Устройство регулирования скорости Советский патент 1986 года по МПК G11B15/46 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике магнитной записи, и может быть использовано в малогабаритной кассетной аппаратуре точной магнитной записи, в которой принимаются специальные меры для повышения равномерности движения магнитной ленты путем стабилизации скорости вращения ротора ведущего электродвигателя.

Целью изобретения является повыщение точности регулирования скорости движения магнитной ленты.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие принцип его работы.

Устройство регулирования скорости для аппаратуры точной магнитной записи содержит генератор 1 сигналов опорной частоть, выполненной с первым 2, вторым 3, третьим 4, четвертым 5 выходами, щиротно- импульсный модулятор 6, содержащий элемент И 7, вычитающий счетчик 8 и триггер 9, усилитель 10 мощности, электродвигатель 11, датчик 12 скорости, состоящий из собственного датчика 13 оборотов электродвигателя 11 и формирователя 14 импульсов, счетный триггер 15, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 дополнительные счетчики, формирователи 20 и 21 импульсов, формирователь 22 эталонного интервала, содержащий элемент И 23 и счетчики 24 и 25, трехвходовые элементы И 26 и 27, триггер 28 знака, индикатор 29 смены знака, инвертор 30, двухвходовый элемент И 31, элементы ИЛИ 32-34, элементы 35 и 36 запрета, реверсивный счетчик 37, щины 38 цифрового сигнала и де- щифратор 39.

Устройство работает следующим образом.

При остановленном электродвигателе 11 (режим «Стоп лентопротяжного механизма), устройство находится в состоянии готовности к его пуску. При этом, после подачи электропитания на устройство устанавливается потенциальный сигнал на прямом выходе счетчика 24 формирователя 22 эталонного интервала и, соответственно, убирается сигнал на инверснодм выходе этого счетчика. В результате элемент И 23 запирается и отключает поступление выходного сигнала счетчика 16 на счетный вход счетчика 24.

Потенциальный сигнал, установленный на прямом выходе счетчика 24, дает разрешение счетчику 25 на счет выходных импульсов счетчика 16. Формируемый через некоторое время после этого сигнал на выходе счетчика 25 поступает на управляющий вход реверсивного счетчика 37 и осуществляет запись в него двоичного кода, заданного щинами 38 цифрового сигнала.

В частном случае, щины 38 формируют 12-ти разрядный параллельный двоичный код

5

ИЗ одних единиц, т. е. 111,...,111. Для этого все шины 38 соединены с потенциальной шиной питания устройства.

Таким образом, при отсутствии вращения J электродвигателя 11 в реверсивно.м счетчике 37 постоянно хранится код 11 ,..., 11.

В момент каждого положительного перепада уровней напряжения на выходе (фиг. 2, диаграмма 14) счетчика 16, на выходе (фиг. 2, диаграмма 15) формиро вателя 21 импульсов формируется короткий по длительности (0,5-1 мкс) прямоугольный импульс. Этот импульс поступает на управляющий вход вычитающего счетчика 8 широтно-импульсного модулятора 6 и осус ществляет запись в него содержимого реверсивного счетчика 37, т. е. запись кода 11,..., 11, а также поступает на единичный установочный вход триггера 9 и переключает его. На единичном выходе (фиг. 2, диаграмма 16) триггера 9 появляется потен0 циальный сигнал (высокий уровень напряжения), который поступает на вход усилителя 10 мощности, а также поступает на один из входов элемента И 7 и открывает его для поступления опорного сигнала с выхода 2 генератора 1 сигналов опорной частоты на счетный вход вычитающего счетчика 8.

Диаграммы 14-16 (фиг. 2) не предназначены для иллюстрации исходного режима работы устройства, но ссылка на них здесь полезна.

Содержимое вычитающего счетчика 8 начинает уменьшаться. Однако до прихода следующего выходного импульса формирователя 21 импульсов, импульс на выходе вычитающего счетчика 8 появиться не успевает. Это обеспечивается соответствующим соотношением между частотой опорного сигнала 3 072 кГц (период 0,33 мкс), подаваемого на счетный вхо.з, вычитающего счетчика 8 через элемент И 7, и минимальной частотой (1,5 кГц, период 0,66 .мс

0 для наименьшей регулируемой скорости 2,38 см/с) следования импульсов синхронизации на выходе формирователя 21 импульсов, т. е. мини.мальной частотой выходного сигнала счетчика 16. Это соотношение выбрано таким, чтобы при модуле счета вычитающего счетчика 8, равном, 4096, и после записи в него кода 111,...,111, импульс на выходе счетчика 8 не успел сформироваться до прихода следующего выходного импульса формирователя 21 импуль0 сов, т. е. до момента следующего полного заполнения вычитающего счетчика 8.

