DE9013686U1

DE9013686U1 - Magnetische Abgleichschaltung

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Publication number: DE9013686U1
Application number: DE9013686U
Authority: DE
Original assignee: W Steenbeck & Co (gmbh & Co) 2000 Hamburg De
Current assignee: W Steenbeck & Co (gmbh & Co) 2000 Hamburg De
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1990-12-06
Anticipated expiration: 2000-10-02

Description

Magnetische Abaleichschaltuna

Die Erfindung betrifft eine magnetische Abgleichschaltung.

Es ist bekannt, Schwingkreise in ihren Parametern wie etwa der SchwangfrequeKS oder der Güte dux-c5* Beeisflussioiig der Schwingkreis-Komponenten abzugleichen. Bei spielsweise können die Schwingkreise mit Trimmkondensatorsü «asgestatuct *er<i«n_# durch der an Betätigung die schwingfrequ 12 verstel¹**«: i&t.

Bekannte Afcgleichschaltungs- erfordern allerdings entweder manuelle Eingriffe und sind somit umständlich zu bedienen, oder erlauben in der Regel - bei vertretbarem Aufwand - keine phasengenaue Einregelung auf eine gewünschte Phasenlage zwischen Strom und Spannung, um z.B. eine automatische Einstellung der Resonanzfrequenz oder eine gezielt hiervon abweichende Frequenzeinstellung zu erreichen. Insbesondere, wenn der Schwingkreis zusammen mit einer zusätzlichen Induktivität betrieben wird, kann es bei Streuungen der zusätzlichen Indukti vität, beispielsweise aufgrund von Toleranzabweichungen bei ihrer Serienherstellung, dazu kommen, daß der Schwingkreis mehr oder weniger stark von den eigentlich gewünschten Schwingpararoetern abweicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Abgleichschaltung zu schaffen, mit der sich in einfacher Weise und bei einfachem Aufbau eine selbsttätige Abstimmung der Schaltung hinsichtlich ihrer Betriebsparameter erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung wird somit eine magnetische Abgleichschal tu&g geschaffen, dim zat iner veränderbaren Induktivität ausgestattet ist. über eine Steuerschaltung werden die Phasenlagen von Schwingkreis-Eingangsspannung und Schwingkreis-Strom miteinander verglichen und abhängig vom Vergleichsergebnis der Induktivitätswert der veränderbaren Induktivität so justiert, daf eine gewünschte Phasenbeziehung zwischen Spannung und Strom eingehalten oder eingestellt wird. Damit läßt sich eine selbsttätige, exakte und rasche Abgleichung erzielen.

Der Schwingkreis kann hierbei gezielt so eingestellt werden, daß eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung vorliegt. Vorzugsweise wird der Schwingkreis aber jeweils automatisch auf die Resonanzbedingung eingestellt, indem Strom und Spannung auf übereinstimmende Phasenlage einjustiert werden.

Da bei der Erfindung eine veränderbare Induktivität eingesetzt wird, kann mit einer festen Schwingkreis-Kapazität gearbeitet werden. Selbstverständlich ist es aber auch Beglich, zusätzlich (oder alternativ) eine einstellbare Kapazität zu verwenden, um die gewünschte Phasenlage zwischen Schwingkreis-Spannung und Schwingkreis-Strom einzustellen.

Als veränderbare Induktivität kann z.B. eine Induktivität mit mechanisch verstellbarem magnetischem Kern eingesetzt werden. Vorzugsweise wird jedoch eine aus zwei Transduktoren bestehende Induktivität: verwendet. Dies bringt den Vorteil, daß durch gezielte Beeinflussung der Transduktoren-Wicklungen eine Induktivitatsveränderung erzielbar ist, ohne daß irgendwelche mechanisch beweglichen und damit störanfälligen sowie entsprechen-

den Bewegungsenergiebedarf aufweisenden mechanischen Komponenten notwendig sind.

