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

18 и 11, узел задержки 26 и управля- емьй делитель 33 напряжения, соединенные между собой определенным образом. Стабилизация скорости вращения Э 3 постоянного тока и движения магнитной ленты 5 происходит так, что при уменьп1ении скорости вращения Э 3 постоянного тока, уменьшается частота сигналов на выходе таходатчика6- формирователя 7, т.е. их период увеличивается, что вызывает линейное

15

Изобретение относится к приборотроению, а именно к устройствам для правления скоростью вращения электодвигателя, например, лентопротяжого механизма.5

Целью изобретения является расшиение рабочего диапазона ц, уменьшение длительности переходного процесса

0

На фиг о 1 приведена блок-схема

устройства регулирования скорости движения магнитной ленты; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство регулирования скорости движения магнитной ленты содержит усилитель 1 мощности с yпpaвляюш м входом 2, электродвигатель 3 постоянного тока, связанный через ведущий вал 4 с магнитной лентой 5 и кинематически с таходатчиком 6, формирователь 7 трапецеидального напряжения, операционный усилитель В, своим выходом 9 подключенный к его инвертирующему входу 10 через резистор 11 и конденсатор 12, ограничитель-инвертор 13, первый ключ 14, своим первым входом 15 через второй конденсатор 16 соединенньш с выходом 17 ограничителя- инвертора 13, и через второй резистор 18 с шиной 19 питания, а вторым вхо- 30 дом 20 - с выходом 21 формирователя 7 трапецеидального напряжения, третий резистор 22, подключенный между выходом 23 первого ключа 14 и инвертирующим входом 10 операционного усилите- 35 ля 8, второй ключ 24, первый вход 25 которого через узел 26 задержки подключен к второму входу 27 устройства, второй вход 28 - к инвертирующему

нарастание напряжения на выходе 21 формирователя 7 трапецеидального напряжения до более высокого уровня, которое при помощи операционного усилителя 8 формируется в отрицательное значение напряжения, приоткрывающее усилитель 1 мощности и увеличивающее скорость вращения ведущего Э 3 постоянного тока, и тем самым скорость движения магнитной ленты 5 . 2 ил.

0 5

входу 10 операционного усилителя 8, а вькод 29 через диод 30 - к общей точке 31 соединения конденсатора 12 и резистора 11, причем неинвертирующий вход 32 операционного усилителя 8 через управляемый делитель 33 напряжения соединен с общим проводом 34.

Устройство регулирования скорости движения магнитной ленты работает следующим образом.

В исходном положении в режиме Стоп на первый вход 2 подается, например, высокий уровень напряжения, закрывающий усилитель 1 мощности и электродвигатель 3 постоянного тока не вращается. Б режиме Стоп первый ключ 14 находится в открытом состоянии, так как на его первый вход 15 через второй резистор 18 поступает отрицательное напряжение с шины 19 питания. При этом его второй вход 20 и вь&од 23 закорочены и максимальное напряжение U с выхода 21 формирователя 7 трапецеидального напряжения (фиг. 2в) через третий резистор 22 поступает на инвертирующий вход 10 операционного усилителя 8, на выходе 9 которого формируется максимальное отрицательное напряжение U О (фиг. 2д), по уровню близкое к питающему напряжению операционного усилителя 8. В режиме Стоп в открытом состоянии находится и второй ключ 24, так как на его первый вход 25 от узла .26 задержки тоже поступает отрицательное напряжение. В этом случае второй вход 28 и выход 29 ключа 24 закорочены,а диод 30 отркыт отрицательным напряжением, поступающим с

3

выхода 9 операционного усилителя 8 через резистор 11, и шунтирует конденсатор 12. Таким образом, конденсатор 12 в режиме Стоп находится в незаряженном состоянии.

Для включения рабочего режима на первый и второй входы устройства подаётся команда, например, в виде нулевого уровня напряжения. При этом усилитель 1 мощности насыщается отрицательным напряжением Up (фиг.2д) на электродвигатель 3 постоянного тока поступает полное напряжение питния , обеспечивая таким образом его запуск. С нйчала вращения электродвигателя 3 постоянного тока на выходе таходатчика - формирователя 6, связанного с электродвигателем 3, появляются прямоугольные импульсы напряжения (фиг. 2а), частота которых с ростом скорости вращения электродвигателя 3 пропорционально увеличивается . Импульсы напряжения таходатчика 6, инвертированные и ограниченные с помощью ограничителя-инвертора 13 (фиг. 26), через второй конденсатор 16 поступают на первьй вход 15 первого ключа 14, а также и на формирователь 7 трапецеидального напряжения

