Устройство для установки и стабилизации фазового положения блока вращающихся головок Советский патент 1989 года по МПК G11B15/46 

:п

др СП

Изобретение относится к приборостроению, в частности к аппаратуре точной магнитной записи, и может быт использовано в системах чпектропи- тания и управления блокоз пращающих- сп головок.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства.

На фиг. 1 приведена структурная ихема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 - временные Диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - схема |1)ормирователя сиг налов контроля; на фиг, 4 - схема фазового дискрими- натора; на фиг. 5 - схема коммутатора; на фиг. 6 - схема дополнительного коммутатора; на фиг. 7 - схема формирователя; на фиг. 8 - схема частотного компаратора; на фиг. 9 - схема формирователя сигналов управ- леиия.

Устройство содержит задающий ге- нерптор 1, выходом соединенный с вхо дом первого и зторого делителей 2 и 3.частоты. Первый выход первого делителя 2 частоты соединен с первым входом корректора 4, второй вход которого соединен с первым входом фор- мирователя 5 сигналов и с первым выходом фагового дискриминатора 6, второй выход когорого соединен с первым входом коммутатора 7, второй вход которого соединен с выходом кор ректора 4. Первый выход коммутатора 7 соединен с первым входом переключателя 8 фаз, выходом соединенным с nepBbiM входом силового моста 9, связанного с синхронным двигателем 10, соединенным кинематически с датчиком 11 скорости и датчиком 12 положения ротора, выходом соединенным с третьим входом коммутатора 7, вторым выходом соединенным с вторым входом формирователя 5 сигналов контроля и с первым входом дополнительного коммутатора 13, выходом соединеным с вторым входом переключателя 8 фаз. Второй вход дополнительного коммутатора 13 соединен с выходом формирователя 14 коротких импульсов, первыг: лход которого соединен с вторым выходом делителя 2 частоты, третьим выходом соединенным с третьим входом формирователя 5 сигналов контроля, четвертый выход первого делителя 2 частоты соединен с третьим входом дополнительного коммутатора 13,

0 5

5 0 5 0

5

0

5

Второй вход силового моста 9 со; динен с выходом первого элемента 15 задержки, соединенного с входной шиной стопа и с первь м входом первого элемента И 15. Выход датчика 11 скорости соединен с первыми входами частотного компаратора 17 и второго элемента И 18, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 19 задержки, входом соединенным с входной шиной стопа и с первым входом третьего элемента И 20, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 21 сигналов управления, первый вход которого соединен с выходом формирователя 5 сигналов контроля, второй выход формирователя 21 сигналов управления соединен с тре- тьими входами третьего элемента И 20 и с вторым входом первого элемента И 16, выходом соединенным с четвертым входом дополнительного коммутатора 13, Второй вход формирователя 21 сигналов управления соединен с вторым входом формирователя 14 коротких импульсов и выходом частотного компаратора 17, второй вход которого соединен с вторым выходом коммутатора 7, четвертый вход которого соединен с выходом третьего элемента И 20, Выход второго делителя 3 частоты соединен с входом третьего элемента 22 задержки, выходом соединенным с первым входом фазового дис1 риминатора 6, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И J6, пятый выход первого делителя 2 частоты соединен с третьим входом частотного компаратора 17. Шестой выход первого делителя 2 частоты соединен с третьим входом формирователя 21 сигналов управления. I

Принципиальная схема формирователя 5 сигналов контроля (фиг, 3) представляет собой счетчик 133ИЕ5, который просчитьшает длительность импульсов с фазового дискриминатора 6 при переходе двигателя 10 в синхронный режим, если длительность импульсов превысит некоторую величину (заданную частотой, поступающей на счетный вход счетчика Д5-5), то на выходе триггера Д 5-7, а, следовательно, и формирователя 5 сигналов контроля появляется импульс. Работа счетчика Д 5-5 начинается с некоторой задержки относительно перехода двигателя

51

10 в синхронный режим, которая определяется частотой, поступающей с первого делителя 2 частоты на вход счетчика Д 5-4,

На первом и втором выходах фазового дискриминатора (фиг. 4) появляются широтно-импульсные сигналы, длительность которых пропорциональн разностям фаз входных сигналов (с третьего элемента 22 задержки и с второго элемента И 18). Присутствие сигнала на первом выходе зависит от знака разности фаз.

Принципиальная схема коммутатора 7 приведена на фиг. 5. Если на вход V 2 регистра логическая 1, то в регистре записывается информация, присутствующая на входах Д1-ДЗ (режим вентильного двигателя), Если на входе V 2 - О, то регистр работает как счетчик, с коэффициентом деления импульсов, поступающих на вход С1. Режим работы двигателя фиксируется триггером Д7-3, который устанавливается в 1 (режим вентильного двигателя) сигналом с выхода третьего элемента И 20, причем на время действия этого сигнала второй вход триггера блокируется в О (режим синхронного двигателя) сигналом с второго выхода фазового дискриминатора . 6.

