Устройство регулирования скорости

(51) 4 (1 1 6 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Чфщ 1-10 77.Р9345 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3789426/2411.09.8407.02.86. Бюл.5А. А. Реденский, И, В. Чуманов и В. С. Самелюк(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ(57) Изобретение относится к области приборостроения, к технике магнитной записи, и может использоваться в малогабаритной кассетной аппаратуре точной магнитной записи, в которой принимаются специальные меры для повышения равномерности движения магнитной ленты путем стабилизации скорости вращения ротора ведущего электродвигателя, Цель изобретения - повышение точности регулирования скорости движения магнитной ленты. Устройство содержит соединенные определенным образом генератор 1 сигналов опорной частоты, широтно-импульсный модулятор 6, элементы И 7 26, 27, 31, элементы ИЛИ 32 - 34, элементы 35 и 36 запрета, счетчики 8 и 37, дешифратор 39, триггер 9, усилитель 10 мощности, электродвигатель 11, датчик 12 скорости, датчик 13 оборотов электродвигателя, формирователь 22 эталонного интервала. В устройстве разнесены моменты измерения отклонения скорости и включения тока через электродвигатель. В устройстве выпол нены средства компенсации инерционности электромеханической части в момент изменения Ж знака отклонения скорости. 2 ил.Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике магнитной записи, и может быть использовано в малогабаритной кассетной аппаратуре точной магнитной записи, в которой принимаются специальные меры для повышения равномерности движения магнитной ленты путем стабилизации скорости вращения ротора ведущего электродвигателя.Целью изобретения является повышение точности регулирования скорости движения магнитной ленты.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрируюшие принцип его работы.Устройство регулирования скорости для аппаратуры точной магнитной записи содержит генератор 1 сигналов опорной частоты, выполненной с первым 2, вторым 3, третьим 4, четвертым 5 выходами, широтно- импульсный модулятор 6, содержащий эле мент И 7, вычитаюший счетчик 8 и триггер 9, усилитель 10 мощности, электродвигатель 11, датчик 12 скорости, состояший из собственного датчика 13 оборотов электродвигателя 11 и формирователя 14 импульсов, счетный триггер 15, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 дополнительные счетчики, формирователи 20 и 21 импульсов, формирователь 22 эталонного интервала, содержащий элемент И 23 и счетчики 24 и 25, трехвходовые элементы И 26 и 27, триггер 28 знака, индикатор 29 смены знака, инвертор 30, двухвходовый элемент И 31, элементы ИЛИ 32 - 34, элементы 35 и 36 запрета, реверсивный счетчик 37, шины 38 цифрового сигнала и дешифратор 39.35Устройство работает следующим образом.При остановленном электродвигателе 11 (режим Стоп лентопротяжного механизма), устройство находится в состоянии готовности к его пуску. При этом, после 40 подачи электропитания на устройство устанавливается потенциальный сигнал на прямом выходе счетчика 24 формирователя 22 эталонного интервала и, соответственно, убирается сигнал на инверсном выходе этого счетчика. В результате элемент И 23 запирается и отключает поступление выходного сигнала счетчика 16 на счетный вход счетчика 24.Потенциальный сигнал, установленный на прямом выходе счетчика 24, дает разреше ние счетчику 25 на счет выходных импульсов счетчика 16. Формируемый через некоторое время после этого сигнал на выходе счетчика 25 поступает на управляющий вход реверсивного счетчика 37 и осуществляет запись в него двоичного кода, заданного 55 шинами 38 цифрового сигнала.В частном случае, шины 38 формируют 12-ти разрядный параллельный двоичный код из одних единиц, т. е. 11111. Для этого все шины 38 соединены с потенциальной шиной питания устройства,Таким образом, при отсутствии вращения электродвигателя 11 в реверсивном счетчике 37 постоянно хранится код 111111,В момент каждого положительного перепада уровней напряжения на выходе (фиг. 2, диаграмма 14) счетчика 16, на выходе (фиг. 2, диаграмма 15) формирователя 21 импульсов формируется короткий по длительности (0,5 - 1 мкс) прямоугольный импульс. Этот импульс поступает на управляющий вход вычитающего счетчика 8 широтно-импульсного модулятора 6 и осуществляет запись в него содержимого реверсивного счетчика 3, т. е. запись кода 111111, а также поступает на единичный установочный вход триггера 9 и переключает его. На единичном выходе (фиг. 2, диаграмма 16) триггера 9 появляется потенциальный сигнал (высокий уровень напряжения), который поступает на вход усилителя0 мошности, а также поступает на один из входов элемента И 7 и открывает его для поступления опорного сигнала с выхода 2 генератора 1 сигналов опорной частоты на счетный вход вычитаю- щего счетчика 8.