Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма Советский патент 1989 года по МПК G05D13/62 

(Л

стоит из ключей 5 и 6, сумматоров 7 и 8, цифроаналоговых преобразователей 9 и 10, регуляторов 11 и 12 скорости, усилителей 13 и 14 мовднос- ти, электродвигателей 15 и 16, связанных кинематически с катушками 17 и 18 и частотными датчиками 19 и 20, с помощью которых, а также с помощью преобразователей 21 и 22 частоты в напряжение формируются отрицательные обратные связи по частоте вращения. Задание на скорость вращения формируется путем перемножения вели10

катушек Формирование величины, обрат но пропорциональной радиусу, осуществляется блоком 42 памяти. Распределение кодов осуществляется с помощью коммутаторов 25 и 26 в зависимости от направления движения ленты, которое контролируется триггерами 51 и 48. Устройство содержит также блок 1 управления, задатчик 2 линейной скорости, задатчик 53, датчик 31, регулятор 52 натяжения и цепи начальной установ ки задатчик 43 начального радиуса, дифференциатор 45), сброса (элемент

чин, пропорциональных линейной ско- 15 ИЛИ 44, формирователи 49 и 50), перерости и обратно пропорциональных радиусам рулонов подающей и приемной

записи информации (элемент ИЛИ 46, элемент задержки 47). 1 ил.

катушек Формирование величины, обратно пропорциональной радиусу, осуществляется блоком 42 памяти. Распределение кодов осуществляется с помощью коммутаторов 25 и 26 в зависимости от направления движения ленты, которое контролируется триггерами 51 и 48. Устройство содержит также блок 1 управления, задатчик 2 линейной скорости, задатчик 53, датчик 31, регулятор 52 натяжения и цепи начальной установки задатчик 43 начального радиуса, дифференциатор 45), сброса (элемент

ИЛИ 44, формирователи 49 и 50), переИЛИ 44, формирователи 49 и 50), пер

записи информации (элемент ИЛИ 46, элемент задержки 47). 1 ил.

Изобретение относится к системам стабилизации линейной скорости и натяжения ленточных материалов и может быть использовано, например, в устройствах записи и воспроизведения информации на магнитной ленте, намоточных станках, линиях по производству полимерных материалов. Цель изобретения - повышение точности регулирования линейной скорости и качества намотки ленты. Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма содержит два привода 3 и 4 катушек, каждый из которых состоит из ключей 5 и 6, сумматоров 7 и 8, цифроаналоговых преобразователей 9 и 10, регуляторов 11 и 12 скорости, усилителей 13 и 14 мощности, электродвигателей 15 и 16, связанных кинематически с катушками 17 и 18 и частотными датчиками 19 и 20, с помощью которых, а также с помощью преобразователей 21 и 22 частоты в напряжение формируются отрицательные обратные связи по частоте вращения. Задание на скорость вращения формируется путем перемножения величин, пропорциональных линейной скорости и обратно пропорциональных радиусам рулонов подающей и приемной катушек. Формирование величины, обратно пропорциональной радиусу, осуществляется блоком 42 памяти. Распределение кодов осуществляется с помощью коммутаторов 25 и 26 в зависимости от направления движения ленты, которое контролируется триггерами 51 и 48. Устройство содержит также блок 1 управления, задатчик 2 линейной скорости, задатчик 53, датчик 31, регулятор 52 натяжения и цепи начальной установки (задатчик 43 начального радиуса, дифференциатор 45), сброса (элемент ИЛИ 44, формирователи 49 и 50), перезаписи информации (элемент ИЛИ 46, элемент задержки 47). 1 ил.

Изобретение относится к системам стабилизации линейной скорости и натяжения ленточных материалов и может быть использовано, например, в устройствах записи и воспроизведения информации на магнитной ленте, намоточных станках, линиях по производству полимерных материалов,

Цель изобретения - повышение точности регулирования линейной скорости и качества намотки ленты.

