JPS6028237B2 - 回転体の定速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気記録再生装置におけるキャプスタンの如き
被制御回転体の回転数を定速且つ安定に制御する装置に
係り、例えばキヤプスタン軸にとりつけられた内接歯車
と、外部に固定された外接歯車とのギャップの静電容量
を検出してキャップスタンの回転数に比例した高い周波
数の電気信号をつくった後、これを周波数弁別回路に加
えてキャプスタンの回転数の変動に比例した誤差信号を
つくると共に、該誤差信号の大きさに応じた幅を有する
矩形波を発生し、これを平滑することにより得られた制
御電圧をキャプスタンの駆動用直流モータに供Ｖ給する
ことによって該キャプスタンの回転数を正確に定速に維
持できるようにした定速制御装置等において、回転数検
知器の出力レベルが規定の値より小さい時には所定の周
波数で発振して、この発振信号を周波数弁別器に供給し
、平常時、振幅制限を行なう振幅制限器を設けることに
より、常時、その起動が安定な回転体の定速制御装置を
提供することを目的とする。

磁気記録再生装置にけるキャプスタンを定速に制御する
方式は従来から種々提案されて、また実用化されている
が、小型且つ簡単な回路構成でしかも高い精度で回転速
度を制御することは極めて困難であった。

これに対し、本出願人は下記の如き回転体の定速制御装
置を先に提案しこのような問題を解決しようとした。

以下図面と共に説明するに、第１図は上記先に提案の回
転体の定遼制御装置の１例の概略ブロック系統図を示す
。同図において、１は磁気記録再生装置におけるキャプ
スタン、２はフライホイール、３は歯車、４はプーリで
ある。上記キャプスタン１は、直流モータ７に直結され
たプーリ６からベルト５を介して上記プーリ４に駆動力
が伝達されることにより回転される。そしてその回転数
は歯車３を介して回転周波数検知器８により検出され、
その出力は周波数弁別器９に加えられる。その結果、キ
ャプスタン１の回転数の変動は上記弁別器９で誤差電圧
信号として検出される。その信号はモータ駆動増幅器１
０‘こよって増幅された後、上記直流モータ７に供Ｖ給
され、これにより上記キャプスタン１の回転数変動を抑
制するように制御する。このように上記装置は開ループ
の定速制御系によりキャプスタン１の回転数を安定化す
るように動作しており、以下各回路構成の具体例につい
て説明する。第２図は回転周波数検知器８及びその関連
部分と周波数弁別器９を説明するための図で、回転周波
数検出機構部の平面と回転周波数検知器８の臭体的回路
と周波数弁別器９のブロック系統とを示す。

同図中、第１図と同一構成部分には同一の符号を付して
ある。前記歯車３はキャプスタン軸に取り付けられた内
接歯車３１と、外部に固定された外接歯車３２とにより
構成されている。これらの歯車３１，３２は同じ歯数ｎ
，を有し、それらの間に一定の間隙が設けられている。
内接歯車３１はキャプスタン軸にとりつけられているの
でキヤプスタン１と同じ回転数をもって回転する。いま
、キャプスタン１が一回転すると、内接歯車３１と外接
歯車３２との間の静電容量Ｃｏはｎ，回正弦波状に変化
する。従ってキヤプスタン１がｎ２の周波数で回転する
と、上記静電容量Ｃｏはｆｏ＝ｎ．・山（Ｈｚ）の周波
数で変化する。この静電容量Ｃｏは回転周波数検知器８
における電界効果トランジスタＦＥＴＱののゲート．ソ
−ス間に接続されている。

該トランジスタＱのゲ−トには電源Ｂの電圧を抵抗Ｂ２
及びＲ３により分在した電圧が抵抗Ｒ，を通して印加さ
れており、ソースは抵抗Ｒ４及び側路コンデンサＣ２を
介してアースされている。一方、そのドレインにはコイ
ルＬ及びコンデンサＣ，よりなり、その共振周波数が前
述のｆｏと等しいタンク回路が接続されている。このよ
うに機成された回路において、いま静電容量Ｃｏがある
周波数で変化すると、この周波数がＬ及びＣ，よりなる
タンク回路の共振周波数ｆｏを中心にした一定の周波数
帯域に一致したときのみトランジスタＱのドレィンより
出力信号が得られる。

なお入力側にノイズやハム等の外乱が入っても出力信号
が妨害されることはない。この回路によれば、キャプス
タン１の回転数ｎ２（日２）をそのｎ，倍高い周波数ｆ
ｏの電気信号として検出することができる。また同図に
おいて、前記回転周波数検知器８の出力ｅｏは、直接ナ
ンド回路１４の一方の入力端子に印加されると同時に、
移相器１１を通してナンド回路１４の他方の入力端子に
印加される。

