Устройство для регулирования линейной скорости ленточного материала Советский патент 1990 года по МПК G05D13/62 

Изобретение относится к регулированию неэлектрических величин, в частности к средствам стабилизации линейной скорости ленточного материала при его перемотке с подающего на приемный барабан, и может быть использовано при записи и воспроизведении информации на ленточном носителе, в технологических процессах изготовления и обработки ленточного материала и т.д.

Цель изобретения - повышение точности устройства для регулирования линейной скорости ленточного материала путем обеспечения постоянства плотности намотки ленты на подающем и приемном барабанах за счет поддержания постоянного натяжения ленты.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит приемный 1 и подающий 2 барабаны с ленточным материалом 3, генератор 4 импульсов опорной частоты, делитель 5 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 4 импульсов опорной частоты, задатчик 6 скорости ленты 3, задатчик 7 натяжения ленты 3, датчик 8 угловой скорости подающего барабана 2, последовательно соединенные первый счетчик 9, первый квадратор 10, первый сумматор 1I, первый цифрозналоговый преобразователь 12, первый блок 13 сравнения, первый блок 14 управления скоростью вращения электродвигателя и первый электродвигатель 15, кинема тически связанный с валом приемного барабана 1, второй вход первого блока 13 сравнения соединен с выходом задатчика t6 скорости, последовательно соединенные второй блок 16 управления скоростью вращения электродвигателя и второй электродвигатель 17, кинематически связанный с валом подающего барабана 2, датчик 18 угловой скорости приемного барабана 1, после «5 ЯЗ

fsHcS.

довательно соединенные второй счетчик 19 и второй квадратор 20, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 11, выход генератора 4 импульсов опорной частоты подключен к входу делителя 5 частоты, а также к входам первого 9 и второго 19 счетчиков, входы разрешения счета импульсов

которых связаны с выходами соответственно первого 8 и второго 18 датчиков угловой скорости. Устройство также содержит последовательно соединенные третий счетчик 21, второй цифроаналоов

в53 736Л

ратором 4 импульсов опорной частоты, успевающих поступить на них за период между импульсами, приходящими с датчиков 18 и 8 угловой скорости соответственно.

а Таким образом, на выходах счетчиков 19 и 9 устанавливаются коды чисел, пропорциональных мгновенным значениям периодов вращения приемного 1 и подающего 2 барабанов. Учитывая связь между мгновенными значениями угловых скоростей и мгновенным периодом вращения (Т ), можно счи10

Изобретение относится к технике регулирования неэлектрических величин. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены задатчик натяжения ленты, делитель частоты, счетчики, блоки задержки, сумматоры, перемножающие цифроаналоговые преобразователи, цифроаналоговый преобразователь, блок сравнения. 1 ил.

говый преобразователь 22, первый блок )$ тать, что на выходах счетчиков уста- 23 задержки, второй сумматор 24, третий сумматор 25, первый перемножающий цифроаналоговый преобразователь 26, последовательно соединенные четвертый счетчик 27, третий цифроаналотовый 20 преобразователь 28, второй блок 29 задержки, четвертый сумматор 30, пя- ъй сумматор 31, второй перемножающий цифроаналоговый преобразователь 32, шестой сумматор 33 и второй блок 34 25 сравнения, выход которого подключен к входу второго блока 16 управления, а второй вход - к выходу задатчика 7

навливаются числовые значения I/O), и 1/СОг, величины которых обратно пропорциональны величинам угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно. Сигналы, полученные с выходов счетчиков 19 и 9 возводятся в квадрат в блоках 20 и 10, на выходах которых, таким образом, устанавливаются коды чисел, величины которых ббратно пропорциональ ны квадратам угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно. Эти коды суммируются в сумматоре 11, на выходе которого

навливаются числовые значения I/O), и 1/СОг, величины которых обратно пропорциональны величинам угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно. Сигналы, полученные с выходов счетчиков 19 и 9 возводятся в квадрат в блоках 20 и 10, на выходах которых, таким образом, устанавливаются коды чисел, величины которых ббратно пропорциональны квадратам угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно. Эти коды суммируются в сумматоре 11, на выходе которого

натяжения. Выход делителя 5 частоты

связан с входами разрешения счета им- JQ формируется код, пропорциональный

сумме величин, обратных квадратам мгновенных значений угловых скоростей приемного I и подающего 2 барабанов, т.е. выходной сигнал сумматора равен

35

40

пульсов третьего 21 и четвертого 27 счетчиков, входы которых подключены к выходам соответственно датчика 8 угловой скорости подающего барабана 2 и датчика 18 угловой скорости приемного барабана 1. Вторые входы второго 24 и третьего 25 сумматоров соединены с выходом второго цифроаналогового преобразователя 22, вторые входы четвертого 30 и пятого 31 сумматоров - с выходом третьего цифроаналогового преобразователя 28, вторые входы первого 26 и второго 32 перемножающих цифроаналоговых преобразователей - с выходами соответственно первого 9 и второго 19 счетчиков.