На чертеже показана структурная схема устройства.-

Устройство содержит последовательно включенные блок 1 управления и задатчик 2 линейной скорости, выход которого подключен к электроприводам, 3, 4 катушек, состоящих соответствен но из последовательно соединенных ключей 5 и 6, сумматоров 7 и 8, циф- роанаг.:оговых преобразователей 9 и 10, регуляторов 11, 12 скорости, усилителей 13, 14 мощности, электродви- гателеЛ 15 и 16, связанных кинематически с катушками 17 и 18 и двух- каналькыми чаётотньши датчиками 19 и 20, два выхода каждого из которых подключены через преобразователи 21, 22 частоты з напряжение к вторым входам регуляторов 11, 12 скорости, промежуточных регистров 23 и 24, коммутаторов 25 и 26, устройство содер

жит также частотные датчики 27, 28 линейной скорости, кинематически связанные через следящие ролики 29 с лентой 30, датчик 31 натяжения, взаимодействующий с лентой через пово

ро.тный рычаг 32, и обводные ролики 33, последовательно включенные первый элемент ИЛИ 34, первый счетчик 35, дешифратор 36, первый триггер 37, выход которого подключен к первым входам элементов И 38, 39, соединенных вторыми в :одамн с первыми выходами частотных датчиков 19 И 20, а выходами - с входами элемента ИЛИ 40, второй счетчик 41, соединенньш с адресными входами блока 42 памяти, причем вторые информационные входы счетчика 41 подключены к задатчи- ку 43 начального радиуса, первый и третий выходы блока , определяющие признак направления движения, подключены к управляющим входам ключей 5 и 6 соответственно, выход задатчика 2 соединен с вxoдa m сумматоров 7 и 8, Устройство- содержит также элемент ИЛИ 44, выход которого подключен к входу сброса счётчика 35, а первый вход - к выходу диф4)еренциато- ра 45, соединенного также с тактовьш входом счетчика 41, а через элемент ШШ 46, элемент 47 задержки - с синхронизирующими входами регистров 23, 24, а также входом сброса триггера 48. Второй и третий дходы элемента ИЛИ 44 подключены соответственно через формирователи 49, 50 импульсов к прямому и инверсному выходам триггера 51, установочные входы которого соединены с выходами датчиков 27, 28, а прямой.выход дополнительно подключен к информационному входу триггера 48, соединенного тактирующим вхо-

дом совместно с вторыми вхрдами элемента Ш1И 46 и триггера 37 с вторым выходом дешифратора 36, первый выход которого подключен к первому кхо- ду триггера 37 и установочному входу счетчика 41. Выходы счетчика 41 и блока 42 памяти подключены -соответственно к первому и вторым информационным входам коммутаторов 25 и 26, управляющие входы каждого из которых подключены к противоположным выходам триггера 48. Выход датчика 31 натяжения соединен с вторым входом регулятора 52 натяжения, первый вход которого подключен к выходу задатчи- ка 53 натяжения, а прямой и инверсный выходы - соответственно к информационным входам ключей 5 и 6.

следующим об-

Устройство работает разом.

Стабилизация линейной скорости ленты осуществляется за счет формирования гиперболической зависимости скорости вращения катушек со от радиу- са рулона R

Ы V . -1Для реализации данной зависимости формируется величина, обратно пропорциональная радиусу рулона приемной катушки

1

R

пр

CJ

V

Формирование этой величины производится с использованием одной из пар частотных датчиков Работающая пара частотных датчиков 19, 27 или 20, 28 определяется направлением движения ленты, что достигается выбором противоположных каналов формирования импульсов для каждой из пар датчиков. При дв гжении вправо это датчики 19, 27. С помощью счетчика 35, дешифратора 36 и триггера 37 импульсы датчика преобразуются в интервал времени. На выходах дешифратора 36 в моменты перехода счетчика 35 через нулевое и максимальное значения формируются сигнш1Ы Начало периода и Конец периода, по которым происходит опрокидывание триггера 37 и возврат его в исходное состояние. Для исключения ложных импульсов на выходах дешифратора в моменты перехода счетчи- ка из одного состояния в другое си1 палы дешифратора дополнительно стро

бируются иходнымн импульсами Сч(тчи- ка 35. TaKHNf образом, на выходе триггера 37 формируется сигнгш, длительность которого равна

т - - v

где N - коэффициент деления счетчика; f., частота импульсов на выходе

датчика линейной скорости. Сигнал с выхода триггера 37 поступает на элементы И 38, 39., где он заполняется импульсами соответствующего частотного датчика 19, 20. В конце периода счетчик 41 накапливает число

N

пр

T.f,, N %- ,

v p

где f

ы

k пр

частота импульсов на выходе частотного датчика угловой скорости (для рассматриваемого случая это датчик 19);

коэффициент пропорциональности;

относительный радиус рулона приемной катушки. Каждый цикл преобразований начина- ется с предварительного сброса счет- :чика 35, осуществляемого по сигналу Начало цикла,

При реверсе ленты до тех пор, пока скорость не перейдет через нуль, ра- ботает одна из пар датчиков, например 19, 27, и лишь в момент смены направления движения в работу вступает вторая пара датчиков 20, 28 Направление движения контролируется триг- гером 51.

