專利名稱：運動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種在短時間內(nèi)將馬達驅(qū)動設(shè)備精確地驅(qū)動至預(yù)定位置的運動控制系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠?qū)ο乱恍畔⒔橘|(zhì)進行精確和快速訪問的CD轉(zhuǎn)盤式裝載機。轉(zhuǎn)盤驅(qū)動系統(tǒng)用于利用一掃描設(shè)備讀或存儲記錄介質(zhì)的一個或多個光道上的信息或數(shù)據(jù)的信息記錄裝置或再現(xiàn)裝置，例如，CD，CD-ROM，或DVD，可擦除的CD或DVD一類的記錄介質(zhì)。
在記錄介質(zhì)的一個或多個光道上記錄或再現(xiàn)信息或數(shù)據(jù)的CD轉(zhuǎn)盤式裝載設(shè)備是眾所周知的。為了能夠高度精確并高速地在短運動時間內(nèi)訪問CD圓盤傳動裝置的所需記錄介質(zhì)，必須將該圓盤傳動裝置控制在能夠掃描或?qū)懹涗浗橘|(zhì)的位置。用一電子馬達通過一齒輪機構(gòu)來驅(qū)動CD圓盤傳動裝置，該馬達通過一所謂的轉(zhuǎn)盤馬達驅(qū)動器集成電路(IC)接通和關(guān)斷。按照由圓盤式裝載機的驅(qū)動系統(tǒng)在定位精度、速度和自鎖定方面構(gòu)成的需求，采用由一副齒輪驅(qū)動并具有高變速的齒輪機構(gòu)。由于機械與電子結(jié)構(gòu)和元件的復(fù)雜組合，該轉(zhuǎn)盤因其慣性通常不能精確停止在其位置上。為更精確地將一設(shè)備控制到所需位置而降低其速度對本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。然而，這種方法的缺點是它到達目標位置需要更多時間，而且還需要大量的機械或電子制動裝置來將該設(shè)備控制到所需位置。
本發(fā)明的目的是提供一種用于將一轉(zhuǎn)盤驅(qū)動到預(yù)定位置的運動控制系統(tǒng)，它僅需要少的費用且滿足在高定位精度、短運動時間和自鎖定方面的需求。
本發(fā)明的一個方面是以這樣一種方式來構(gòu)造一種CD轉(zhuǎn)盤式裝載機驅(qū)動系統(tǒng)，即以低成本來保證在訪問記錄介質(zhì)以及對驅(qū)動系統(tǒng)進行自鎖定時的高定位精度和高速度。
借助于一種包括制動電路的運動控制系統(tǒng)來滿足這些需求，該制動電路可僅用一開關(guān)裝置來形成，該開關(guān)裝置由將馬達接通和關(guān)斷的同一端子來加以控制。自鎖定利用驅(qū)動馬達與圓盤傳動裝置(carousel)的轉(zhuǎn)盤之間的傳動系來達到。
以這樣的方式來構(gòu)成CD轉(zhuǎn)盤式裝載機(CD-carousel loader)的運動控制系統(tǒng)，即在轉(zhuǎn)盤目標位置前的短時期內(nèi)由一脈沖信號控制增加到轉(zhuǎn)盤馬達驅(qū)動器集成電路上的制動電路，和為馬達及制動電路供電的電路。具有制動電路且在目標位置前的短時期內(nèi)由一脈沖信號控制馬達的運動控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點通過恒定接通信號變?yōu)槊}沖信號，馬達的轉(zhuǎn)數(shù)乃至轉(zhuǎn)盤的速度將快速下降，而且目標位置將非常精確并在收到停止信號時快速達到。最終，能夠以較短減速距離制動，盡管如此仍不存在過度動作。這表明將會降低精確達到所需位置的總持續(xù)時間。無需采用任何機械制動就能在短時間內(nèi)精確停止該機械運動系統(tǒng)。
在一優(yōu)選實施例中，利用一光斷續(xù)器來檢測開始減速和停止轉(zhuǎn)盤的位置。在減速時期內(nèi)控制馬達的脈沖由一記錄或再現(xiàn)設(shè)備的中央處理單元連續(xù)產(chǎn)生直到檢測到停止點。