Insbesondere, wenn die Arbeitewicklungen der Transduktoren parallel und phasengleich in Reihe geschaltet sind, kann eine symmetrische Arbeitsweise erzielt werden, so daß keine unerwünschten Verzerrungen oder Überlagerungen eingeführt werden. Die symmetrische Arbeitsweise dsr veränderbaren Induktivität wird noch weiter dadurch verbessert, daß die Steuerwicklungen der Transduktoren gegensinnig in Reihe geschaltet sind. Hierdurch läßt sich eine gleichmäßige Steuerung der positiven und negativen Halbwellen des elektrischen signals erzielen, so daß die Signale ohn* irgendwelche Verzer rungen oder Überlagerungen im Schwingkreis fließen kön nen.

über die Steuerwicklungen der Transduktoren kann die Induktivität der Arbeitewicklungen gezielt gesteuert werden. Hierzu wird entweder an die Steuerwicklungen eine geeignete, veränderbare Spannung angelegt, oder es wird in bevorzugter Ausgestaltung dsr durch die Stsuerwicklungen fließende Strom geregelt.

Der durch die Steuerwicklungen fließende Strom ist vorzugsweise ein Gleichstrom, da sich hierdurch eine sehr einfache Steuerung erzielen läßt. Vorteilhafterweise wird der Gleichstrom durch Anlegen einer festen Spannung an einen Anschluß der Steuerwicklungs-Reihenschal- tung erzeugt, während der andere Anschluß mit der Steuerschaltung verbunden ist, die den Stromfluß durch die Steuerwicklungen regelt. Der Stromfluß bewirkt dabei eine Verschiebung des magnetischen Arbeitspunkts des Kernmaterials in Richtung Sättigung oder in Gegenrich tung hierzu, wodurch die Induktivität der Arbeitswick lungen bestinast »ird* Diese erlaubt eine sehr einfache

und dennoch präzise, verzerrungsfreie Induktivitätsregelung.

Die steuerschaltung kann jeden geeigneten Aufbau haben, der eine Phasendifferenz-Bestimmung erlaubt. Vorteilhafterweise enthält die Steuerschaltung jedoch einen Integrator, dem eingangsseitig Werte zugeführt werden, die die Schwingkreis-Eingangsspannung und den Schwing-Icrais-Strom repräsentieren, und der ausgangseeitig mit der veränderbaren Induktivität verbunden ist. Damit kann die Steuerschaltung mit sehr einfachem Aufbau realisiert werden. Der Aufbau vereinfacht sich noch weiter in erheblichem Ausmaß, wenn als Integrator ein Operationsverstärker mit Integrationskondensator im Rück- kopplungszweig verwendet wird, da dann sowohl der Phasenvergleich als auch die Bereitstellung eines entsprechenden Ausgangssignals zur Beeinflussung der veränderbaren Induktivität in einfacher und präziser Weise durchgeführt werden können. Der Schaltungsaufwand ist damit äußerst gering.

Die erfindungsgemSße Abgleichschaltuna läßt sich für jede gewünschte Schwingkreis-Abstimmung einsetzen. Von besonderem Vorteil ist aber ihre Verwendung in Verbin dung mit Magnetköpfen in der Magnetaufzeichnungstech- nik. In diesem Fall wird das Schwingkreis-Verhalten auch durch die Magnetkopf-Wicklung beeinflußt. Durch die erfindungsgemäße Abgleichschaltung ist es möglich, selbst bei streuenden Magnetkopfinduktivitäten, sei es aufgrund von Herstellungstoleranzen, Alterungserscheinungen oder Umgebungseinflüssen wie der Temperatur, automatisch die Resonanzbedingung einzufahren, so daß der Magnetkopf im Resonanzbetrieb angesteuert wird. Damit läßt sich die Induktivität der jeweils verwendeten Magnetköpfe in einem größeren Bereich automatisch abgleichen bzw. nachregeln, ohne daß manuelle Eingriffe

erforderlich sind oder jeder Tonkopf selektiv für sich durch zusätzliche Maßnahmen kompensiert werden müßte.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige Figur näher beschrieben.