Силовой мост 9 выполнен по схеме трехфазного мостового инвертора. В качестве датчика 12 положения ротора используются три пары светодиод-фо- тодиод, разделенные диском с прорезями, находящимися на валу синхронного двигателя 10. Датчик 11 скорости имеет одну пару светодиод-фотоди- од, разделенную диском с одной прорезью.

Формирователь 14 выполнен по типовой схеме (фиг. 7). Частотный компаратор 17 выполнен по схеме, показанной на фиг. 8, счетчик Д17-3 просчитывает период сигнала с датчика 11 скорости. В случае, если код соответствующий периоду сигнала с датчика 11 скорости будет меньще начального кода, записываемого в счетчик, на формирователь 14 коротких импульсов подаются соответствующие сигналы, по которым формируются импульсы. Начальный код в счетчик Д17-3 заносится по D-входам и может быть изменен по сигналу с коммутатора 7.

1956

Формирователь 21 сигналов управления (фиг. 9) содержит два формирователя. Первый формирователь запускается по импульсу, поступающему с выхода формирователя 5 сигналов контроля. Длительность импульса на выходе первого формирователя равна периоду частоты, поступающей с пер0 вого делителя 2 частоты на С-вход второго триггера формирователя. Запуск второго формирователя происходит по импульсам первого формирователя и только в том случае, если на вход

5 раарешения счета счетчика Д21-3 с частотного компаратора 17 поступает высокий уровень (1), т.е. второй формирователь работает только в том случае, если частота вращения двига0 теля 10 больще частоты настройки частотного компаратора 17. Элементы задержек 15, 19 и 22 представляют собой счетчик, включенный аналогично второму формирователю предыдуще5 го блока (фиг. 9).

Устройство работает следующим образом.

После появления по щине Стоп уровня 1 (и на фиг. 2) начинается разгон двигателя 10. Коммутатор 7 (фиг. 1) коммутирует на свой выход сигналы с датчика I2 положения ротора, т.е. двигатель 10 работает в режиме вентильного двигателя. Сигнал

5 с выхода коммутатора 7 (1)) блокирует работу формирователя 5 сигналов контроля и устанавливает в счетчике частотного компаратора 17 начальный код, соответствующий частоте вращения двигателя 10 несколько меньшей, чем номинальная частота вращения. На первом временном интервале (фиг. 2) на время действия второго элемента 29 задержки (U) фазовый дискриминатор 6 блокируется, этим самым устраняются возможные сбои от помех, вызванных большими токами двигателя 10. На первом и втором временном интер вале .(фиг. 2) скорость двигателя 10 меньше скорости настройки частотного компаратора 17. Сигнал с выхода частотного компаратора 17 (Uj) блокирует работу формирователя 14 коротких импульсов, с выхода которого на переключатель 8 фаз постоянно подается О (и,4). В случае, если мгновенная скорость двигателя 10 превысит номинальную, то сигналом с частотного

0

5

компаратора 17 разрешается прохоя-де- ние импульсов с выхода формирователя 14 коротких импульсов через допол- нительньк коммутатор 13 на вход пе- рсключа- ели 8 фаз, чем обеспечивается с таОили; иция скорости двиг ателн 10 (релейныГ чакон управления), необходимая для плавного вхождения ег о в синхронный режим. Сигнал с вЫхода дополнительного коммутатора 13 управляет работой переключателя 8 фаз следующим образом. Если сигнал на выходе доиолнительно1-о коммутатора 13 равен О, то ключи силового моста 9 управляются сигналами с датчика 12 положения ротора и развин.юмый двигателем момент положителен. В случае, если сигнал на выходе дополнительного коммутатора 12 равен 1, то ключи 9 силового моста переключаются инверсными сигна.чами датчика 7 положения ротора, т.е. двигатель 10 развивает отрицательный момент. Таким образом.на интервале дискретности Т (фиг. 2) двигатель 10 развивает положител1 ный и отрицатол1)НЫЙ моменты, а суммарный момент будет положителен при Т1 Т-Т1 . Интервал дискретности Т, а также длительность (Т-Т2) определяется частотой с выхода riepBoro делителя 2 частоты.

После фазировки сигналов, поступающих на вхоп.м фазового дискриминатора 6, коммутат п 7 сигнала с второго выхода фазового дискриминатора 6 переводится в состояние, соответствующее синхронному режиму двигателя 10, когда ключи силового моста 9 уп-. равляются сигналами с корректора 4. Сигнал с второго выхода коммутатора 7 (13-,) блокирует работу дополнительного коммтутатора 13 и на вход переключателя 8 фаз в синхронном режиме постоянно подается О (интервал IV) , одновременно сигнал с выхода коммутатора 7 разрешает работу формирователя 5 сигналов контроля и изменяет начальный код в счетчике частотного компаратора, при этом частота настройки частотного компаратора 17 становится несколько большей, чем номинальная частота вращения двигателя 10

В случае, если при наличии возмущающих факторов фазовое рассогласование сигналов на входах фазового дискриминатора 6 превысит допустимое значение, при котором двигатель 10 может выйти из синхронизма и ост.лю0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

