Устройство для стабилизации линейной скорости движения магнитного носителя Советский патент 1992 года по МПК G11B15/46 

Фиг- 4

Изобретение относится к области приборостроения, а именно, к механизмам транспортировки носителей информации аппаратуры магнитной записи, применяемой в системах регистрации полетных данных, работающих в особо жестких условиях эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее подающую и приемную кассеты, связанные с генераторными датчиками угловой скорости, усилитель мощности, соединенный через приводной двигатель с приемной кассетой и блок управления.

Недостатком известного устройства является низкая точность стабилизации линейной скорости-, обусловленная применением аналогового квадратора.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее подающую и приемную кассеты, связанные с генераторными датчиками угловой скорости, усилитель мощности, соединенный через приводной двигатель с приемной кассетой и блок управления, согласно изобретению, введены генератор импульсов, перекидной ключ, счетчик и цифроаналого- вый преобразователь, причем первый и второй входы блока управления связаны с выходами датчиков угловой скорости, третий вход подключен к выходу генератора импульсов, а четвертый вход связан с выходом счетчика и кодовым входом цифроана- логового преобразователя, первый выход блока управления соединен с управляющим входом перекидного ключа и шиной направления счета счетчика, второй его выход подключен к шине сброса счетчика, третий выход блока управления связан со счетным входом, а четвертый вход объединен с шиной записи кода счетчика, потенциальный вход цифроаналогового преобразователя подключен через перекидной ключ к двум введенным разнополярным источникам опорного напря кения. выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом усилителя мощности.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для стабилизации линейной скорости движения магнитного носителя; на фиг.2 - структура блока управления; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для стабилизации линейной скорости движения магнитного носителя (фиг.1) содержит подающую 1 и приемную 2 кассеты, свячлчные с генераторными датчиками 3,4 угловой скорости, усилитель мощности 5, соединенный через приводной двигатель 6 с приемной кассетой 2, блок управления 7, генератор 8 импульсов, перекидной ключ 9, счетчик 10 и цифроаналоговый преобразователь 11, причем первый и второй входы блока управления 7 связаны с выходами датчиков 3,4 угловой скорости, третий вход подключен к выходу генератора 8 импульсов, а четвертый вход.обьединен с

0 выходом счетчика 10 и кодовым входом цифроаналогового преобразователя 11, первый выход блока управления 7 соединен с управляющим входом перекидного ключа 9 и шиной направления счета счетчика 10, второй

5 его выход подключен к шине сброса счетчика 9, третий выход блока управления 7 связан со счетным входом, а четвертый выход объединен с шиной записи кода счетчика 10, потенциальный вход цифроаналогового

0 преобразователя 11 подключен через перекидной ключ 9 к двум разнополярным источ- никам опорного напряжения, выход цифроаналогового преобразователя 11 соединен с входом усилителя мощности 5.

5 Устройство работает следующим образом.

Генераторные датчики 3,4, механически связанные с подающей 1 и приемной 2 кассетами, вырабатывают импульсы с частота0 ми fi, f2 пропорциональными соответствующим скоростям вращения. Блок управления 7, тактируясь сигналами 3,4, формирует последовательность чередующихся импульсов с длительностями рав5 ными периодам Ti 1/fi, Тг I/fa отмеченных сигналов.

С началом каждого из указанных импульсов в счетчик 10 сигналов от блока управления 7 по шине записи вносится код N0,

0 а ключ 9 подключает шинку опорного источника цифроанзлогового преобразователя 11 к источнику -Uo. счетчик 10 при этом переводится в режим вычитания. Код счетчика под воздействием импульсов блока 8

5 при этом уменьшается, вплоть до нуля, что фиксируется блоком управления 7. В указанный момент в счетчик снова вносится код No, и счетчик переводится в режим суммирования, а ключ 9 соединяет блок 11 с