in der einzigen Figur ist ein Ausführungsbeispiel der magnetischen Abgleichschaltung gezeigt, über einen Eingangsverstärker 1 wird das Eingangs-Wechselspannungssignal an eine Leitung 2 abgegeben. Die Leitung 2 ist mit einem Kondensator 3 verbunden, der mit einer veränderbaren Induktivität 4 gekoppelt ist. Der Kondensator 3 und die veränderbare Induktivität 4 bilden Bestandteile eines Schwingkreises, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Serienschwingkreis ausgelegt ist. Der Schwingkreis kann aber auch als Parallel-Schwingkreis ausgestaltet sein, bei dem Kondensator 3 und veränderbare Induktivität parallel liegen.

Die veränderbare Induktivität 4 ist über eine Leitung 12 mit der Wicklung eines Magnetkopfs 13 verbunden. Dre Magnetkopf-Wicklung beeinflußt den Gesamt-Induktivitätswert des Schwingkreises, der den Kondensator 3 und die veränderbare Induktivität 4 enthält und kann somit gleichfalls als Schwingkreis-Komponente eingestuft werden.

Der den Schwingkreis durchfließende, d.h. auch die Magnetkopf-Wicklung durchsetzende Strom I wird über eine Leitung 14, die mit dem von der Leitung 12 abgewandten Ende der Magnetkopf-Wicklung verbunden ist, an einen Operationsverstärker 16 angelegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel fließt allerdings nicht der gesamte Magnetkopf-Wicklungsstrom in den Operationsverstärker/ Komparator 16. Mit der Leitung 14 ist nämlich ein widerstand 15 verbunden, dessin anderer Anschluß auf Mas-

se liegt. Ein Teil des Wicklungsstroms, vorzugsweise der größere Teil, wird somit über den Widerstand 15 abgeführt .

Der Ausgang des Operationsverstärkers 16 ist mit einem Eingang einer Steuerschaltung 17 verbunden. Die Steuerschaltung 17 weist einen weiteren Eingang auf, über den ihr die auf der Leitung 2 anliegende Eingangsspannung U zugeführt wird. Zwischen der Leitung 2 und dem zugehörige^i Eingang der Steuerschaltung 17 ist ein Operationsverstärker 18 geschaltet, der, ebenso wie der Operationsverstärker 16, das jeweilige Eingangssignal auf einen entsprechenden Pegel oder Impedanzwert umsetzt.

Die Steuerschaltung 17 enthält einen Widerstand 21, der zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 18 und den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers

19 geschaltet ist, und als Vorwiderstand dient. Der andere, nicht invertierende Eingang dps Operationsverstärkers 19 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 16 verbunden.

Damit empfängt der Operationsverstärker 19 an seinen beiden Eingängen Signale, die für die Eingangsspannung sowie den Schwingkreis-Strom repräsentativ sind.

Um die Erkennung von Phasenunterschied'-i. ^u erleichtern, können die Operationsverstärker 16 und 18 auch als Signalformer ausgelegt sein, die die anliegenden Signale in Rechteck-Signale umsetzen, so daß am Operationsverstärker 19 Rechteck-Signale anliegen, die hinsichtlich Phasenabweichungen besonders einfach und klar unterscheidbar sind.

Der Operationsverstärker 19 ist rückgekoppelt und weist in seinem Rückkopplungszweig einen Integrierkondensator

20 auf, so daß der Operationsverstärker 19 und der In-

tegrierkondensator 20 gemeinsam einen Integrator bilden. Bei übereinstimmender Phasenlage von Eingangespannung und Schwingkreis-Strom verändern sich die Eingangssignale am Operationsverstärker 19 im Gleichtakt, so daß dessen Ausgangssignal konstant bleibt und durch den Ladezustand des Integrierkondensators 20 bestimmt ist. Verändern sich demgegenüber die Phasenlagen von Eingangsspannung und Schwingkreisstrom, d.h. tritt eine Phasendifferenz auf, erzeugt der Operationsverstärker 19 ein entsprechendes Ausgangssignal, das zu weiterer Aufladung des Integrierkondensators 20 oder zu einer gewissen Entladung desselben führt. Das Ausgangssignal der Steuerschaltung 17, d.h. das Ausgangssignal des Integrators 19, 20, wird der veränderbaren Induktivität 4 zugeführt.