同様に同じ信号がそれぞれ位相反転回路１２及び１３を
通して別のナンド回路１５に印加される。それぞれのナ
ンド回路１４及び１５の出力はフィル夕１６を通して出
力端子に導びかれる。上記移相器１１は、周波数らを基
準にしてこれより高い周波数の入力信号に対しては位相
を遅らせ、低い周波数の入力信号に対しては位相を進ま
せるように動作する。

そこで今、説明の便宜上、入力信号だ。が第３図Ａに示
すように周波数ｆｏの矩形波であるとし、移相器１１に
よってこれが同図Ｃの如く移相されるものとする。この
ときナンド回路１４に印加される信号は上記ＡとＣの信
号となることは明らかである。またナンド回路１５には
同図のＡとＣを反転したＢとＣの矩形波が印加される。
従って両方のナンド回路１４及び１５の出力を合成した
信号は同図Ｅに示すような矩形波となり、これがフィル
夕６により平滑されて出力誤差信号となる。もしキャプ
スタンーの回転数が定常時より高くなり、周波数弁別器
９の入力信号ｅｏの周波数が中心周波数もより高くなる
と、移相回路１１の出力はぐだけ位相が遅れ、同図Ｆの
ような信号となる。従ってこのときのナンド回路１４及
び１５の合成出力は同図Ｇの如くＥの矩形波よりも幅の
狭い矩形波となる。それ故Ｇの信号を平滑することによ
って得られる直流誤差信号は定常状態より小さくなる。
一方、キャブスタンーの回転数が定常時より低くなると
、入力信号ｅｏは第３図日に示すように位相が？だけ進
み、ナンド回路１４及び１５の合成出力は同図１の如く
幅の広い矩形波となる結果、これを平滑することにより
得られる直流誤差信号は大きくなる。すなわち上記の如
く構成された回路によれば、入力信号ｅｏの周波数に対
して反比例した大きさの出力誤差電圧Ｖｏが得られこの
電圧Ｖｏはモータ駆動増幅器１０に供給される。

この時、モ−タ駆動増幅器１０の出力電圧ＶＮは制御入
力電圧Ｖｏに比例した値となり、これにより該入力電圧
Ｖｏに応じて直流モータは制御される。ところで、上記
説明の如き、回転体の定速制御装置においては、回転体
の回転周波数を検出しこれを周波数弁別する際にコイル
とコンデンサとの共振回路の位相特性を利用しており、
キャプスタン１の回転周波数に対する周波数弁別器９の
出力誤差信号特性は、実際には第４図にａで示す如く、
Ｓ字曲線特性を呈する。

従ってキャプスタンｌの回転周波数が零、即ち、起動寸
前の弁別器９の出力レベルと、所定の回転数の時の出力
レベル、即ち共振回路の共振周波数近傍の周波数での弁
別器９の出力レベルが等しいかあるいは近似的であるた
めに、結局モータ駆動増幅器１０への入力信号レベルが
回転体を起動するに十分でなく、起動が不安定（即ち、
起動したり、しなかったりする）である問題点があった
。

本発明は上記の問題点を解決したものであり、第５図以
下と共に、その一実施例につき説明する第５図は本発明
になる回転体の定速制御装置の一実施例のブロック系統
図を示す。

同図中、第１図における部分と同一符号には同一符号を
附し、その説明を省略する。同図において、１７はリミ
ッタで、回転周波数検知器８と周波数弁別器９との間に
介挿接続されている。リミッタ１７と回転周波数検知器
８の部分の具体的回路の１実施例を第６図に示す。

同図において、点線ａより左側は回転周波数検知部８を
示し、点線ａり右側はリミッタ１７を示す。回転周波数
検知部８の一部を構成するコイルＬ、コンデンサＣ，は
周波数ｆ，に同調するタンク回路、抵抗Ｒ４は電流制限
低抗、コンデンサＣ２はバイパスコンデンサである。回
転周波数検知部８の出力端（図中、ｂ）はコンデンサＣ
，。

と抵抗Ｒ２。との直列回路を介して増幅器１７ａの入力
端に接続され、この増幅器１７ａの出力端は抵抗Ｒ２，
とコンデンサＣ，．との直列回路を介して増幅器１７ａ
の入力端に帰還接続させる。なお、増幅器１７ａは、例
えば差動増幅器を組み合わせたもので構成される。回転
周波数検知器８の出力信号はコンデンサＣ，ぃ抵抗Ｒ初
を介して増幅器１７ａに供鞍貧される。上託ＩＪミッタ
１７の増幅器１７ａは出力側から入力側に抵抗公ａ、コ
ンデンサＣ，．を介して比較的弱い正帰還をかけられて
おり、入出力信号の位相関係を同相にされている。従っ
て上記の増幅器１７ａの入力には出力からの正帰還信号
と回転周波数検知器８の出力信号とが印加される。そし
て、リミッタ１７の入力（すなわち、増幅器１７ａの入
力端）に供孫合される信号のうち、上記の正帰還信号の
レベルよりコイルＬ、コンデンサＣ，のタンク回路より
供給される信号のレベルが小さい時は、この正帰還によ
りコンデンサＣ，．、抵抗Ｒ２，、コンデンサＣ，ｏ、
抵抗収２ｏ、コイルＬ及びコンデンサＣ，の“Ｑ”で決
まる発振周波数で発振する。一方、リミツタ１７の入力
に供給される信号のうち、上記の正帰還信号のレベルよ
りコイルＬ、コンデンサＣ，のタンク回路より供給され
る信号のレベルが大きい時は、リミッタ１７は本来の振
幅制限増幅器として動作し入力信号の振幅制限及び増幅
をする。