В результате триггер 9 остается в переключенном, единичном положении (фиг. 2, левая часть диаграммы) и на вход усили- 5 теля 10 мощности поступает для обеспечения в последующем форсированного пуска электродвигателя 11 потенциальный сигнал.

0

В момент включения электродвигателя 11 на вход усилителя 10 мощности подается с выхода широтно-импульсного модулятора потенциальный сигнал. От этого сигнала открывается выходной ключ усилителя 10 мощности и на электродвигатель 11 подается напряжение питания.

Электродвигатель 11 начинает вращаться.

Во время разгона электродвигателя 11 триггер 28 знака устанавливается в единичное состояние. Формируемый при этом на его единичном выходе потенциальный сигнал задает режим суммирования реверсивному счетчику 37. В результате потенциальный сигнал на выходе широтно-импульсного модулятора б во время пуска электродвигателя 11 сохраняется вплоть до того момента, когда частота вращения датчика оборотов 13 превысит номинальную. Благодаря этому предлагаемое устройство обеспечивает на- именьщую продолжительность времени пуска ведущего электродвигателя 11.

На выходе датчика 12 скорости (фиг. 2, диаграмма 1) при вращении ротора электродвигателя 11 формируется последовательность прямоугольных импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости вращения электродвигателя 11 и, следовательно, скорости движения магнитйной ленты. Номинальной скорости VDO. вращения электродвигателя 11 соответствует номинальный интервал Гдатч.ндм. следования импульсов на выходе датчика 12 скорости.

Выходные импульсы датчика 12 скорости поступают на счетный вход счетного триггера 15, сигналы на единичном (прямом) и нулевом (инверсном) выходах которого показаны соответственно на диаграммах 2 и 3 (фиг. 2).

В момент каждого положительного периода уровней напряжение на единичном выходе счетного триггера 15, на выходе формирователя 20 импульсов (фиг. 2, диаграмма 4) формируется короткий по длительности (0,3-0,5 мкс) прямоугольный импульс.

Выходные импульсы формирователя 20 импульсов поступают на входь нулевой установки счетчиков 16, 24, 25 и устанавливают их в нулевое положение.

Выходной импульсный сигнал счетчика 16 показан на диаграмме 14 (фиг. 2).

В момент каждого положительного перепада уровней напряжения на выходе счетчика 16 формирователь 21 импульсов формирует короткий по длительности (0,3- 0,5 мкс) прямоугольный импульс синхронизации работы щиротно-импульсного модулятора 6. Каждый из этих импульсов (фиг. 2, диаграмма 15) поступает на вход управления группой установочных входов вычитающего счетчика 8, осуществляя при этом каждый раз запись в него в двоичном коде выходной информации реверсивного

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

счетчика 37, и на единичный установочный вход триггера 9, переключая его при этом (если триггер 9 до этого был в исходном, нулевом состоянии) в единичное состояние.

Наличию сигнала на выходе триггера 9 (фиг. 2, высокий уровень напряжения на диаграмме 16) соответствует протекание тока через электродвигатель 11.

После поступления выходного импульса формирователя 20 импульсов в формирователь 22 эталонного интервала устанавливается низкий уровень напряжения (логический «О) на прямом выходе счетчика 24, в результате чего блокируется счетчик 25 и, соответственно, устанавливается высокий уровень напряжения на инверсном выходе счетчика 24, благодаря чему открывается элемент И 23 и выходной сигнал счетчика 16 начинает поступать на счетный вход счетчика 24.

Начинает формироваться эталонный интервал времени формирователем 22 эталонного интервала, сигналы на прямом и инверсном выходах которого (и, соответственно, на прямом и инверсном выходах счетчика 24) показаны соответственно на диаграммах 5 и 6 (фиг. 2).

На прямом и инверсном выходах формирователя эталонного интервала 22 формируются соответственно отрицательный и положительный прямоугольные импульсы (фиг. 2, отрицательные и положительные импульсы соответственно на диаграммах 5 и 6), длительность которых равна эталонному интервалу времени.

При совпадении (высоких уровней напряжения) сигнала с прямого выхода счетчика 24 (фиг. 2, диаграмма 5) и сигнала с единичного выхода счетного триггера 15 (фиг. 2, диаграмма 2), для прохождения высокочастотной (3072 кГц) последовательности импульсов с выхода 2 генератора 1 сигналов опорной частоты открывается элемент И 26. Этот случай соответствует отклонению скорости вращения электродвигателя 11 в меньшую сторону (.) от ее номинального значения.