Wie aus der einzigen Figur ersichtlich, besteht die veränderbare Induktivität 4 aus zwei Transduktoren 5, 8, die jeweils eine Arbeitewicklung 7, 9 und eine Steuerwicklung 6, 10 umfassen. Die Steuer- und die Arbeitswicklung des Transduktor 5 bzw. &bgr; sind magnetisch miteinander gekoppelt.

Die Arbeitewicklungen 7, 9 der Transduktoren 5, &bgr; sind phasengleich parallel geschaltet und eind mit einem Anschluß mit dem Kondensator 3 und mit dem anderen Anschluß mit der Leitung 12 verbunden.

Die Steuerwicklungen 6, 10 nind demgegenüber gegenphasig miteinander in Reihe geschaltet. Der nicht mit der Steuerwicklung 10 verbundene Anschluß der Steuerwicklung 6 wird mit konstanter Spannung +UB gespeist, während der nicht mit der Steuerwicklung 6 verbundene Anschluß der Steuerwicklung 10 mit dem Ausgang der Steuerschaltung 17 und damit mit dem Ausgang dee Operati onsverstärker· 19 verbunden ist. Bei UB- sind die Eingänge dee Integrators zu vertauschen.

Vorzugsweise sind die Transduktoren 5 und 8 völlig identisch.

An der Steuerwicklungs-Reihenschaltung liegt scait eine variable Spannung an, die der Differenz zsfisc-^u der konstanten Versorgungsspannung +0B und der Ausgang»-* spannut d&3 Integrators IS/ 2v entspricht. Die variable Spannung an der Steuerwicklunge-Reihenschaltung be- w; kt eiaen entsprechenden Stromfluß/ so daß f.i Steuerwicklungen 6, 10 von einen Gleichstron durchflossen werden, dessen Größe ?"rch die an der Steuerwiciclungs-Reihes««haltung jeweils anliegende Spannung bestimmt ist. Der in den Steuerwicklungen 6/10 fließende strom schiebt den magnetischen Arbeitspunkt des Keranaterials näher an die Sättigung heran und verringert damit die Induktivität der Arbeitewicklungen 7, 9. Wird der Stromfluß in den Steuerwicklungen 6, io dagegen verringert/ verschiebt sich der magnetische Arbeitspunkt in umgekehrte Richtung/ so daß die Induktivität der Arbeitswicklungen 7/ 9 anwächst. Hierdurch läßt sich der induktivitätswert der veränderbaren Induktivität 4 in einfacher Weise steuern. Aufgrund der Verwendung zweier getrennter Transduktoren 5, 8 und der Gegenphasigkeit der Steuerwicklungen 6, 10 können die positiven und negativen Halbwellen des fließenden Signals gleichmäßig gesteuert werden/ so daß keine Verzerrungen oder Überlagerungen eingeführt werden,

Vorzugsweise wird der Schwingkreis/ der den Kondensator 3, die veränderbare Induktivität 4 und die Magnetkopfwicklung enthält/ durch den in den Steuerwicklungen 6, 10 fließenden Strom so abgeglichen/ daß er auf Resonanz gestimmt ist.

Die beschriebene magnetische Abgleichschaltung erlaubt somit bei geeigneter Dimensionierung, eine übereinstim-

■ende Phasenlage zwischen Eingangsspannung und Schwingkreis-Strom herzustellen, so daß die Resonanzbedingung erfüllt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, gezielt eine gewünschte Phasenabweichung zwischen Eingangsspannung und Schwingkreis-Strom herzustellen, wenn dies gewünscht ist. Dies kann z.B. durch e,i*& ssssStzIiehe Phssenscbiefoerschaltung in ei®vm oder beiaen der mit den Eingängen der Steuer schaltung 17 Orbundenen öcrüskkreiae erreicht werden.