制動電路是非常簡單的，它僅包含一晶體管、一電阻器和一個二極管，因此，它以成本上的優(yōu)越性達到制動結(jié)果。
下面參照附圖利用示范性實施例更詳細地解釋本發(fā)明，附圖中

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)盤(platter)馬達驅(qū)動集成電路的示意性電路圖，圖2示出一按照本發(fā)明的運動控制系統(tǒng)的實施例的示意性電路圖，圖3示出相應(yīng)于圖1和圖2電路的馬達電樞電壓的時序圖，圖4示出在無運動控制系統(tǒng)的情況下轉(zhuǎn)盤速度和轉(zhuǎn)盤位置的示意性表示，圖5示出帶有運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤速度和轉(zhuǎn)盤位置的示意性表示，以及圖6示出施加于運動控制系統(tǒng)的輸入信號的示意性表示。
所有這些附圖中所用的參考符號是一致的。
圖1中所示的轉(zhuǎn)盤馬達驅(qū)動器集成電路的示意性電路圖是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，它示出了一個驅(qū)動器電路IC1，例如具有四個端子1到4的AN6651，一個電阻器R1和一個調(diào)節(jié)所述驅(qū)動電路IC1的增益和輸出電路Vout第二電阻器R2，以及一個npn晶體管Q1，它作為控制馬達M運轉(zhuǎn)或停止的電子開關(guān)。npn晶體管Q1的發(fā)射極連接到地GND，npn晶體管Q1的基極經(jīng)第三電阻器R3連接到輸入端In，npn晶體管Q1的集電極連接到驅(qū)動電路IC1的端子3。驅(qū)動電路IC1的端1形成驅(qū)動電路IC1的輸入端，并施加有電源電壓U，電源電壓U還施加到第一電阻器R1的第一端和馬達M的第一端。第一電阻器R1的第二端和第二電阻器R2的第一端與驅(qū)動電路IC1的第二端2連接，最后第二電阻器R2的第二端和馬達M的第二端連接到驅(qū)動電路IC1的輸出端4。典型的電源電壓U為9V，為運轉(zhuǎn)或停止馬達M施加到輸入端In的電壓具有5.3V的高信號電平和0V的低信號電平。由于機械和電子結(jié)構(gòu)及元件的復(fù)雜組合，這種轉(zhuǎn)盤馬達驅(qū)動電路具有轉(zhuǎn)盤因其慣性常常不能精確停止在其位置上的缺點。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，為將一設(shè)備更精確地控制到所需位置要降低其速度。然而，這種方法的缺點是，它需要更多時間來達到目標位置，此外，為將該設(shè)備控制到所需位置需要大量機械或電子制動裝置。因此，本發(fā)明的目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)缺點的方法和設(shè)備。
用圖2到圖6中作為優(yōu)選實施例示出的運動控制系統(tǒng)來解決該問題。
由一馬達驅(qū)動電路構(gòu)成運動控制系統(tǒng)，該馬達驅(qū)動電路具有一制動電路并在目標位置前的短時期內(nèi)由一脈沖信號來控制。在目標位置前的短時期內(nèi)對馬達M的驅(qū)動電路IC1和所述馬達M的制動電路BC的同時脈沖控制具有如下優(yōu)點，即非?？斓亟档婉R達電樞電壓和同時也這樣降低圓盤傳動裝置的轉(zhuǎn)盤的速度，并在較短時間內(nèi)精確到達目標位置。這意味著，正如以下將要說明的，不管在目標位置前降低的速度，將在較短時間內(nèi)并以較高精度到達目標位置。這一驚人效果是由以下事實引起的，由于運動控制系統(tǒng)的存在，可將減速距離縮短，盡管如此，仍然以高精度到達目標位置且不會伸出超過目標位置。如圖4所示，作為一實例，由圖1電路所控制，通過將輸入端In的信號從高電平變?yōu)榈碗娖蕉跍p速位置A使其停止的所選擇圓盤傳動裝置的轉(zhuǎn)盤，伸出超過目標位置B而停止在位置C，位置C超過目標位置0.002拉德的距離OD。在停止信號已施加到圖1的輸入端In之后直到轉(zhuǎn)盤確實停止的持續(xù)時間已測知達500ms。對于0.0217拉德的減速距離B-A該結(jié)果已達到。