Во время формирования пилообразного напряжения формирователем 7 трапецеидального напряжения в интервалы времени t,-t , t,.- t , Ц- t, t.,- t (фиг. 2в) на первый вход 15 первого ключа 14 через второй конденсатор 16 с выхода 17 ограничителя-инвертора

13поступает, например, высокий уровень сигнала (фиг. 2б) и первый ключ

14закрывается, т.е. сигнал с выхода 21 формирователя трапецеидального напряжения не поступает на операционный усилитель 8. При поступлении низкого уровня напряжения сигнала

в интервалы времени t - t. , Ц- t,, t - t , tg- Ц (фиг.2б) на пёрвьш вход 15 первого ключа 14 его вход

20- выход 23 закорачивается и напряжение (и,, и , U:5 4) с выхода

21формирователя 7 трапецеидального напряжения (фиг. 2в) появляется на выходе 23 первого ключа 14 (фиг.2г) и через третий резистор 22 поступает на инвертирующий вход 10 операционного усилителя 8. Во время переходного процесса, т.е. пока второй ключ 24 находится в открытом состоянии и конденсатор 12 зашун- тирован диодом 30, коэффициент уси24830Л

ления операционного усилителя 8 сравнительно мал и определяется соотношением резисторов 11 и 22, т.е. операционный усилитель 8 является мас- 5 штабным усилителем. В интервале времени от t до tg на выходе 9 операционного усилителя 8 формируются прямоугольные импульсы напряжения (фиг. 2д), среднее значение которых

to (фиг. 2д, пунктирная линия), через усилитель 1 мощности управляет скоростью вращения ведущего электродвигателя 3 постоянного тока. Малый коэффициент усиления, обеспечиваемый

15 устройством во время переходного процесса в промежуток времени (фиг. 2д), позволяет сравнительно быстро без длительного колебательного процесса достичь номинальной ско20 рости движения магнитной ленты.

Резкое уменьшение размаха амплитуды отрицательных полупериодов на выходе 9 операционного усилителя 8 (фиг. 2д, в момент времени t) объяс25 няется следующим.

Когда на вход 10 операционного усилителя 8 поступают положительные импульсы, амплитуда которых больше постоянного напряжения, поступающего с управляемого делителя 33 напряжения на вход 32 операционного усилителя 8, на выходе 9 операционного усилителя 8 образуется отрицательное напряжение, которое открывает диод 30,

5 и заряда конденсатора 12 при этом не происходит. По мере разгона электродвигателя 3 амплитуда импульсон,приходящих на вход 10 операционного усилителя 8, уменьшается. Когда амплитуда импульсов становится равной величине напряжения, подаваемого с управляемого делителя 33 напряжения на вход 32 операционного усилителя 8 (электродвигатель 3 достиг номинапь5 ной скорости), на выходе 9 операционного усилителя 8 перестают появляться импульсы отрицательной полярности и диод 30 закрывается положительным напряжением с выхода 9 операционнбго

0 усилителя 8. При этом в момент прихода через первый ключ 14 импульса напряжения конденсатор 12 будет закрываться до величины, определяемой амплитудой импульса, а в момент отсут5 ствия импульса напряжение на конденсаторе останется неизменным.При этом -. операционный усилитель 8 начинает работать не как масштабный усилитель.

30

0

а как изодромное звено. Данное звено отличается тем, что на низких ч асто- тах, т.е. в диапазоне обработки возмущений, оно ведет себя как интегрирующее звено, а в области высоких частот звено ведет себя как безынерционное. Таким образом, изодромное звено повьшает точность устройства, не ухудшая его устойчивости.

Однако в интервале времени , (фиг. 2д) на выходе 9 операционного усилителя 8 присутствуют сравнительно больщие пульсации напряжения пилообразной формы. Это вызвано частич ным разрядом конденсатора 12 через относительно малое обратное сопротивление диода 20. Такие импульсы напряжения могут вызвать нестабильную работу устройства на низких скорое- тях. Поэтому в конце переходного процесса в момент времени (фиг.2д) на первый вход 25 второго ключа 24 с второго входа устройства поступает команда рабочего режима в виде нуле- вого уровня напряжения, задержанного узлом 26 задержки. В это время второ ключ 24 размыкается и диод 30 перестает шунтировать конденсатор 12.