А когда совпадают сигнал с инверсного выхода счетчика 24 (фиг. 2, диаграмма 6) и сигнал с нулевого выхода счетного триггера 15 (фиг. 2, диаграмма 3), то для прохождения выходной высокочастотной последовательности импульсов генератора 1 (с его выхода 2) открывается элемент И 27. Это соответствует случаю отклонения скорости вращения электродвигателя 11 в большую сторону (.) от ее номинального значения.

Таким образом, на выходе элемента И 26 (фиг. 2, диаграмма 7) формируется пачка импульсов при К :Уяон, а пачка импульсов на выходе элемента И 27 (фиг. 2, диаграмма 8) формируется при .

Ког да ко.;1ичество HMiiy. ibcoB в пачке импульсов па выходе элемента И 26 превысит модуль счета (равный 16-ти) счетчика 17, то на ei O выходе формируется первый и 1Г1у;1ьс, который устанавливает триггер знака 28 в единичное состояние (см. высокий уровень напряжения на диаграмме 9 (фиг. 2) выходного сигнала триггера 28).

Наличие сигнала (высокий уровень напряжения) на единпчно.м выходе триггера знака 28 задает режим суммирования рсм ерсивному счетчику 37.

В режиме суммирования реверсив1 ый счетчик 37 подсчитывает выходные импульсы счетчика 17, которые поступают на счетный вход реверсивного счетчика 37 через элемеггг ИЛИ 34, элемент 36 запрета и эле мент ИЛИ 32.

Когда ноявляется пачка импульсов на ходе элемента И 27 и длительпость ее (т. е. количество импульсов в ней) превысит модуль счета (равный 16-ти) счетчика 18, го начинают формироваться импульсы на выходе этого счетчика.

Первым же вЬ)1Ходны.м имг1у;1ьсом счетчика 18 нереключается трип ер знака 28 и устанавливается нри это.м в нулевое состояние (фиг. 2, низкий уровень напряжения на диаграмме 9).

Отсутствие сигна:1а (низкий уровень напряжения) на единичном выходе триггера .знака 28 задает режим вычитания реверсивному счетчику 37.

В режиме вычитания импульсы на счет- |Ц)1Й нход реверсивного счетчика 37 nocTyiia- ют с В1з1хода сче 1 чика 18 через э-лемент ИЛИ 33, элемеггг 35 запрета и элемент ИЛИ 32.

/1лительность ноложительных и.мпульсов ни единичном выходе три1тера 9 (фиг. 2, ди- а1 рамма 16) 11ронор1и-;ональна состоянию ревер Сивного счетчика 37 (гчпротно-имну.льс- нг.я .1о. 1,у. ;яиия).

Б установивн1емся режчме регу;1ирова- ния ко.леблюнхийся отрицательный фронт, с)л,ин из которых отмечен го)изо1-1тал1) ми стрелками на диа -рамме 16 (фиг . 2) располагается нрактически примерно в сере ;uiiie иитерва.ла между соседш-гми выхо.тпыми .. 1ьсами формировате.ля 21 Г нул1зсов.

К устройстве нредусм(ггре1п | средст 5а ком- ист саци и инерционности э.чектро.механичсс- кой части устройства в момент изменения знака отклонения скорости. Для этого предназначены индикатор 29 емеиы знака, счетчик 19, инвертор 30 и элеме т И 3.

В устройстве повьниена частота питания электродвигателя. За период выходного си|-- Hijia датчика скорости в электродвигатель подается два (и бо.лее, ири необхо.ткмос- ти, изменяя модуль счета счетчика 16) импульса тока. Это повышает равномерность 1 итания электродвигателя и, следова- Т1;льно, равно.мерность врагцения его ротора, чго в свою очередь уменьшает коэффициент

колебания скорости движения магнитной ленты. Достижение этой цели путем повышения частоты выходного сигнала датчика скорости невозможно из-за ограниченных габаритов аппаратуры.

Важно при этом то, что в устройстве разнесены моменты измерения отклонения скорости и момент включения тока через э..;1ектродвигатель. Это поясняет тот факт, что момент формирования выходного импульса формирователя импульсов 20 (что соответствует .моменту поступления данного импульса датчика 12 скорости) момент окончания формирования эталонного интервала времени фор.мирователем 22 (что соответ5

ствует ожидаемому моменту поступления

следующего импульса датчика 12 скорости) и реальный момент поступления второго им- n ;ibca датчика скорости в установившемся режиме регуиЧирования скорости находятся примерно в середине интервала, между

0 соседни.ми выходными импульсами формирователя 21 импульсов, которые включают ток через электродвигатель 1. Т. е. вначале импульсы датчика 2 скорости поступают в измерительную часть устройства для осуществления нулевых установок и измерения отклонения скорости и только через иолнериода выходного сиг11ала ечетчика 16 после этого на выходе формирователя 21 импульсов формируется импульс, который включает ток через электродвигатель 11.