通過采用按照圖2的運動控制系統(tǒng)，可如圖5所示精確地到達圖4的目標位置B。但是，由于轉(zhuǎn)盤速度V下降，在從同一減速位置A開始磁帶的條件下，在這一實例中將在1200ms的增加的期間之后到達目標位置。這意味著它涉及圖4中減速開始位置A等于圖5中減速位置AR的情況。在這種情況下，可能實現(xiàn)不了在短或較短時間內(nèi)到達目標位置的要求。
然而，利用按照圖2和圖6的運動控制系統(tǒng)，如果與圖4相比更遲地施加在圖2的輸入端In的按照圖6的脈沖形減速信號，可以用與圖4同樣的精度到達目標位置B。這意味著如果將減速距離B-A減小到減速距離DD也獲得同樣的精確性。對于被測試樣本，減速距離DD可從0.0217拉德減小到0.006拉德。因此，從新減速位置AR直到轉(zhuǎn)盤停止的持續(xù)時間也較短，已測量得其為80ms。這表明由于減速時期已從500ms減少到80ms的事實，將在較短時間內(nèi)以較高精度到達目標位置。對下一信息介質(zhì)的訪問速度增大。
如圖2所示，將制動電路BC增加到圖1所示的公知電路中，它包含一個pnp晶體管Q2，一個第四電阻器R4和一個二極管D，其中pnp晶體管Q2用于作為開關(guān)裝置。二極管D和pnp晶體管Q2的集電極-發(fā)射極路徑與馬達M的兩端并聯(lián)設(shè)置，pnp晶體管Q2基極經(jīng)電阻器R4連接到輸入端In。以這種方式，馬達驅(qū)動電路和制動電路BC由同一輸入端In控制。二極管D的作用是避免由于馬達電樞電感的高壓。圖2的制動電路BC需要低的費用，因此，它以成本上的優(yōu)勢達到制動結(jié)果。
pnp晶體管Q1是一控制馬達運轉(zhuǎn)或停止的電子開關(guān)。當(dāng)輸入端In的邏輯電平為高時，pnp晶體管Q1的集電極-發(fā)射極路徑導(dǎo)通，馬達M是運轉(zhuǎn)的，當(dāng)輸入端In的邏輯電平為低時，pnp晶體管Q1的集電極-發(fā)射極路徑的狀態(tài)是截止的，馬達M被停止。在pnp晶體管Q1的狀態(tài)從接通變?yōu)榻刂怪?，馬達由于機械慣性通常仍旋轉(zhuǎn)一會兒。為在短時間內(nèi)停止馬達M，增加一制動電路。在pnp晶體管Q1的狀態(tài)從導(dǎo)通變?yōu)榻刂购?，pnp晶體管Q2的狀態(tài)從截止變?yōu)閷?dǎo)通，因此由于pnp晶體管Q2是導(dǎo)通的電樞被短路連接。如果馬達仍然旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生制動電流Ia，且電樞中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩以防止馬達M旋轉(zhuǎn)。
一未示出的光斷續(xù)器用于檢測開始減速到停止轉(zhuǎn)盤的位置，并由一也未示出的記錄或再現(xiàn)設(shè)備的中央處理單元連續(xù)產(chǎn)生減速期間控制馬達M的脈沖。
盡管用一驅(qū)動電路IC1來控制馬達M，如果將0V的制動信號施加的輸入端In，如圖3所示，馬達電樞電壓Vo1并非立即向下翻轉(zhuǎn)。在向輸入端In提供制動信號之后，馬達慣性產(chǎn)生電壓Vo1，并至少導(dǎo)致電流Ia流過第一電阻器R1和第二電阻器R2，結(jié)果在將0V的制動信號施加到輸入端In時，馬達電樞電壓Vo1不立即向下翻轉(zhuǎn)。如圖3所述，如圖3所示，利用按照圖2的制動電路，直到馬達電樞電壓Vo2翻轉(zhuǎn)為0的持續(xù)時間已減少了大約20ms。然而，用所述運動控制系統(tǒng)已達到了減少大約420ms的訪問時間的效果和同時改善的精度，所述運動控制系統(tǒng)將制動電路BC的采用與減速期間的脈沖控制相結(jié)合。在上述實施例中，在32ms的脈沖距離T1中，已將1與4的脈沖暫停比與8ms的脈沖寬度PW一起使用。
