Устройство для регулирования линейной скорости намотки материала Советский патент 1982 года по МПК B65H25/22 

на заданном расстоянии от центра диска, при этом фотодетектор радиуса намотки связан с первым входом первого формирователя, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, третий - с выходом генератора тактовой частоты, а выход - с управляющим входом первого электронного ключа, фотодетектор частоты вращения намотки через селектор подключен к второму входу блока управления и непосредственно к первому входу второго формирователя, вторым входом связанному с вторым выходом блока управления, а выходом - с управляющим входом второго электронного ключа, управляющие входы обоих интеграторов соединены с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого связан с управляющим входом блока памяти, причем выход первого интегратора связан с вторым входом сумматора, выходом подключенного к входу второго ключа, а выход блока памяти соединен с вторым входом блока сравнения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема зстройства для регулирования линейной скорости намотки материала; на фиг. 2 - приемная бобина с перфорированными дисками; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные источник 1 эталонного напряжения, электронный ключ 2, первый интегратор 3, сумматор 4, электронный ключ 5, второй интегратор 6, блок 7 памяти, блок 8 сравнения, регулируемый электропривод 9, вращающий приемную бобину 10 с закрепленными на ней дисками 11 и наматываемым материалом 12, оитический блок, включающий .осветитель 13, диафрагму 14, собирающую линзу 15, фотодетектор 16 и фотодетектор 17.

Фотодетектор 16 является выходным элементом датчика ради)са намотки (ДРН), а фотодетектор 17 - датчика частоты вращения (ДЧВ).

Устройство включает также формирователь 18 импульсов заданной длительности ДРН, включенный между фотодетектором 16 и ключом 2, формирователь 19 импульсов заданной длительности ДЧВ, включенный между фотодетектором 17 и ключом 5, логический блок 20 управления (ЛБУ),выхходы которого подключены к первому и второму интеграторам, блоку ламяти и формирователям импульсов, генератор 21 тактовой частоты, выход которого подключен к ЛБУ и формирователям импульсов, селектор 22, включенный между фотодетектором 17 и ЛБУ, задатчик 23 начального радиуса бобины, подключенный к входу сумматора, задатчик 24 линейной скорости, подключеппый к входу блока сравнения.

Диски 11 имеют по две одинаковых группы отверстий.

Отверстия первой группы, расположенные по периферии дисков, дают информацию о частоте вращения бобины; отверстия второй группы - о приращении радиуса намотки материалов 12 на приемной бобине 10.

Устройство работает следующим образо.м.

Свет от осветителя 13, пройдя через диафрагму 14, попадает на диск 11 приемной бобины 10. При этом диафрагма вырезает из параллельного пучка света сектор, ширина которого немного больше диаметра отверстий.

При вращении бобины 10 импульсы света через равпые промежутки времени попадают через отверстия первой группы в дисках 11 на фотодетектор 17 ДЧВ, а через отверстия второй группы и собирающую линзу 15 на фотодетектор 16 ДРН.

Формирователи 18 и 19 формируют из сигналов с фотодетекторов 16 и 17 электрические импульсы заданной длительности т„. Эти импульсы уиравляют работой бесконтактных ключей 2 и 5 соответственно, замыкая их на время длительиости импульса Тп- Вход первого интегратора 3 подключей через ключ 2 к источнику 1 эталонного напрял еиия эт и напряжение на его выходе изменяется по закону:

6ду - и„ llR -l,,

(2)

где Пд - число замыканий ключа 2. Этот сигнал складывается на сумматоре 4 с сигналом задатчика 23 начального радиуса бобины. На выходе сумматора сигнал равен текущему значению радиуса намотки материала:

(3)

иfi - URO + ty лн

Этот сигнал через ключ 5 поступает на вход интегратора 6, на выходе которого появляется сигнал:

и,.,к - UK п,, т,„

(4)

где Лш - число замыканий ключа 5. Сигнал на выходе интегратора 6 пропорционален линейной скорости V намотки, т. к.

(5)

В конце каждого цикла вычисления сигнала линейной скорости его значение U«,n записывается в блок 7 памяти, где оно хранится в течение следующего цикла вычислений.