Диаграммы 14 - 16 (фиг. 2) не предназначены для иллюстрации исходного режима работы устройства, но ссылка на них здесь полезна.Содержимое вычитаюшего счетчика 8 начинает уменьшаться. Однако до прихода следующего выходного импульса формирователя 21 импульсов, импульс на выходе вычитаюшего счетчика 8 появиться не успевает. Это обеспечивается соответствующим соотношением между частотой опорного сигнала 3 072 кГц (период 0,33 мкс), подаваемого на счетный вход вычитаюшего счетчика 8 через элемент И 7, и минимальной частотой (1,5 кГц, период О бб мс для наименьшей регулируемой скорости 2,38 см/с) следования импульсов синхронизации на выходе формирователя 21 импульсов, т. е. минимальной частотой выходного сигнала счетчика 16. Это соотношение выбрано таким, чтобы при модуле счета вычитаюшего счетчика 8, равном, 4096, и после записи в него кода 111111, импульс на выходе счетчика 8 не успел сформироваться до прихода следующего выходного импульса формирователя 21 импульсов, т. е. до момента следуюШего полного заполнения вычитаюшего счетчика 8. В результате триггер 9 остается в переключенном, единичном положении (фиг. 2, левая часть диаграммы) и на вход усилителя 10 мошности поступает для обеспечения в последуюцем форсированного пуска электродвигателя 11 потенциальный сигнал.В момент включения электродвигателя 11на вход усилителя 10 мощности подаетсяс выхода широтно-импульсного модуляторапотенциальный сигнал. От этого сигнала открывается выходной ключ усилителя 10 мощности и на электродвигатель 11 подаетсянапряжение питания,Электродвигатель 11 начинает вращаться.Во время разгона электродвигателя 11триггер 28 знака устанавливается в единичное состояние. Формируемый при этом на егоединичном выходе потенциальный сигнал задает режим суммирования реверсивномусчетчику 37. В результате потенциальныйсигнал на выходе широтно-импульсного модулятора 6 во время пуска электродвигателя11 сохраняется вплоть до того момента,когда частота вращения датчика оборотов 13превысит номинальную. Благодаря этомупредлагаемое устройство обеспечивает наименьшую продолжительность времени пуска 20ведущего электродвигателя 11.На выходе датчика 12 скорости (фиг. 2,диаграмма 1) при вращении ротора электродвигателя 11 формируется последовательность прямоугольных импульсов, частота следования которых пропорциональна скоростивращения электродвигателя 11 и, следовательно, скорости движения магнитйной ленты. Номи нальной скорости У вр ащенияэлектродвигателя 11 соответствует номинальный интервал Тз,чследования импуль Цсов на выходе датчика 12 скорости.Выходные импульсы датчика 12 скоростипоступают на счетный вход счетного триггера15, сигналы на единичном (прямом) и нулевом (инверсном) выходах которого показаны соответственно на диаграммах 2 и 3(фиг. 2).В момент каждого положительного периода уровней напряжение на единичномвыходе счетного триггера 15, на выходеформирователя 20 импульсов (фиг. 2, диаграмма 4) формируется короткий по длительности (0,3 - 0,5 мкс) прямоугольный импульс.Выходные импульсы формирователя 20импульсов поступают на входы нулевой установки счетчиков 16, 24, 25 и устанавливают их в нулевое положение.Выходной импульсный сигнал счетчика16 показан на диаграмме 14 (фиг. 2).В момент каждого положительного перепада уровней напряжения на выходе счетчика 16 формирователь 21 импульсов формирует короткий по длительности (0,3 -0,5 мкс) прямоугольный импульс синхронизации работы широтно-импульсного модулятора 6. Каждый из этих импульсов (фиг. 2,диаграмма 15) поступает на вход управления группой установочных входов вычитающего счетчика 8, осуществляя при этомкаждый раз запись в него в двоичномкоде выходной информации реверсивного счетчика 37, и на единичный установочный вход триггера 9, переключая его приэтом (если триггер 9 до этого был в исходном, нулевом состоянии) в единичноесостояние.