用速度控制信号控制主导轴电机的方法及磁带记录/重放设备

摘要

一种磁带记录和重放设备，包括：主导轴电机；记录部分，用以将具有预定频率的速度控制信号记录在磁带上；检测部分，用以检测被记录在磁带上的速度控制信号；以及主导轴伺服系统，用以接收检测装置测得的速度控制信号，并根据检测的速度控制信号频率与预定的角频率之间的差调节主导轴电机的转动速度，所述预定角频率对应于预定的磁带运行线速度，因而能够对于扰动进行稳定的主导轴电机驱动控制。

说明书

本发明涉及主导轴电机的速度控制，具体地说，涉及一种用记录在磁带上的速度控制信号控制主导轴电机速度的速度控制方法，以及采用该方法的磁带记录/重放设备。

通常的磁带记录/重放设备，如磁带录像机(VTR)或盒式磁带录像机(VCR)，包括用以传送磁带的主导轴和主导轴电机。主导轴电机的速度在主导轴伺服系统的控制下受到调整。以适当速度通过主导轴电机的转动传送磁带。

惯常，主导轴电机的速度由主导频率发生器，即主导编码器，根据主导频率信号来控制。一种主要采用磁电阻器(MR)的传感器检测主导轴电机的转动，而主导编码器根据所述传感器测得的主导轴电机的转动产生主导频率信号。主导轴伺服系统根据所述主导编码器产生的主导频率信号改变主导轴电机的速度。

图1表示一种通用的主导轴伺服系统，包括一个采用MR传感器的主导编码器。图1的主导轴伺服系统包括根据预定的参考角频率ω_r控制主导轴电机12的角速度(即角频率)的自动频率控制(AFC)回路，和根据预定的参考相位θ_r控制主导轴电机12转动相位的自动相位控制(APC)回路。

加法器5使反馈速度误差控制信号E_s与相位误差控制信号E_p相加，并将相加的结果作为驱动控制信号E输出给AFC滤波器6。AFC滤波器6对所述驱动控制信号E滤波，并将滤波结果输出给放大器8、放大器8按照预定的放大系数放大经滤波的驱动控制信号，并将放大结果输出给加法器11。转矩调节器10具有由转子电阻R和转矩常数K_t表示的传递函数R/K_t，并调节输入的转矩扰动T_D，以产生一个转矩扰动因数T_C。这里，转矩扰动T_D的意思是主导轴电机12的转矩扰动。加法器11使放大器8的输出与转矩调节器10输出的转矩扰动因数T_C相加，并将相加的结果，即电机驱动信号输出给主导轴电机12。主导轴电机12按照该电机驱动信号驱动，于是主导轴(未示出)转动。MR传感器(未示出)和主导编码器(未示出)检测包含主导轴电机12实际转动速度的角频率信号ω₀。所测得的角频率信号ω₀被输入给减法器14。减法器14接收有关主导频率的频率扰动因数D_F，从所测得的角频率信号ω₀减去频率扰动因数D_F，并将相减的结果，即电机角频率信号ω_S输出给减法器13。减法器13从预定的参考角频率ω_r减去电机角频率信号ω_S，并将减的结果送到频率采样器9。频率采样器9接收主导编码器，即主导频率发生器产生的主导频率信号。频率采样器9按照主导频率信号的一个脉冲周期间隔对从减法器13输入的信号采样，并将采样结果输出给鉴频器7。之后鉴频器7利用输入的采样值确定速度误差，并输出与该速度误差相对应的速度误差控制信号E_S。利用上述AFC回路调节主导轴电机12的速度。

同时，构成APC回路的积分器15对从主导轴电机12测得的角频率信号ω₀积分，并得到被检测的相位值θ₀。将被检测的相位值θ₀输入到减法器16。减法器16接收相位扰动因数D_P，从被检测的相位值θ₀减去该相位扰动因数D_P，得到电机相位信息θ_S。这里的相位扰动因数D_P表示用以产生包含主导轴电机12转动相位的脉冲的主导轴脉冲发生器(未示出)的输出中所含的扰动。电机相位信息θ_S被反馈给接收参考相位θ_r的减法器1。