Q 13..:1аг()даря этому устраняется дрожание .местоположения импульсов датчика скорости, обусловленное рывками электродвигателя в моменты его включения. В результате повышается точность измерения отк тонения скоросги и, следовательно, у.меньп ается но5 г реп ность регулирования скорости.

Формула изобретения

Устройство регулирования скорости, содержащее последовательно соединенные генератор сигналов опорной частоты, широтно- импульсный модулятор, усилитель мошности, электродвигатель, датчик скорости, сопря- жепный с электродвигателем, а также формирователь импульсов, выход которог о соеддипен с установочным входо.м формирователя эталонного интервала, реверсивный счетчик, счетный вход которого подсоединен через элемент ИЛИ к выходам двух эле- у ентов запрета, у1 равляю1цие входы названных элементов соединены с выходами

дешифратора, входы которого соединены с выходами реверсивного ечетчика, отличающееся тем, что, с целььо повьпнения точности, в него введены два трехвходовых элемента И, счетный триггер, первый, второй, третий и четвертый дополнительные счетчики, два дополнительных элемента ИЛИ, триггер знака, инвертор, двухвходовой элемент И, индикатор смены знака, дополнительный фор.мирователь и.мпульсов, приче.м

первые входы трехвходовых элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами формирователя эталонного интервала, выходы датчика скорости через счетный триггер соединены с вторыми входами трехвходовых элементов И, выход первого дополнительного счетчика соединен с информационным входом формирователя эталонного интервала, установочный вход этого счетчика соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого подсоединен к прямому выходу счетного триггера, выходы двух дополнительных элементов ИЛИ соединены с информационными входами элементов запрета, счетные входы второго и третьего дополнительных счетчиков соединены с выходами первого и второго трехвходовых элементов И, установочные входы второго и третьего дополнительных счетчиков соединены с выходами второго и первого трехвходовых элементов И, прямой вход триггера знака соединен с выходом второго дополнительного счетчика и с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, нулевой вход триггера знака соединен с выходом третьего дополнительного счетчика и с первым входом

первого дополнительного элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго дополнительных элементов ИЛИ соединены с выходом двухвходового элемента И, вход кото5 рого соединен с выходом четвертого дополнительного счетчика через инвертор и с входом разрешения счета названного счетчика, входы индикатора смены знака соедине- ны с выходом триггера знака, а его выход соединен с установочным входом четвертого

0 дополнительного счетчика, вход дополнительного формирователя импульсов соединен с выходом первого дополнительного счетчика и входом синхронизации широтно-импульсного модулятора, причем дополнительный выход формирователя эталонного интервала соединен с группой установочных входов реверсивного счетчика, соединенных с шинами цифрового сигнала, вход управления суммированием-вычитанием реверсивного счетчика подсоединен к единичному выходу триггера знака, счетные входы первого и четвертого дополнительных счетчиков, а также третьи входы трехвходовых элементов И и второй вход двухвходового элемента И подсоединены к пятому, четвертому и второму входам генератора сигналов опорной частоты.

5

Изобретение относится к области приборостроения, к технике магнитной записи, и может использоваться в малогабаритной кассетной аппаратуре точной магнитной записи, в которой принимаются специальные меры для повыи1ения равномерности движения магнитной ленты путем стабилизации скорости вращения ротора ведущего электродвигателя. Цель изобретения - повышение точности регулирования скорости движения магнитной ленты. Устройство содержит соединенные определенным образом генератор 1 сигналов опорной частоты, ши- ротно-импульсный модулятор 6, элементы И 7 26, 27, 31 элементы ИЛИ 32-34, элементы 35 и 36 запрета, счетчики 8 и 37, дешифратор 39, триггер 9, усилитель 10 мощности, электродвигатель 11, датчик 12 скорости, датчик 13 оборотов электродвигателя, формирователь 22 эталонного интервала. В устройстве разнесены моменты измерения отклонения скорости и включения тока через электродвигатель. В устройстве выполнены средства компенсации инерционности электромеханической части в момент изменения знака отклонения скорости. 2 ил. i (Л f/ gami/.HOt, N9 Vus.-f /OJTdan

crrv. . fo. . Samv- .

I 1 I Г I I I /