そこで、今キヤプスタン１が起 し、その回−周波数が
上昇し、第７図に示す弁別特性曲線ｂの第１の山ｂ′付
近の周波数ｆ，に達するまでの期間、即ち、上記の検知
器８の出力信号が上記の帰還信号より小さい期間には、
上記のＩＪミツタ１７は発振周波数ｆ，の発振器として
動作し、周波数弁別器９にこの発信信号を供Ｖ給する。

この発信信号は周波数弁別器９にて、その周波数に応じ
た所定の直流電圧ｅ２とされ、この直流電圧はモータ駆
動増幅器１０に増幅された後、モ−夕７に供給されてこ
れを駆動する。よってキャプスタンーの回転数が起動時
から目標値に近づく期間は回転周波数検知器８の出力信
号は遮断され、結局直流モータ７はその起動及び回転数
上昇に十分な電圧を印加される。

次にキャプスタン１の回転数が周波数ｆ，付近に達し、
上記の検知器８の出力信号が上記の帰還信号より大きく
なった場合、上記のりミツタ１７はその機能を回復する
。

即ち検知器８の出力信号はリミッタ１７にて振幅を制限
されつつ増幅されて周波数弁別器９に供給される。

上述の如く、本発明による回転体の定速制御装置は、回
転数検知器と周波数弁別器との間に、回転数検知器の出
力レベルが規定の値より小さい時には所定の周波数で発
振してこの発振信号を上記の周波数弁別器に供ｖ給し、
上記出力レベルが規定の値より大きい時にはこの世力を
振幅制限した後上記の周波数弁別器に供Ｖ給する回路を
設けているため、弁別特性曲線により、回転体の回転数
が起動時から目標値に近づく期間は、モータにはその起
動及び回転数上昇に十分な電圧が印加され、これにより
、コイルとコンデンサとの共振特性を応用した上記の周
波数弁別器が有している入力信号周波数に対する出力信
号電圧レベルのＳ字特性が実質的に改善され、安定な起
動が可能となる等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願人が先に提案した定速制御装置の１例の
ブロック系統図、第２図はその回転周波数検出機構及び
回転周波数検知器及び周波数弁別器の１例のブロック系
統図、第３図Ａ〜１は夫々第２図の周波数弁別器の動作
説明用波形図、第４図は従釆の周波数弁別器の入力信号
周波数に対する出力信号電圧特性曲線図、第５図は本発
明になる回転体の定速制御装置の一実施例のブロック系
統図、第６図は同実施例におけるリミッタ部分の回路図
、第７図は同実施例における周波数弁別器の入力信号周
波数に対する出力信号電圧特性曲線図である。 １…キヤプスタン、２…フライホイ−ル、３…歯車、３
１・・・内接歯車、３２・・・外接歯車、７・・・直流
モータ、８・・・回転周波数検知器、９・・・周波数弁
別器、１０・・・モータ駆動増幅器、１１・・・移相器
、１２，１３・・・極性反転器、１４，１５・・・ナン
ド回路、１６…フィル夕、１７…リミッタ、１７ａ…増
幅器。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気記録再生装置のキヤプスタン等の被制御回転体
   と、該回転体の回転に関連し該回転体の回転数に応じた
   周波数の電気信号を検出する回転数検知器と、該回転数
   検知器の出力の周波数に応じた大きさの直流誤差信号を
   発生せしめるための周波数弁別器と、該周波数弁別器の
   出力を増幅する増幅器と、該増幅器の出力により該回転
   体を駆動する直流モータを制御する手段とよりなる回転
   体の定速制御装置において、上記の回転数検知器と周波
   数弁別器との間に、上記の回転数検知器の出力レベルが
   規定の値より小さい時には所定の周波数で発振して、こ
   の発振信号を上記の周波数弁別器に供給し、上記出力レ
   ベルが規定の値より大きい時にはこの出力を振幅制限し
   た後上記の周波数弁別器に供給する回路を介挿接続して
   なることを特徴とする回転体の定速制御装置。