitude an das Tachosignal gestellt werden müssen.In addition, it is advantageous that the differentiation signals not dependent on the amplitude of the speedometer signal, the differential signal arises in the zero crossing, so there are no special requirements regarding the amplitude must be set to the speedometer signal.

Zudem lassen sich die Phasen mit geringem Aufwand durch passive Differenzierglieder einfach bestimmen.In addition, the phases can be changed with little effort using passive differentiators simply determine.

Es können auch noch weitere Phasenmessungen vom Tachosignal unmittelbar abgeleitet werden. Beispielswiese kann die jeder Halbperiode, Fesstel'lung des ExtremumN also der verschwindende Differentialquotient, ebenfalls zur Auslösung eines Phasensignals verwendet werden.Further phase measurements can also be made directly from the speedometer signal be derived. For example, the every half-period, fixing of the extremumN i.e. the vanishing differential quotient, also used to trigger a phase signal be used.

Dazu wird vorteilhaft das Signal des Tachogenerators an einem Differenzierglied differenziert, das Differentialsignal löst bei seinem Nulldurchgang an einem Schwellenwertschalter ein Phasensignal aus, das Phasensignal und die Differentialsignale der Wendepunkte werden mit gleicher Polarität einer Integrationseinrichtung zugeführt, wobei , jedes zweite Differentialsignal der Wendepunkte invertiert ist, und das Integrationssignal steuert die Regelstrecke an.For this purpose, the signal from the tachometer generator is advantageously sent to a differentiating element differentiated, the differential signal triggers when it crosses zero at a threshold value switch a phase signal, the phase signal and the differential signals of the turning points are fed to an integration device with the same polarity, where, each second differential signal of the turning points is inverted, and the integration signal controls the controlled system.

Bei hinreichend konstanten Amplituden des Tachosignals können aber auch die Momentanwerte und die zugehörigen Phasen gemessen, die Momentanwerte mit gespeicherten, den Phasen zugeordneten Momentanwerten verglichen und mit dem Vergleichssignal die Regelstrecke angesteuert werden; Zur Ausführung dieses Verfahrens ist jedoch die Verfügbarkeit von gespeicherten Momentanwerten mit den zugeordneten Phasen und ein mit den realen und den gespeicherten Momentanwerten angesteuerter Komparator erforderlich.If the amplitudes of the speedometer signal are sufficiently constant, however, also the instantaneous values and the associated Phases measured that Instantaneous values compared with stored instantaneous values assigned to the phases and the controlled system is controlled with the comparison signal; For execution this method, however, is the availability of stored instantaneous values with the assigned phases and one with the real and the stored instantaneous values controlled comparator required.

In der Zeichnung, anhand derer die Erfindung im folgenden erläutert wird, sind weitere Einzelheiten schematisch dargestellt.In the drawing, on the basis of which the invention is explained below further details are shown schematically.

Es zeigen: Fig.1: Eine erste Anordnung nach der Erfindung Fig.2: Eine zweite Anordnung nach der Erfindung In Fig.1 erzeugt ein Tachogenerator 10, mechanisch mit einem Motor 100 eines Laufwerks verbunden, ein Tachowechselsignal, das über einen Verstärker 11 zur Spannunganpassung und einen Impulsformer 12 zur Erzeugung einer Rechteckspannung einem Differenzierglied 20 zugeleitet ist. Das aus der Rechteckspannung differenzierte Signal D wird einer Schalt-und Invertiereinrichtung 40 zugeführt, an deren Ausgang durch diese Invertierung Schaltpulse gleicher Polarität entstehen. Diese werden über ein Steuerglied 13 dazu verwendet, die an einem Integrationskondensator 31 eines Integrationsgliedes 30 liegende Spannung teilweise zu entladen.They show: FIG. 1: A first arrangement according to the invention. FIG. 2: A second arrangement according to the invention In Figure 1 generates a tachometer generator 10, mechanically connected to a motor 100 of a drive, a speedometer change signal that via an amplifier 11 for voltage adjustment and a pulse shaper 12 for generation a square wave voltage is fed to a differentiating element 20. That from the square wave voltage differentiated signal D is fed to a switching and inverting device 40, at the output of which this inversion results in switching pulses of the same polarity. These are used via a control element 13 to connect to an integration capacitor 31 of an integration element 30 lying voltage to partially discharge.