Для исключения неопределенности при смене направления движения-ленты счетчик 35 сбрасывается в исходное состояние. Это осуществляется -с помо- щью формирователей 49, 50, формирующих короткие импульсы при каждом опрокидывании триггера 51. По сигналу Конец цикла состояние триггера перезаписывается в триггер 48, который коммутирует каналы поступления данных через коммутаторы 25, 26 в регистры 23, 24о

Таким образом, использование двух пар датчиков позволяет формировать величину, обратно пропорциональную радиусу рулона относительно только принимающей катушки. Это исключает влияние упругого звена (поворотного

1

рычага 32 с пружнноЛ) на точность измере1тя данной величины..

Линейная скорость выброса ленты с подающей катушки принципиально не може т быть измерена точно. Учитывая что общий объем рулона есть величина постоянная, величину, обратно пропорциональную радиусу рулона под ющей катушки, вычисляют косвенно с использованием следующего соотношения:

1

соответственно макси20

25

30

35

.

мальный и минимальный

радиусы исходного рулона.

Данная функциональная зависимость реализуется табличным способом с помощью блока 42 памяти. При этом в качестве адреса используется код счет- чика 41, а код, пропорциональный 1/R , формируется на шине данных. Информация о величинах 1 /Rj. и 1 ,, перезаписывается в регистры 23, 24 по сигналу Конец цикла. Обеспечение уверенной записи в промежуточные регистры достигается задержкой им - пульсов, поступающих на синхронизирующие входы регистров, элементом 47.

Движение ленты начинается дри по™ даче сигнала Пуск блоком 1 управления. В зависимости от сигналов направления дв}1жения Вправо или Влево на выходе задатчика 2 формируется над1ряжение соответствующего зна- 40 ка. При этом с помощью электроприво- да 3 приемной катушки осуществляется стабилизация линейной скорости ленты, а с помощью электропривода 4 подающей катушки - натяжение ленты

В процессе перемотки ленты радиус рулона приемной катушки увеличивается , что вызывает уменьшение числа Nn и соответствующее уменьшение выходного напряжения цнфроана- логового преобразователя 9« Данное напряжение обрабатывается скоростным контуром, включающим регулятор 11, усилитель 13, двигатель 15, датчуш 19 и преобразователь 21. На подающей ка -ушке за счет уменьшения ра- диуса рулона происходит соответствующее увеличение кода Np на вы45

50

55

8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ходе промежуточного регистра.и увеличение частоты ее вращения„ Дополнительным сигналом, корректирующим разность линейных скоростей на участке между катушками, является сигнал с выхода регулятора 52. При этом сигнал с выхода датчика 31, связанного с лентой через поворотный рычаг 32, пропорционален интегралу от разности линейных скоростей концов ленты, что определяет астатический закон регулирования по разности линейных скоростей на участке между катушками.

Сигнал рассогласования между заданием с выхода задатчика 53 и обратной связью с выхода датчика 31 вызывает уменьшение или увеличение сигнала на выходе сумматора 8. Тем самым осуществляется изменение результирующего сигнала задания на линейную скорость, поступающего на преобразователь 10, который затем преобразуется в сигнал задания частоты вращения подающей катушки 18 и отрабатывается электроприводом.

Сигнал обратной связи по частоте вращения двигателей формируется с помощью частотных датчиков 19, 20 и преобразователей 21, 22. При этом амплитуда напряжения на выходе преобразователей определяется частотой поступления импульсов, а знак - каналом их прохождения.