减法器1接收预定的参考相位θ_r和来自减法器16的电机相位信息θ_s，并对相位采样器2输出一个相位误差信号，它代表参考相位θ_r与电机相位信息θ_s之间的相位误差。相位采样器2根据主导轴电机12的转动从脉冲发生器(未示出)接收一个产生(PG)脉冲的脉冲。相位采样器2按照PG脉冲或系统控制脉冲的一个周期间隔采样相位误差信号，并将由所述采样得到的相位误差值输出给编码器3。编码器3将代表输入相位误差值的相位误差信息信号输出到APC滤波器4。APC滤波器4滤波相位信息信号，并向加法器5输出最终的相位误差控制信号E_p。加法器5使从鉴频器7输出的速度误差控制信号E_s与从APC滤波器4输出的相位误差控制信号E_p相加，以产生一个新的驱动控制信号E。

当通过图1装置的工作适当地进行主导轴电机12控制时，所测得的相位值θ₀与所述参考相位θ_r接近相等，所测得的角频率信号ω₀的值基本上等于参考角频率ω_r。也就是ω₀＝ω_r，且θ₀＝θ_r。

然而，输入到上述图1装置的扰动根据传感器的精度和主导编码器中所含电路结构而改变其大小。特别是当传感器的精度降低时，图1装置被输入所不欢迎的频率扰动。于是，图1装置带入频率扰动因数D_F，以致有损于主导轴电机12的精确控制。

另外，在需要较低的主导轴电机12转速的低速重放情况下，由于主导频率信号的频率低，主导轴电机系统的控制特性变差。通过使频率采样器9的信号采样间隔变窄，可以解决这一缺点。然而，由于用来产生主导频率信号的传感器硬件设备的限制，频率采样器9信号采样间隔过窄是不经济的。

再有，主导轴电机12的转矩扰动因数T_C包括主导轴电机自身所产生的切换脉动。不仅难于设计一个用于消除所述切换脉动的补偿滤波器，而且需采用昂贵的特性补偿电路。

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种速度控制方法，用来通过在磁带上记录一种几千赫兹的速度控制信号，并用所记录的速度控制信号以重放模式控制主导轴电机速度。

本发明的另一目的在于提供一种磁带记录和重放设备，用以利用所记录的速度控制信号控制主导轴电机的速度。

为实现本发明上述的目的，本发明提供的一种磁带记录和重放设备中的主导轴电机速度控制方法，该方法包括以下步骤：

(a)将具有预定频率的速度控制信号记录在磁带上；

(b)检测步骤(a)中被记录在磁带上的速度控制信号；

(c)根据步骤(b)中检测的速度控制信号频率与预定频率之间的差调节主导轴电机的转动速度。

为实现本发明的另一目的，提供的一种磁带记录和重放设备，它包括：主导轴电机；记录装置，用以将具有预定频率的速度控制信号记录在磁带上；检测装置，用以检测被记录在磁带上的速度控制信号；以及主导轴伺服系统，用以接收检测装置测得的速度控制信号，并根据检测的速度控制信号频率与预定的角频率之间的差调节主导轴电机的转动速度，所述预定角频率对应于预期的磁带运行线速度。

以下参照附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1表示一种通用的主导轴伺服系统；

图2表示一种按照本发明的录像磁带记录和重放设备；

图3是图2主导轴伺服系统的方框图。

图2中的参考标号100代表录像磁带，101代表压带轮，而102代表主导轴。图3表示主导轴伺服系统150的详细结构。具有与图1相同参考标号的图3各部件执行与图1部件同样的功能。

以下将参照图2和图3描述本发明的结构及工作情况。

在记录方式下，振荡器120产生几千赫兹(several kilohertz)频率的振荡信号。该振荡信号被输入到速度控制信号记录器110。速度控制信号记录器110产生速度控制信号SCS，它具有与输入振荡信号同样的频率。速度控制信号SCS的几千赫兹频率与从主导轴电机12测得的主导频率信号相比具有相当大的值。所以，采用这种速度控制信号时，可以按低速重放方式进行主导轴电机的速度控制。速度控制信号被一种公知的调制技术，如FM进行调制，然后，经磁头(未示出)将已被FM调制的信号记录在录像带100上。被记录在录像带100上的速度控制信号可以照原样记录在录像带100上而不经受特别的调制。

在本发明中，重放速度控制信号应包含有关录像带100线速度变化的信息。因而，最好将速度控制信号记录在按与录像带100长度方向平行的方式形成的特定区域上。如果所述速度控制信号未随视频信号和音频信号一起同时被记录，则可用现有的音频磁迹记录该速度控制信号。再有，如果采用特殊的专用磁头记录所述速度控制信号，则该速度控制信号可随视频信号和音频信号一起同时被记录。本实施例中的速度控制信号被记录在音频磁迹上。另外，用来记录速度控制信号的磁头可采用为用于重放信号的磁头，或者可将只重放的磁头用作信号重放用的磁头。