以在目標位置之前減小的轉(zhuǎn)盤速度確保了高的定位精度，并避免了伸出超過目標位置。
該示范性實施例指出了本發(fā)明的一種有益配置。然而，本發(fā)明不限于這一示范性實施例，而是還包括本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的各種變型。
權(quán)利要求
1.一種用于在短時間內(nèi)將馬達驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動至預(yù)定位置的運動控制系統(tǒng)，包含一馬達驅(qū)動電路和一制動電路(BC)，制動電路具有一公共輸入端(In)，在驅(qū)動設(shè)備的所述預(yù)定位置(B)之前的減速期間(DD)內(nèi)響應(yīng)脈沖信號。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述減速期間(DD)由減速位置(AR)和所述驅(qū)動設(shè)備的目標位置(B)確定，所述減速位置和目標位置是由光斷續(xù)器檢測的。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述制動電路(BC)包含用于在脈沖信號的暫停時短路馬達(M)的端子的開關(guān)裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述用于短路馬達(M)的端子的開關(guān)裝置由晶體管(Q2)的集-發(fā)射極路徑形成，晶體管(Q2)的基極經(jīng)由一電阻器(R4)連接到所述公共輸入端(In)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)裝置是一pnp晶體管(Q2)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動設(shè)備是CD圓盤傳動裝置的轉(zhuǎn)盤。
7.一種用于將馬達驅(qū)動設(shè)備在短時間內(nèi)驅(qū)動到預(yù)定位置的運動控制系統(tǒng)的配置，包含一馬達驅(qū)動電路和一制動電路(BC)，制動電路具有一公共輸入端(In)，在驅(qū)動設(shè)備的所述預(yù)定位置(B)之前的減速期間(DD)內(nèi)響應(yīng)脈沖信號。
8.一種用運動控制系統(tǒng)將馬達驅(qū)動設(shè)備在短時間內(nèi)驅(qū)動到預(yù)定位置的方法，包含步驟在所述預(yù)定位置(B)之前的減速期間(DD)內(nèi)，將施加到構(gòu)成運動控制系統(tǒng)的馬達驅(qū)動電路和制動電路(BC)的公共輸入端(In)的輸入信號變?yōu)橐幻}沖信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及在短時間內(nèi)將馬達驅(qū)動設(shè)備精確地驅(qū)動至預(yù)定位置的運動控制系統(tǒng)。尤其是對下一信息介質(zhì)進行精確而快速訪問的CD轉(zhuǎn)盤式裝載機。本發(fā)明CD圓盤傳動裝置的轉(zhuǎn)盤的運動控制系統(tǒng)只需少量費用并滿足高定位精度、短運動時間和自鎖的要求。本發(fā)明驅(qū)動系統(tǒng)包含馬達驅(qū)動電路和帶一公共輸入端的制動電路,在馬達驅(qū)動設(shè)備預(yù)定位置前的減速期間響應(yīng)脈沖信號。應(yīng)用領(lǐng)域涉及借助CD圓盤傳動裝置的轉(zhuǎn)盤用為掃描或記錄系統(tǒng)提供信息介質(zhì)的設(shè)備來記錄或再現(xiàn)信息的裝置。
文檔編號G11B17/22GK1272671SQ9910535
公開日2000年11月8日 申請日期1999年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月30日
發(fā)明者周逢閂, 容南 申請人:湯姆森多媒體公司