После окончания переходного процесса, например, в момент времени tj (фиг. 2д) работа формирователя 7 трапецеидального напряжения и первого ключа 14 ничем не отличается от их р боты во время переходного процесса, однако режим работы операционного усилителя 8 изменяется. При разомкнутом втором ключе 24 диод 30 не шунтирует конденсатор 12-и при поступлении через первый ключ 14 на вход 10 операционного усилителя 8 в интервалы, времени , , t,,- t,,, t|.- t, импульсов напряжения U , Ug, U-j (фиг. 2г) с формирователя 7 трапецеидального напряжения конденсатор 12 быстро заряжается через третий резистор 22. При размыкании в интервалы времени Ц-С i u (Фиг.2г) первого ключа 14 конденсатор 12 не успевает заметно разрядиться через вход операционного усилителя 8 и напряжение на его выходе 9 в пределах каждого периода времени t -t, t- t (фиг. 2д) сохраняется посто- .янным. Следовательно, напряжение на выходе 9 операционного усилителя 8 в установившемся режиме работы становится постоянным.

10

д 20 5

0

. 5 5

5

Таким образом, в установившемся режиме работы изодромное звено совместно с первым ключом 14 устройства не только обеспечивает большой коэффициент усиления в диапазоне отработки возмущений, но и одновременно выполняет функцию запоминания на полпериода предыдущего значения напряжения формирователя 7 трепецеидального напряжения, что исключает необходимость устанавливать RC- или LC-фильтр нижнйk частот на его выходе 21. При этом так как входной ток операционного усилителя, разряжающий конденсатор 12, достаточно мал, то время запоминания при помощи изодромного элемента может быть достаточно большим, что расширяет диапазон регулирования скорости устройства от минимальных до максимальных значений. .

Стабилизация скорости вращения электродвигателя 3 постоянного тока, а следовательно, движения магнитной ленты 5 происходит следующим образом. При уменьшении скорости вращения электродвигателя 3 постоянного тока уменьщается частота сигналов на выходе таходатчика-формирователя, т.е. их период увеличивается. Это вызывает линейное нарастание напряжения на выходе 21 формирователя 7 трепецеидального напряжения до более высокого уровня (и, Ug, и, фиг. 2в), которое при помощи операционного усилителя 8 формируется в более отрицательное значение напряжения (фиг.2д), приоткрывающее усилитель 1 мощности и увеличивающее скорость вращения ведущего электродвигателя 3 постоянного тока, а тем самым и скорость движения магнитной ленты. При увеличении скорости вращения ведущего, электродвигателя 3 постоянного тока происходит противоположный цикл регулирования .

Формула изобретения

Устройство регулирования скорости движения магнитной ленты, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности с управляющим входом, который является первым входом устройства, и электродвигатель постоянного тока, кинематически связанный с тахо- датчиком и ведущим валом, формирователь трапецеидального напряжения, а

7

также оиерационныи усилитель, выход которого соединен с инвертирующим входом через первый резистор и первый конденсатор, отличающееся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и уменьшения длительности переходного процесса, в него введены ограничитель-инвертор, первый и второй управляемые ключи, второй конденсатор, второй и третий резисторы, узел задержки, диод и управляемый делитель напряжения, причем вход ограничителя-инвертора соединен с выходом таходатчика и входом формирователя трепецеидального напряжения, а его выход - через второй конденсатор - с управляющим входом первого управляе

ts

224830

мого ключа, соединенным через второй резистор с шиной питания, выход формирователя трепецеидального напряжения через первый ключ и третий резистор соединен с инвертирукнцим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен через управляемый делитель с проводом питания, а выход - с входом усилителя мощности и через первый резистор - с катодом диода, анод диода через первый управляющий вход второго управляемого ключа соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, второй вход устройства подсоериненче- рез узел задержки к второму управляющему входу второго управляемого ключа.

10

Изобретение относится к области приборостроения, к устройствам для управления скоростью вращения электродвигателя (Э) 3, например, лентопротяжного механизма. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона и уменьшение длительности переходного процесса. Устройство содержит вновь введенные ограничитель-инвертор 13, ключи 14 и 24, резисторы (Л

и

tr tj tj t4 is is i7 it it, ite in ta iiy ttt its

tt tj iet iftg inin iata Ut

ii it is i« is it ti tg tf ira in t,r fa it

Составитель A. Ерошкевич Редактор A. Лежнина Техред Н.Бонкало Корректор М. Шароши

Заказ 1954/49Тираж 543Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул.Проектная, 4

Фи& Z