当最初将速度控制信号记录在录像带100上，或者最初重放被记录在录像带100上的速度控制信号的情况时，所述速度控制信号不被输入到角频率发生器67。在这种情况下，角频率发生器67向减法器64供给从主导轴电机12测得的角频率信号ω₀。减法器64从所接收的角频率信号ω₀减去频率扰动因数D_F，并向减法器63输出最终的电机角频率信号ω_S。减法器63从预定的参考角频率ω_S减去电机角频率信号ω_S。将最终值输入到频率采样器59。频率采样器59按主导频率信号的一个脉冲周期间隔对从减法器63输入的信号采样，并将采样值输出给鉴频器57。鉴频器57用输入的采样值确定速度误差，并向加法器5输出与所述速度误差对应的速度误差控制信号E_S。加法器5使速度误差控制信号E_S与APC滤波器4输出的相位误差控制信号E_P相加，并将相加的结果，即驱动控制信号E输出给AFC滤波器6。AFC滤波器6对该驱动控制信号E滤波。放大器8将经滤波的驱动控制信号放大成适当的电平，并将放大结果输出给加法器11。加法器11使放大器8的输出与转矩控制器10输出的转矩扰动因数T_C相加，并将相加的结果，即电机驱动信号输出给主导轴电机12。主导轴电机12按照该电机驱动信号驱动，并转动图2所示的主导轴102。通过图3的主导轴伺服系统150的控制，主导轴电机12稳定地工作。在这种情况下，速度控制信号最初被记录在录像带100上，或最初从其上重放。

在重放磁头(未示出)沿着录像带100上记录速度控制信号的区域扫描过程中，所收到的信号经重放磁头被输入到速度控制信号检测器130。速度控制信号检测器130对该输入信号进行解调和信号检测，并输出速度控制信号SCS。使速度控制信号被处理，成为适当的形式，并具有主导轴伺服系统150中所用的信号电平。从信号处理器140输出的速度控制信号SCS被输入到主导轴伺服系统150的角频率发生器67。

角频率发生器67利用所接收的速度控制信号SCS产生角频率信号ω_A。输入到角频率发生器67的速度控制信号SCS包含录像带100线速度的变化。因此，角频率信号ω_A包含运行录像带100的主导轴电机12角速度的变化。所产生的角频率信号ω_A被输入给减法器64。减法器64从角频率信号ω_A减去相应的频率扰动因数D_FC，并将最终的电机角频率信号ω_SC输出给减法器63。减法器63从与运行的录像带100相关联而被确定的预定角频率信号ω_rc减去电机角频率信号ω_SC，并将结果送至频率选样器59。按照所需的主导轴电机12转动速度确定预定的角频率ω_rc。因此，在正常重放模式以及低速重放模式情况下，所述预定角频率ω_rc分别具有不同的值。频率采样器59按主导编码器所产生的主导频率信号的一个脉冲周期间隔对从减法器63输入的信号采样，并将采样值输出到鉴频器57。鉴频器57用输入的采样值确定速度误差，并将与该速度误差对应的速度误差控制信号E_S输出到加法器5。加法器5使相位误差控制信号E_P与从鉴频器57送来的速度误差控制信号E_S相加，以产生驱动控制信号E。因而，所述驱动控制信号E包含与录像带100线速度相关联的误差控制信息。因此，可以根据录像带100的实际运行速度调节主导轴电机12的速度。

如上所述，本发明的主导轴速度控制方法和磁带记录和重放设备采用所记录的速度控制信号控制主导轴电机的速度。记录在磁带上的速度控制信号的频率为几千赫兹。因而，与磁带运行相关的频率扰动因数D_FC的值大大小于与主导频率信号相关的频率扰动因数D_F。因而，能够相对于所述扰动对主导轴电机进行稳定的驱动控制。另外，速度控信号具有几千赫兹的频率，这相对地高于主导频率。因此，能够对于超长重放(SLP)模式，如24小时重放模式低速转动的主导轴电机确保充分的运行特性。另外，当磁带运行期间走带机构中发生扰动时，所述速度控制信号表示记录介质线速度的变化。因而，如果本发明的设备跟踪这种速度控制信号变化，就能以高精度控制主导轴电机的速度。

虽然这里只特别描述了本发明的某些实施例，但显然可以作出许多修改，而不致脱离本发明的精神和范围。