Наличию сигнала на выходе триггера 9(фиг. 2, высокий уровень напряжения надиаграмме 16) ссютветствует протекание тока через электродвигатель 11,После поступления выходного импульса формирователя 20 импульсов в формирователь 22 эталонного интервала устанавливается низкий уровень напряжения (логический О) на прямом выходе счетчика 24,в результате чего блокируется счетчик 25 и,соответственно, устанавливается высокийуровень напряжения на инверсном выходесчетчика 24, благодаря чему открываетсяэлемент И 23 и выходной сигнал счетчика16 начинает поступать на счетный входсчетчика 24.Начинает формироваться эталонный интервал времени формирователем 22 эталонного интервала, сигналы на прямом и инверсном выходах которого (и, соответственно, на прямом и инверсном выходах счетчика 24) показаны соответственно на диаграммах 5 и 6 (фиг. 2).На прямом и инверсном выходах формирователя эталонного интервала 22 формируются соответственно отрицательный и положительный прямоугольные импульсы(фиг. 2, отрицательные и положительныеимпульсы соответственно на диаграммах 5и 6), длительность которых равна эталонному интервалу времени.При совпадении (высоких уровней напряжения) сигнала с прямого выхода счетчика 24 (фиг, 2, диаграмма 5) и сигнала с единичного выхода счетного триггера 15 (фиг. 2, диаграмма 2), для прохождения высокочастотной (3072 кГц) последовательности импульсов с выхода 2 генератора 1 сигналов опорной частоты открывается элемент И 26. Этот случай соответствует отклонению скорости вращения электродвигателя 11 в меньшую сторону (Г(К,)от ее номинального значения.А когда совпадают сигнал с инверсного выхода счетчика 24 (фиг. 2, диаграмма 6) и сигнал с нулевого выхода счетного триггера 15 (фиг. 2, диаграмма 3),то для прохождения выходной высокочастотной последовательности импульсов генератора 1 (с его выхода 2) открывается элемент И 27, Это соответствует случаюотклонения скорости вращения электродвигателя 11 в большую сторону (Г)Гно .) отее номинального значения,Таким образом, на выходе элемента И 26 (фиг. 2, диаграмма 7) формируется пачка импульсов при Г(М, а пачка импульсов на выходе элемента И 27 (фиг. 2, диаграмма 8) формируется при Г)1l. ч, 1210140Ког;12 количество импульсов в пачке импульсов ца выходе элемента И 26 превыс(1 модуль счета (равный 16-ти) счетчика 17, то нз е о выходе формируется первый импульс, который устанавливает триггер знака 28 В единичное состояние (см. ВысОкий уровсць напряжения нз диаграмме 9 (фиг. 2) выходцого сигнала триггера 28).Наличие сигнала (высокий уровень напряжения) на единичном выходе триггера знака 28 задает режим суммирования рс Версцвному счетчику 37.В режиме с) ммирования реверсивцый сч(тчик 37 подсчитывает выходные импульсы счетчика 17, которые цостуца От на счетный вход реверсивного счетчика 37 через элемсг ИЛИ 34, элемент 36 запрета и элем(нт И.1 И 32.ХО ГД 2 Ц 051 ВЛЯ(.ТСЯ Пас Ка И(ПУл ЬСОВ Ца ВЬ- ходс элемента И 27 и длительность ее (т. е. количество импульсов в ней) превысит мо. дуль счета (равный 16-ги) счетчика 18, го цы.иншот формироваться импульсь на выходе этого счетчика.11 срв(.м же выходным ихНугЬсом сче)чи кы 8 переключается трипер зцыкы 28 и устанавливается при этом в нулевое сос:Ояние (фиг. 2, низкий хровснь цапряж(ния ы диагамме 9).Отсутствие сигнала (низкий уровень на.1: Р 5 ж (.1 И Я ) 112 ед и и ч н 0 х В ы ход( 1 1) и 1 с Р з зцакы 28 задает режим вычитания реверсцвцому счетчику 37.В режиме вычитания импульсы ца счетный Впд репер(цвцог( счетчика 37 постх ык с В(х 0,1(1 счетчика 18 через элемент И 1 И .1;1, эг(схсцп 36 зыпрста и элемси ИЛИ 32.Дли ельцость положительных импульсов цы (ди(Нчцом Выходе триггеры 9 (фиг. 2, днырых мы 16) цропорр:Оцыл на состоянию рсвсрсиццого счетчики 3ц;ротцо-цхцхльс 1 с Я )10.(УЛЯЦН 5).Вс 12 ИОВи пием с 5( рея( м( ре 1 у, и ровз- ННЯ когебл 0 цийсЯ ОтРипстеьцыЙ фРОнт, ОДНЦ З КОТОРЫХ ОТМЦ ГОРИЗОНТЫГ 1 ЬНЫМИ СТрЕЛКс 1 МИ На дРЫгрЫММЕ 16 (фИГ. 2) рс 1 СПОГыЗется цр 2 КИ 1 ССКИ примеНО В седццс интервалы между сос(дцми Выхо,ц:ыми их Иу) ьсыыР форм ировыГ(г и 2импульсов.