виться, то на выходе формировав 5 сигналов контроля появится ими;, л .v..;, который поступает на вход формирователя 21 сигналов управления, на второй вход которого поступает сигнал : частотного компаратора 7. Если скорость двигателя меньше частоты настройки частотного компаратора 17, то на первом выходе формирователя 21 сигналов управления появится короткий импульс (Ид) (интервал V), который переводит компаратор 7 в положение, соответствующее вентильному режиму и все начинается снова. При скорости двигателя.большей частоты настройки частотного компаратора 17, одновременно с появлением короткого импульса на первом входе формирователя 21 сигналов управления появляется импульс большей длительности на втором выходе данного блока (U, интервал VI). Данный импульс переводит двигатель 10 в режим вентильного двигателя, а на выход дополнительного коммутатора 13 (и ( ) на время действия этого импульса проходит сигнал типа Меандр (и,о) с четвертого выхода первого делителя 2 частоты и далее все повторяется сначала.

При появлении сигнала Стоп (О), (фиг. 2) двигатель 10 переходит в режим вентильного двигателя, на выход дополнительного коммутатора 12 проходит сигнал Меандр, Через время, необходимое для полного останова двигателя 10, первый элемент 15 задержки выдаст сигнал (фиг. 2), который блокирует ключи силового моста 9, обесточивая тем самым двигатель.

Для фиксации определенным образом фазового положения блока вращающихся головок во времени при настройке аппарата точной магнитной записи, возникает необходимость в изменении положения датчика скорости на роторе двигателя. Механически это сделать затруднительно, так как двигатель на аппарате может находиться в труднодоступных местах, а диапазоны изменения положения датчика скорости строго ограничены конструкцией двигателя и датчика. Дпя устранения данного недостатка в устройстве применен третий элемент 22 задержки, изменяющий фазу опорного сигнала, поступающего сделителя 3 частоты, т.е. механическое перемещение датчика скорости заменено электронным

15151

изменением фазы опорного сигнала. Для настройки достаточно подобрать величину задержки блока 22.

Формула изо

р е т е н и я

Устройство для установки и стабилизации фазового положения блока вращающихся головок, содержащее задающий генератор, выходом соединенный с входами первого и второго делителей частоты, первый выход первого делителя частоты соединен с первым входом корректора, второй вход которого соеди- иен с первым входом формирователя сигналов контроля и с первым выходом фазового дискриминатора, второй выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом корректора, первый выход коммутатора соединен с первым входом переключателя фаз, выходом соединенного с первым входом силового моста, связанного с синхронным двигателем, соединенным кинематически с датчиком скорости и датчиком положения ротора, выходом соединенным с третьим входом коммутатора, вторым выходом соединенного с вторым входом формирователя сигналов контроля и с первым входом дополнительного коммутатора, выходом соединенного с вторым входом переключателя фаз, второй вход дополнительного коммута- тора соединен с выходом формирователя коротких импульсов, первый вход которого соединен с вторым выходом первого делителя частоты, третьим выходом соединенного с третьим вхо- дом формирователя сигналов контроля, четвертый выход первого делителя частоты соединен с третьим входом дополнительного коммутатора, второй вход силового моста соединен с выходом элемента задержки, соединенного с

9510

входной шиной стопа и с первым вход первого элемента И, отличаю П1 е е с я тем, что, с целью повьш1е- ния noMBXOycTofiMHBocTH устройства, в него введены второй и третий элементы задержки, формирователь сигналов управления, частотный компаратор второй и третий элементы И, причем выход датчика скорости соединен с первыми входами частотного компаратора и второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с входной шиной стопа, первым входом первого элемента И и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя сигналов управления, первый вход которого соединен с выходом формирователя сигналов контроля, второй выход формирователя сигналов управления соединен с третьим входом третьего элемента И и с вторым входом первого элемента И, выходом соединенного с четвертым входом дополнительного коммутатора, второй вход формирователя сигналов управления соединен с вторым входом формирователя коротких импульсов и выходом частотного компаратора, второй вход которого соединен с вторым выходом коммутатора, четвертый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход второго делителя частоты соединен С входом третьего элемента задержки, выходом соединенного с первым входом фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, пятый выход первого делителя частоты соединен с третьим входом частотного компаратора, шестой выход первого делителя частоты соединен с третьим входом формирователя сигналов управления.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к аппаратуре точной магнитной записи, и может быть использовано в системах электропитания и управления блоков вращающихся головок. Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость устройства. Если при наличии возмущающих факторов фазовое рассогласование сигналов на входах фазового дискриминатора 6 превысит допустимое значение, при котором двигатель 10 может выйти из синхронизма, то на выходе формирователя 5 сигналов контроля появится импульс, который поступает на вход формирователя 21 сигналов управления, на второй вход которого поступает сигнал с частотного компаратора 17. Если скорость двигателя меньше частоты настройки частотного компаратора 17, то на первом выходе формирователя 21 сигналов управления появится короткий импульс, который переводит компаратор 7 в положение, соответствующее вентильному режиму, и цикл повторяется. 9 ил.

Фие.Ъ

сриг 8