Die beschriebene magnetische Abgleichschaltung ermöglicist sc&it eiue nutr-^atiscbsii ReoOi^nzabgleich und eignet sich _amit insbe-^odere für Aufnahme- und Löschkopf« in de Hagnetaufzeichnung?^ echnik. Bei einer kon- stauten Arfcsitsfrequsnr und ~-Tr<gn feet eingebauten Kondensator kann, je nach Dimensionieruog der Schaltung, die Induktivität der verwendeten Hagnetköpfe in einem groBen Bereich selbsttätig abgeglichen bzw. nachgeregelt werden. Induktivitätsstreuungen der Aufnahme- oder Löschköpfe werden dabei durch entsprechende Verstellung der veränderbaren Induktivität 4 kompensiert. Die magnetische Abgleichschaltung kann auch für andere Einsatzzwecke, bei denen beispielsweise eine Induktivitäts-Feineinstellbarkeit gewünscht ist, verwendet wer- den.

Hit der Erfindung wird somit auch ein Verfahren geschaffen, mit dem ein magnetischer Abgleich, insbesondere ein Resonanzabgleich, eines Schwingkreises dadurch erreicht wird, daß die Phasenlagen der Schwingkreis-Eingangsspannung und des Schwingkreis-Stromes miteinander verglichen werden und eine veränderbare Induktivität abhängig vom Vergleichserqebnis so verstellt wird, daß die Phasenlagen auf einen vorbestimmten Wert ge bracht werden, und vorzugsweise übereinstimmen.

Claims

Ansprüche

1. Magnetische Abgleichschaltung, insbesondere für Magnetaufzeichnungstechnik, mit einem Schwingkreis (3, 4), in dem eine veränderbare Induktivität (4) enthalten ist, und einer Steuerschaltung (17), die die rhasenlagen von Eingangsrpannung (U) und Schwingkreis-Stiom (I) miteinander vergleicht und abhängig vom Vergleichsergebnis ein Steuersignal zur Steuerung der veränderbaren Induktivität (4) derart, daß Eingangsspannung (U) und Schwingkreis-Strom (I) eine vorbestimmte Phasenbeziehung einnehmen, erzeugt.

2. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Phasenbe-Ziehung gleicher Phasenlage von Eingangsspannung (U) und Schwingkreis-Strom (I) entspricht.

3. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Induktivität (4) aus zwei vorzugsweise identischen Transduktoren (5, 8) besteht.

4. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen (7,

9) der beiden Transduktoren (5, 8) phasengleich parallel geschaltet sind.

5. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklimgen (6, 10) der beiden Transduktoren (5, 8) gegenphasig in Reihe geschultet sind.

6. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß der steuerwicklungs-Reihenschaltung mit einer konstanten Spannung (UB) gespeist ist und der andere Anschluß mit der steuerschaltung (17) verbunden ist.

7. Magnetische Abgleichschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß

alrun Tnfafl»fni- /1O OAt anf.

hält, dessen beide Eingänge mit der Eingangespannung (U) und dem Schwingkreis-Strom (I) bzw. hiervon abgeleiteten Werten gespeist werden, und dessen Ausgang mit der veränderbaren Induktivität (4) verbunden ist.

S. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet/ daß der Integrator (19/ 20) aus einem Operationsverstärker (19), dessen beiden Eingängen Werte, die die Eingangsspannung (U) bzw. den Schwingkreis-Strom (I) repräsentieren, zugeführt werden, und einem Integrierkondensator (20) im Rückkopplungszweig des Operationsverstärkers (19) besteht.

9. Magnetische Abgleichschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet/ daß der Schwingkreis (3/ 4) die Wicklung eines Magnetkopfs (13) enthält.

10. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Magnetköpfe (13) mit der veränderbaren Induktivität (4) in Reihe oder parallel geschaltet ist.

11. Magnetische Abgleichschaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der 8teuerschaltung (17) ein Teil des durch die Wicklung des Magnetkopf s (13) fließenden Strome zur Erfassung der Sehwingkreis-Strom-Phasenlage zugeführt wird.