Das Ergebnis dieser Teilentladung ist eine Spannung am Integrationskondensator 31, die in einem dynamischen Gleichgewicht aus Be-und Entladung entsteht und allein von der Winkelgesehwindigkeit des Motors abhängt.The result of this partial discharge is a voltage on the integration capacitor 31, which arises in a dynamic equilibrium of loading and unloading and alone depends on the angular speed of the motor.

Die am Integrationsglied 30 liegende Spannung I beeinflusst die Regelstrecke @@ @@@@ert, @ass der Motor 1 00 einen hohen Gleichlauf erre@@@t.The voltage I applied to the integration element 30 influences the Control path @@ @@@@ ert, @ass the motor 1 00 achieves a high level of synchronization.

Die Schalt-und @@ver@@@@@@@ einrichtung 40 arbeitet in folgender Weise: Ein Transistor@ @@@@ ist in Emitterschaltung ein invertierender @e@@@ @@@@r, ein Transistor T2 ist in Basisschaltung ein @@@@ @@vertierender Verstärker. Beide Verstärker werden @@@@ den Kondensator 201 mit dem Differentialsignal csteuert. Ein Emitterfolger T3 gleicht die untersch@@@@lichen Verstärkungen von T1 und T2 aus. The switching and @@ ver @@@@@@@ device 40 operates in the following Way: A transistor @ @@@@ is an emitter circuit an inverting @e @@@ @@@@ r, a transistor T2 in a basic circuit is a @@@@ @@ transforming amplifier. Both Amplifiers will @@@@ control the capacitor 201 with the differential signal c. An emitter follower T3 is equal to the different gains of T1 and T2 the end.

Am Ausgang der Scha@@@@nd Invertiereinrichtung 40 entstehen somit weitgehend gleichartige Schaltpulse DW gleicher Polarität. At the output of the Scha @@@@ nd inverting device 40 thus arise largely similar switching pulses DW of the same polarity.

Da jeder Schaltpuls von dem physikalischen Vorgang der Drehbewegung selDstw nämlich von dem die Winde Winkelgeschwindigkeit repräsentier.enden Tachosignal abgeleitet ist -und nicht auf einer formalen Frequenzverdopplung beruht- stellt die erfindungsgemässe Verdoppelung der Anzahl der Steuerpulse eine Erhöhung der Information für die Regelstrecke dar und führt zu einer Verbesserung der. elektronischen Regeleigenschaften gegenüber herkömmlichen Lösungen. As each switching pulse is based on the physical process of rotary motion SelDstw namely from the speedometer signal representing the winch angular speed is derived - and is not based on a formal frequency doubling the inventive doubling of the number of control pulses increases the Information for the controlled system and leads to an improvement in the. electronic Control properties compared to conventional solutions.

Die Drehzahl einer erfindungsgemässen Vorrichtung lässt sich auf einfache Weise dadurch umschalten, dass durch Oeffnen eines Schalters S jeder zweite Schaltimpuls eliminiert ist. The speed of a device according to the invention can be simply switch over by opening a switch S every second Switching pulse is eliminated.

Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine Drehzahlumschaltung. Sie erfolgt ohne elektrischenStabilisierungsverlust für die Regelung. This results in a speed changeover in a simple manner. It takes place without loss of electrical stabilization for the control.

Soll als weitere Phasenbestimmung innerhalb einer Halbperiode die Phase des Extremwertes verwendet werden, kann das Tachosignal einem mit einem Schwellenwertschalter versehenen Differenzierglied 60 zugeführt sein, das einen Steuerimpuls P entsprechend den Steuerimpulsen DW erzeugt, wenn der D;fferentialquotient verschwindet. Das Signal P wird dann ebenfalls den Signalen DW parallelgeschaltet, sodass die Regelgüte weiterhin verbessert ist. Should as a further phase determination within a half period the Phase of the extreme value are used, the speedometer signal can be activated with a threshold switch provided Differentiator 60 be supplied, which has a control pulse P corresponding to the control pulses DW generated when the differential quotient disappears. The signal P is then also the signals DW are connected in parallel, so that the control quality is further improved.