Устройство работает следующим образом.

Датчики 18 и 8 угловой скорости преобразуют угловые скорости соответ- Q ственно приемного 1 и подающего 2 барабанов с ленточным материалом 3 в последовательность импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости приемного 1 подающего 2 барабанов.

Счетчики 19.и 9 суммируют количество импульсов, вырабатываемых генеU

йых

,0

45

где К const;

(О, и сог - мгновенные значения угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно.

1

Код с выхода сумматора 11 подается на .цифроаналоговьй преобразователь 12, где преобразуется в аналоговый сигнал. Этот сигнал поступает на первый вход блока 13 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 6 скорости, равный

U

аых&

С

vF

(2)

55

где С const;

V0 - номинальное значение скорости ленточного материала. Между мгновенными угловыми скоростями Ц и W2 и мгновенным значением

тать, что на выходах счетчиков уста-

навливаются числовые значения I/O), и 1/СОг, величины которых обратно пропорциональны величинам угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно. Сигналы, полученные с выходов счетчиков 19 и 9 возводятся в квадрат в блоках 20 и 10, на выходах которых, таким образом, устанавливаются коды чисел, величины которых ббратно пропорциональны квадратам угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно. Эти коды суммируются в сумматоре 11, на выходе которого

35

U

йых

,0

где К const;

(О, и сог - мгновенные значения угловых скоростей приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно.

1

Код с выхода сумматора 11 подается на .цифроаналоговьй преобразователь 12, где преобразуется в аналоговый сигнал. Этот сигнал поступает на первый вход блока 13 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 6 скорости, равный

С

vF

(2)

где С const;

V0 - номинальное значение скорости ленточного материала. Между мгновенными угловыми скоростями Ц и W2 и мгновенным значением

51539736

линейной скорости ленточного материала существует известная зависимость

к

1

Of

Q

v2-

(3)

где О const, определяемая параметрами механизма перемещения ленточного материала. Таким образом, из (1) - (3) видно, что в случае, если скорость ленточного материала v не равна номинальной Vj(V Ј Vj), на выходе первого блока

13сравнения возникает сигнал рассогласования, который через первый блок

14управления воздействует на первый электродвигатель 15, меняя его скорость вращения и, соответственно, скорость вращения приемного барабана 1

до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассогласования на выходе первого блока 13 сравнения, при этом линейная скорость V ленточного материала 3 станет равной номинальной V0„

Силу натяжения Рц ленточного вязко- упругого материала 3 можно определить по формуле

FH m,(R, - Rztfe) + + mЈ-|r (),

-

где R(, R, - радиусы намотки ленточного материала на приемном 1 и подающем 2 барабанахf, , г - углы поворота приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно;

п« гаЈ коэффициенты, определяв мые механическими, свойствами ленты. Выполнив операцию дифференцирова/«,

ния в (4) и опустив величины и Jtt

. как малые (R , и R изменяются

за малое время практически очень незначительно) , получим

FH m,(R,-Rzc/Ј) + , +

R, ЈЬ dRzdtt dt

- R

dcfl

4d

)«

«im,(R(() + m2(R,- - R Јb

B-lAt- I

dt

Окончательно после перегруппировки можно записать

FH (п, + 2-a), - On, + mft.-Јb) R,

dt

(6)

-

10

15

20

25

30

40

35

45

50

55

В соответствии с формулой (6) действует введенньй в устройство дополнительный контур стабилизации натяжения.

На входы четвертого 27 и третьего 21 счетчиков с датчиков 18 и 8 угловой скорости поступают последовательности импульсов, частоты следования которых пропорциональны угловым скоростям приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно. На входы разрешения счета импульсов четвертого 27 и третьего 21 счетчиков с делителя 5 частоты поступают импульсы, частоты следования которых меньше частоты импульсов, поступающих на делитель 5 частоты с генератора 4 импульсов опорной частоты. Четвертый 27 и третий 21 счетчики суммируют количество импульсов, успевающих поступить на них с датчиков 18 и 8 угловой скорости приемного 1 и подающего 2 барабанов соответственно за период между импульсами, приходящими с делителя 5 частоты.