Этот сигнал сравнивается в блоке 8 сравнения с сигналом задатчика 24 линейной скорости, и сигнал рассогласования

управляет работой электропривода 9, ме:.няя частоту вращения приемной бобины 10 так, чтобы всегда поддерживалось соотношениеЮ/ Узад const Генератор 21 тактовой частоты вырабатывает импульсы стабильной частоты, необходимые для работы ЛБУ 20 и формирования импульсов заданной длительности в формирователях 18, 19 с фотодетекторов 16 и 17 при изменяющейся с изменением частоты вращения бобины длительности световых импульсов. Селектор 22 вырабатывает синхроимпульсы начала каждого оборота бобины. ЛБУ 20 управляет работой формирователей 18 и 19 импульсов, а также вырабатывает импульсы записи сигнала в блок 7 памяти и сброса интеграторов 3 и 6. ЛБУ 20 выполнен на стандартных логических элементах. Рассмотрим работу устройства, показанного на фиг. 1, в течение одного цикла вычисления текущего значения линейной скорости наматываемого материала, проиллюстрированную временными диаграммами фиг. 3. С приходом с селектора 22 первого синхронизирующего импульса (фиг. За), означающего начало оборота, ЛБУ 20 вырабатывает сигнал (фиг. ЗЬ), разрещаю:щий формирование импульсов «д приращения радиуса намотки ДУ. Всего на ключ 2 приходит количество импульсов (фиг. 3с), ;равное числу отверстий второй группы, которые оказались закрытыми намотанным на бобину 10 материалом 12. Первый световой импульс, прощедший на фотодетектор 16, прекращает работу ключа 2. Диаграмма (фиг. 3/i) показывает приращение напряжения /дд на выходе интегратора 3. Второй синхроимпульс (фиг. За) запускает содержащийся в ЛБУ 20 генератор импульса (фиг. Зе) эталонной длительности ТэтВ течение этого времени импульсы (фиг. 3&) «ш длительностью т„ управляют ключом 5. На выходе интегратора 6 формируется напряжение (фиг. 3k) . Длительность импульса Тэт выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерения частоты вращения ш в цифровом виде (/г). После окончания импульса т эт в ЛБУ вырабатываются два следующих друг за другом импульса (фиг. 3/ и g), подающие команды соответственно на запись напряжения f/шл в блок 7 памяти (фиг. 3/) и сброс интеграторов 3 и 6 (фиг. З/гп k). Сигнал, записанный в блок 7 памяти, управляет работой электропривода 9 в течение следующего цикла измерения линейной скорости намотки, который начинается с приходом следующего синхроимпульса (фиг. За) С селектора 22. Приращение радиуса намотки в описанном устройстве можно измерять с щагом 0,1-2,0 мм в зависимости от требуемой точности и максимальной частоты вращения бобины, а частота вращения со может быть измерена с точностью ±0,1%. Экономический эффект от использования данного устройства заключается в том, что цифровой метод измерения частоты вращения со и приращения радиуса намотки AR позволяет повысить надежность измерения за счет устранения влияния освещенности в помещении, загрязнения элементов оптической системы и изменения напрял ения питания осветителя. Кроме того, функциональная схема устройства устраняет погрещности поддержания постоянной линейной скорости материала V, вызванные изменением момента инерции паковки и напряжения питания электропривода, вращающего приемную бобину, за счет осуществления обратной связи по линейной скорости V, а не по частоте вращения ш. Формула изобретения Устройство для регулирования линейной скорости намотки материала, содержащее сумматор, первым входом связанный с задатчиком начального радиуса намотки, блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком линейной скорости, а выход - с регулируемым электроприводом приемной бобины, блок управления, первым входом подключенный к генератору тактовой частоты, и датчики частоты вращения и радиуса намотки, включающие осветитель и фотодетекторы частоты вращения и радиуса намотки, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, оно имеет последовательно соединенные источник эталонного напряжения, электронный ключ и интегратор, формирователи, селектор и последовательно соединенные второй электронный ключ, второй интегратор и блок памяти, а датчики частоты вращення и радиуса намотки содержат два диска, оси которых совпадают с осью приемной бобины, каждый диск имеет две группы равных ио числу отверстий, смещенных одно относительно другого на равные углы, причем отверстия первой группы располол ены по периферии диска на равном расстоянии от его центра, а каждое отверстие второй группы расположено на заданном расстоянии от центра диска, при этом фотодетектор радиуса намотки связан с первым входом первого формирователя, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, третий - с выходом генератора тактовой частоты, а выход - с правляющим входом первого электронноо ключа, фотодетектор частоты вращения намотки через селектор подключен к второму входу блока управления и непосредственно к первому входу второго формирователя, вторым входом связанного с вто.рым выходом блока управления, а выходом - с управляющим входом второго электронного ключа, управляющие входы обоих интеграторов соединены с третьим, выходом блока управления, четвертый выход которого связан с управляющим входом блока памяти, причем выход первого интегратора связан с вторым входом сумматора, выходом подключенного к входу второго ключа, а выход блока памяти соединен с вторым входом блока сравнения. Источник информации, нринятый во внимание при экспертизе: 1. Патент США № 3671824, кл. 318-6,. 1972.

,, iJ. (puz.i

Фаг. 2