Die Weiterverarbeitung der Steuerimpulse DW kann auch in der Weise erfolgen, dass nach Fig 2. ein Schwellenwertschalter 80 vorgesehen ist, der aus dem Signal DW ein nach der Impulsbreite moduliertes Signal bildet, das einem Integrationsglied 90, bestehend aus einer steuerbaren Ladeschaltung 92, einer unipolaren Entladestrecke 91 und einem Integrationskondensator, zugeführt ist.The further processing of the control pulses DW can also be done in the manner take place that, according to FIG. 2, a threshold value switch 80 is provided which turns off the signal DW forms a signal modulated according to the pulse width which is sent to an integration element 90, consisting of a controllable charging circuit 92, a unipolar discharge path 91 and an integration capacitor.

Bei Eintreffen des Impulses wird der Integrationskondensator 93 schlagartig geladen, sodann über die Impulsbreite hinweg durch die Entladestrecke 9.1 entladen. Dadurch entsteht eine der Motordrehzahl entsprechende Lade-spannung Ux über dem Integrationskondensator 93. Im einfachsten Fall wird die Spannung am Kondensator 93 über einen Ausgangsimpedanzwandler 94 dem Motor 100 direkt zugeleitet.When the pulse arrives, the integration capacitor 93 suddenly becomes charged, then discharged across the pulse width through the discharge section 9.1. This results in a charging voltage Ux corresponding to the engine speed above the Integration capacitor 93. In the simplest case, the voltage across the capacitor 93 is fed directly to the motor 100 via an output impedance converter 94.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for speed control of a drive by means of a tachometer generator and a controlled system controlled by the tachometer generator, as a result, that the tachometer generator's signal during a Half-period at least two phase determinations are made and that one of the phase difference the control signal corresponding to the phase determination controls the controlled system.

2. The method according to claim 1, characterized in that the phase determinations take place at marked points on the speedometer signal.

3. The method according to claim 2, characterized in that the excellent Set the turning points of the speedometer signal.

4th! Arrangement for carrying out the method according to the invention according to Claim 3, characterized in that the signal from the tachometer generator (10) is on a differentiator (20? Differential as cie diierentialsignals (DW) are fed to an integration element (30,90) via a control element (t3,80), each second differential signal by means of a switching and inverting device (40) is inverted and that with the integration signal (4) the controlled system (50,94) r the motor (100) of the drive is activated.

5. The method according to claim 2, characterized in that the excellent Place the turning points and the extreme values of the .ac.o signal.

6. Arrangement for carrying out the method according to claim 5, characterized characterized in that the signal from the tachometer generator (10) is sent to a differentiating element (20) 0 is differentiated that the tach signal at its extreme values by means of a Threshold switch (60) a phase signal (P) triggers the phase signals (P) and the differential signals of the turning points (DW) in the same polarity one Integration device (30) are supplied, each second of the differentiation signals the turning points (DW) are inverted by means of a switching and inverting device (40) is, and that the integration signal UX controls the controlled system (50).

7. The method according to claim 1, characterized in that during a half-period several measurements are made that the instantaneous values with stored, The instantaneous values assigned to the phases are compared and that of the phase difference corresponding comparison signal controls the controlled system.

8. Switching and inverting device after one of the Expectations 4 or 6, characterized in that an inverting (T1) and a non-inverting (T2) amplifiers with input and output connected in parallel, with the input with the differentiating device (20) connected downstream of the tachometer generator, the output Via a control element (13, 80) with the integration element connected upstream of the controlled system (30.90) is connected.

9. Switching and inverting device according to claim 8, characterized in that that one of the two amplifiers (T2) to increase the speed by a switch (S) can be switched off.

10. Switching and inverting device according to claim 8 or 9, characterized characterized in that the amplifiers (T1, T2) have a threshold switch provided differentiator (60) for the extreme values of the speedometer signal connected in parallel is.