0 источником +Uo. Такое состояние сохраняется вплоть до окончания соответствующего импульса длительностью Ti или Та, после чего счетчик сбрасывается. На выходе ЦАП 11 при этом формируется напряжение, име5 ющее вид, приведенный на позиции 11 фиг.З. Легко видеть, что данный сигнал представляет собой сумму импульсов треугольной и прямоугольной формы (см.поз 111, 1111 фиг.З) Среднее за цикл Тц выделе

ния совокупности Ti, T2 сигнала 111 в этом случае оказывается пропорциональным сумме квадратов указанных периодов, поскольку вольт-секундные площади здесь следующие5

ц Do К цеп Ni Ti 1 Uofi-и Ti Кцап Ti I 2TU 2 -- т,,

U2

ЦрКвдп Na Та 1 Uofru T2 Kuan T;

5

10

го сигнала можно практически считать равной нулю, т.е.

U3 Ui + U2

С учетом соотношений (1) и (2) получаем No 1

2U0 No Кцап

ги

Тц

Использование: приборостроение, а именно механизмы транспортировки носителя информации аппаратуры магнитной записи, применяемой в системах регистрации полетных данных, работающих в особо жестких условиях эксплуатации. Сущность изобретения: устройство содержит подающую 1 и приемную 2 кассеты, генераторные датчики 3 и 4 угловой скорости, усилитель мощности 5, приводной двигатель 6 приемной кассеты 2, блок управления 7, генератор 8 импульсов, перекидной ключ 9, счетчик 10 и цифроаналоговый преобразователь 11. 3-7- 10-11-5-6-2, 2-4-7. 8-7. 7-9-11, 10-7, 3 ил.

Здесь Ni fmTi, N2 f™ Та - коды счетчика 10, пропорциональные периодам Ti. Тг; frn частота генератора 8; Кцап - крутизна ЦЛП11.

Среднее же значение составляющей 11 за тот же.цикл - величина фиксированная, равная

U3 2 U0 No Кцап

Она играет роль уставки в системе стабилизации.

Сам алгоритм стабилизации так же как и в прототипе сводится к следующему. Известно, что сумма квадратов текущих радиусов намотки п подающей 1 и Г2 приемной 2 кассет фиксирована и равна Rr + R2 . Здесь RI и R2 - радиусы пустой и полной кассет. С другой стороны, текущие радиусы П и га связаны со стабилизируемой скоростью v числом импульсов за оборот кассеты m и периодами Ti, T2 соотношениями

и m Tiu m Т2

П , Г2

2Л

2Л

Отсюда следует

m

4л2

(THT§)

Последнее соотношение лежит в основе алгоритма стабилизации скорости,

Из описанной работы блоков следует, что на вход усилителя 5 поступает сигнал, имеющий вид, приведенный на поз.11 фиг.З, являющийся суммой 2 разнополяр- ных составляющих 111 и 1111. Усилитель 5 выделяет постоянную составляющую этого сигнала и усиливает ее. Полученное таким образом напряжение используется для за- питки приводного двигателя б. При выборе большого коэффициента усиления Кус усилителя постоянную составляющую входно Up К цап f 2

ги

.(T2+T2)-J- (4)

15 Выражая из (3) сумму квадратов периодов (Т12 -I- Т22) и подставляя ее в (4), получаем

. . (Ri+R2.)2 f™2U2-m2

Отсюда линейная скорость движения носителя оказывается равной:

и

f ги П

N0m

VR2 + R2 (5)

Таким образом, величина стабилизируемой скорости V определяется конструктивными - параметрами кассеты Э (радиусы пустой и полной кассет), датчика угловой скорости (число m импульсов за полный оборот кассеты) и электрическими параметрами (частотой генератора fm и фиксированным кодом

No). Легко видеть, что все указанные параметры либо строго постоянны (Ri, Ra, m, N0). либо могут быть сделаны стабильными ( стабилизируется применением в генераторе 8 кварцевого резонатора). С другой сто-

роны применение описанной структуры стабилизатора устраняет составляющую погрешности как от изменения напряжения опорного источника U0, так и от изменения крутизны ЦАП 11.

Поясним выбор частоты f™ генератра 8 и фиксированного кода N0.