При реверсе направления движения ленты одновременно изменяется знак задания на линейную скорость и сигнала рассогласования По натяжению. Сохранение отрицательной обратной связи по натяжению достигается за счет коммутации прямого и инве ртиро- ванного напряжений регулятора 52 ключами 5, 6 о

При подаче питания на устройство на выходе дифференциатора 45 формируется одиночньй импульс, по которому обнуляется счетчик 35, через элемент ИЛИ 44 счетчик 41 устанавливается в состояние, соответствующее-минимальному радиусу рулона на принимающей катушке, а триггер 48 - в состояние соответствующее движению вправо, и информация счетчика 41 и блока 42 памяти перезаписывается соответственно в регистры 23 и 24„

Таким образом, технические реше- ния позволяют повысить качеств о намотки, в результате чего увеличива- ,

91501002

тся сохранность и долговечность енты, надежность заниси и воспроизедения информации с магнитного ноителя ,

в ч т ч с в с п п м ч в г и к в в с э о с и н с кл и эл ны к в с в ч г х с т в н к в в х в д в

Формула изобретения

Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма, со- держащее блок управления, у которо- рого первый, второй и третий выходы соединены с соответствующими входами задатчика линейной скорости, частотный датчик линейной скорости первой катушки, кинематически связанный через следящий ролик с лентой, регулятор натяжения, подключенный первым и вторым входами к выходам соответственно задатчика и датчика натяже- ния, последовательно соединенные первый счетчик и дешифратор, стробирую- щий вход которого подключен к входу счетчика а первый и второй вьгеоды - к соответствующим входам первого триг гера, соединенного выходом с первыми входами первого и второго элементов И, второй счетчик, три элемента ИЛИ, элемент задержки, дифференциатор,и два электропривода катушек, каждьй из которых содержит последовательно соединенные ключ, сумматор, циФроана- логовый преобразователь, регулятор скорости, усилитель мощности и электродвигатель катушки, а также двух- канальный частотный датчик, кинематически связанный с электродвигателем катушки и подключенный первым и вторым выходами к соответствующим входам преобразователя частоты в на- пряжение, соединенного выходом с вторым входом регулятора скорости, и промежуточный регистр, подключенный разрядными выходами к информационным входам цифроанапогового преобразова- теля, причем информационные входы ключей первого и второго электроприводов катушек соединены соответственно с прямым и инверсным выходами регулятора, а управляющие входы - соответственно с первым и вторым знаковыми выходами блока управления, синхронизирующие входы промежуточных регистров - с выходом элемента задержки, вторые входы сумматоров - с выходой задатчика линейной скорости, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цегт. лью повьш1ения точности регулирования линейной скорости, в устройство

О

введены за/датчик начал).иого :ui;i4i;:HiiH радиуса, второй и третий триггеры, четвертый элемент ШШ, два форг-шрова- теля импульсов, блок памяти и частотный датчик линейной скорости второй катушки, кинематически связанный через дополнительный следящий ролик с лентой, а каждьш из электроприводов катушек дополнен коммутатором, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами промежуточного регистра, первые информационные входы коммутаторов соединены с выходами второго счетчика, подключенного информационными входами к соответствующим выходам задатчика, вторые информационные входы коммутаторов - с соответствующими выходами блока памяти, подключенного адресными входами к соответствую щим выходам второго счетчика, первый и второй управляющие входы первого коммутатора - соответственно с первым и вторым выходами второго триггера, а первьш и второй управляющие входы второго коммутатора - соответственно с вторым и первым выходами этого триггера, вход сброса которого объединен с тактовым входом второго счетчика, с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ и соединен с выходом дифференциатора, вход синхронизации второго триггера подключен к первому выходу дешифратора и второму входу четвертого элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу элемента задержки, d информационный вход второго триггера подключен к первому выходу третьего триггера и входу первого формирователя импульсов, соединенного выходом с вторым входом третьего элемента ИЛИ подключенного выходом к входу сброса первого счетчика, а третьим входом - к выходу второго формирователя импульсов соединенного входом с вторым выходом третьего триггера, первый вход которого подключен к первому входу пер- вого элемента ИЛИ и выходу частотного датчика линейной скорости перпой катушки, а второй вход - к выходу частотного датчика линейной скорости второй катушки и второму входу первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу первого счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом второго счетчика, подключенного входом сброса к второму выходу дешйфn1501002i2

ратора, a первый и второй входы вто-чены к первым выходам двухканальных рого элемента ИЛИ - с выходами соот-частотных датчиков электропривода ветственно первого и второго элемен- соответственно первой и второй катов И, вторые входы которых, подклю- ,тушек.