Таким образом, на выходах счетчиков 27 и 21 устанавливаются коды чисел, пропорциональных мгновенным значениям углов поворота Ч1, (i) приемного 1 и г(1) подающего 2 барабанов. Коды с выходов счетчиков 27 и 21 преобразуются в аналоговые сигналы в третьем 28 и втором 22 цифроаналоговых преобразователях и передаются на второй 29 и первьй 23 блоки задержки, а также на вторые входы четвертого 30, пятого 31 и второго 24, а также третьего 25 сумматоров соответственно. С выходов второго 29 и первого 23 блоков задержки сигналы, пропорциональные 0(1-1) и 2(i-l), поступают на первые входы четвертого 30 и второго 24 сумматоров соответственно, выполняющих операцию вычитания и выходной сигнал которых:

и - dCf) - v Ги СП иьых305МЧ {(1) (5)

-4Ci-DJ;

(7)

п - d гШ „ Г о, у. ч и&ых - dtкг(1)

-0(1-1); (8)

где величина -К2 подбирается в зависимости от величины такта дискретизации.

Эти сигналы суммируются в пятом 31 и третьем 25 сумматорах с сигналами, пропорциональными мгновенным значениям углов поворота (i) и (i) соответственно:

-K3qfe+K4. К +

(9)

(10)

где Ка и К4 - const.

Затем аналоговые сигналы с выходов пятого 31 и третьего 25 сумматоров передаются на второй 32 и первый 26 перемножающие цифроаналоговые преобразователи соответственно, на вторые входы которых поступают со счетчиков 19 и 9 коды чисел, пропорциональных R, и R2, так как с учетом V (СО R при V V0 const величина 1/СО пропорциональна R. Аналоговые сигналы с перемножающих цифроаналоговых преобразователей 32 и 26 поступают на шестой сумматор 33, выполняющий операцию вычитания и его выходной сигнал

W,

ow + K4 -аг) R

(кгм + к4

dt

)R

2

(П)

что соответствует формуле (5).

В блоке 34 сравнения происходит сравнение сигнала с выхода сумматора 33 (U 6W)Ј ) и сигнала с выхода задатчика натяжения 7 (UWIJ( ), величина

которого пропорциональна заданному значению силы натяжения FHO „ Следрва тельно, на выходе блока 34 сравнения формируется сигнал FH, пропорциональный отклонению силы натяжения от заданного значения.

Этот сигнал поступает через второй блок 16 управления на второй з электродвигатель 17, который, изменя скорость вращения подающего барабана 2,- устанавливает силу натяжений FH

ленточного материала, равную заданной FHO .

Формула изобретения

Устройство для регулирования линейной скорости ленточного материала, содержащее приемный и подающий барабаны с ленточным материалом, задатчик скорости ленты, последовательно соединенные первый счетчик, первый квадратор, первый сумматор, первый цифро- аналоговый преобразователь, первый

5 блок сравнения, первьй блок управления скоростью вращения электродвигателя и первый электродвигатель, кинематически связанный с валом приемного барабана, выход задатчика ско0 рости ленты подключен к второму входу первого блока сравнения, последовательно соединенные второй блок уп- f равления частотой вращения электродвигателя и второй электродвигатель,

5 кинематически связанный с валом подающего барабана, последовательно соединенные второй счетчик и второй квадратор, подключенный выходом к второму входу первого сумматора, а

0 также второй цифроаналоговый преобразователь, датчики угловой скорости подающего и приемного барабанов, выходы которых подключены к входам раз- решения счета импульсов соответственно первого и второго счетчиков, и генератор импульсов опорной частоты, соединенный выходом с входами первого и второго счетчиков, отличающееся тем, что, с целью повы- 0 шения точности устройства, оно содержит третий счетчик, задатчик натяжения ленты, делитель частоты, последовательно соединенные первьй блок задержки, второй сумматор, третий сумматор, первый перемножающий цифроана логовый преобразователь, последовательно соединенные четвертый счетчик,- третий цифроаналоговый преобразователь, второй блок задержки, четвертый сумматор, пятьй сумматор, второй пере0 множающий цифроаналоговый преобразователь, шестой сумматор, второй блок

сравнения, выход которого подключен к входу второго блока управления частотой вращения электродвигателя, а 5 второй вход - к выходу задатчика натяжения ленты, причем вход делителя частоты связан с выходом генератора импульсов опорной частоты, а выход - с входами разрешения счета импульсов

5