Обе эти величины определяют значение стабилизированной линейной скорости движения магнитного носителя, но от зависит погрешность дискретизации дл цифровых эквивалентов периодов TI, T2, поэтому f™ следует выбирать исходя из допустимой величины дл . Последняя определяется для крайних положений ленты в кассетах соотношением:

Зд ±U m

ги

2(Ri+R2)

Отсюда значение fm, обеспечивающее допустимую величину (5Д

f™--(Ri+RO

При найденной частоте f™ из (5) получаем величину кода N0

N0

fra +R:

U m

(6)

Выбор такого кода соответствует формированию длительности То - двух импульсов уставки, используемых в цикле:

-т-

1 о

Т 2

где Т TI Тз - длительность периодов Ti, Тг при одинаковом объеме ленты на обеих кассетах.

У R + R У2 1Urn

Поэтому Г0 -( Этадли тельносгь и формируется при вписывании в счотчик кода Wo, определяемого соотношением (6) Действительно, из (6) следует, что

No f тU m

Т Т0

Таким образом, при использовании кода длительность импульса уставки (составляющая 11 см, фиг.З) оказывается в раз меньше среднего периода Т, что обеспечивает работоспособность системы, как это нетрудно показать при соотношении

R2/R1 /3.

На фиг,2 приведена одна из возможных реализаций блока управления 7. В его состав входят: формирователь 18 импульса сброса счетчика; схема 19 выявления нулевого состояния счетчика; формирователи 20, 21 коротких импульсов; схема ИЛИ 22; триггер с раздельными входами 23; схема совпадения 17,

Управляет работой указанных блоков формирователь последовательности чередующихся импульсов с длительностями TI, Т2. Последний реализован на двухразрядном двоичном счетчике (триггеры 15, 16) с коммутируемым входом. Коммутация сигналов к входу счетчика производится с помощью схемы совпадения 12,13 и схемы

ИЛИ 14.

Легко видеть, что на прямом выходе триггера 15 формируется последовательность импульсов с длительностями Ti, Т2. Во время действия каждого из них открывается

схема совпадения 17 и импульсы от генератора 8 поступают на вход счетчика 10. По окончании каждого из сформированных импульсов срабатывает формирователь 18, вырабатывая импульс сброса счетчика.

Вначале же каждого из этих импульсов срабатывает формирователь 20 и через схему ИЛИ 22 дает команду записи кода в счетчик. Одновременно устанавливается триггер 23 в положение, обеспечивающее

режим вычитания в счетчике 10. Блок 19 выявляет нулевую комбинацию в счетчике, запуская при этом формирователь 21, который через схему 22 осуществляет повтооное внесение в счетчик кода М0. В этом время.

перебрасывается триггер 23 и счетчик переводится в режим суммирования, Формула изобретения Устройство для стабилизации линейной скорости движения магнитного носителя,

содержащее подающую и приемную кассеты, связанные с генераторными датчиками угловой скорости, усилитель мощности, соединенный через приводной двигатель с приемной кассетой, и блок управления, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены генератор импульсов, перекидной ключ, счетчик и циф- роаналоговый преобразователь, причем первый и. второй входы блока управления

связаны с выходами датчиков угловой скорости, третий вход подключен к выходу генератора импульсов, а четвертый вход связан с выходом счетчика и кодовым входом цифроаиалогового преобразователя,

первый выход блока управления соединен с управляющим входом перекидного ключа и шиной направления счета счетчика, второй его выход подключен к шине сброса счетчика, третий выход блока управления связан с

счетным входом, а четвертый выход связан с шиной записи кода счетчика, потенциальный вход цифроаналогового преобразователя подключен через перекидной ключ к двум введенным разнополярным источникам

опорного напряжения, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом усилителя мощности.

от 3 |

I I

or 4 I Ј

10 от 10 (сброс) (код счетчика)

4иг.2

10 а

U

Uofn,

II

ih.VoKt n

I к JC

15

-

16

счетный вход)

к 10 (запись код9