В усгройств( цредусм(грецы средства ком Ц Енес Цп И ИНЕРЦИОННОСТИ сЭЛЕКт РОУЕ Хс( ЦИЧ( С- кой 201 и устройства В мохСитзнака Отклонения скорости. Для этого пред- и;ис 1 ЧЕНЫ ИНДИКЗТОР 29 С)1 ЕЦЫ ЗпсКЫ, СЧЕТ- чцк 19, инвертор 30 и элсмет И 3Б устройстве повышены зстота пит(н;я э,ектродвигзтел 51, За период вь(ход(о 0 си- Ц З,Ы Датс(ИК( СКОРОСтц В ЭЛЕКтРОДВИГатСЛЬ и )дсет(я двы (и более, цри необходР.мосГи, изменяя модуль счета счетчика 16) и ( Ну,ьса тока. Это повышает ра вномерЗсгь питания электродвигателя и, следоват(.льно, равномерность врыцения его ротора, Гго В своо очередь уменьшает коэффициент колебания скорости движения магнитной ленты. Достижение этой цели путем повышения частоты выходного сигнала датчика скорости невозможно из-за ограниченных габаритов аппаратуры.Важно при этом то, что в устройстверазнесены моменты измерения отклонения скорости и момент включения тока через электродвигатель. Это поясняет тот факт, что момент формирования выходного импульса формирователя импульсов 20 (что соответствует моменту поступления данного импульса датчика 12 скорости) момент окончания формирования эталонного интервала времени формирователем 22 (что соответствует ожидаемому моменту поступления следуюцего импульса датчика 12 скорости) и реальный момент поступления второго импульса датчика скорости в установившемся режиме регулирования скорости находятся примерно в середине интервала, между 20 соседними выходными импульсами формирователя 21 импульсов, которые включают ток через электродвигатель 1. Т. е. вначале импульсы датчика 2 скорости поступакэг з измерительную часть устройства для осуществления нулевых установок и измереция отклонения скорости и только через цолпериода выходного сигнала счетчика 16 юсле этого на выходе формирователя 21 имц) льсов формируется импульс, который цклюает ток через электродвигатель 11.)э.ыго,(аря этому устраняется дрожание м(стоположеция ихпульсов датчика скорости, обусловленное рывками электродвигателя в моменты его включения. В результате пвыцается точность измерения отклонения скороеи и, следовательно, уменьшается погрецность регулирования скорости.Формула изойрегенияУстройство регулирования скорости, содержагцее последовательно соединенные ге нератор сигналов опорной частоты, широтноимпульсный модулятор, усилитель мощности, электродвигатель, датчик скорости, сопряженный с электродвигателем, а также формирователь импульсов, выход которого соеддинен с установочным входом формирователя эталонного интервала, реверсивцый счетчик, счетный вход которого подсоединен через элемент И(И к выходам двух элементов запрета, управляоцие входы названных элементов соединены с выходами ц дешифратора, входы которого соединены свыходами реверсивного счетчика, отлинаюиеегя тем, что, с целью повышения точности, в него введены два трехвходовых эле(ецты И, счетцый триггер, первый, второй, третий и четвертый дополнительные счет чики, два дополнительных элемента И.Г)И,триггер знака, инвертор, двухвходовой элемент И, индикатор смены знака, дополнительный формирователь импульсов, причем1210140 Ътс алщжж гуамЪщу.жм итель А. ЕИ. Верес544твеииогоретеиий35, Рауг. Ужгор рошкевичКорПодкомитетаи открытийшская иаб., д. 4/ од, ул. Проектиа СостаТехре Тираж Редактор П. КосЗаказ 522/55 ректор А. Зимокосов писноеСССР ВНИИПИ Г по дел 13035, Моск Филиал ППП Псударс м изо первые входы трехвходовых элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами формирователя эталонного интервала, выходы датчика скорости через счетный триггер соединены с вторыми входами трехвходовых элементов И, выход первого дополнительного счетчика соединен с информационным входом формирователя эталонного интервала, установочный вход этого счетчика соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого подсоединен к прямому выходу счетного триггера, выходы двух дополнительных элементов ИЛИ соединены с информационными входами элементов запрета, счетные входы второго и третьего дополнительных счетчиков соединены с выходами первого и второго трехвходовых элементов И, установочные входы второго и третьего дополнительных счетчиков соединены с выходами второго и первого трехвходовых элементов И, прямой вход триггера знака соединен с выходом второго дополнительного счетчика и с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, нулевой вход триггера знака соединен с выходом третьего дополнительного счетчика и с первым входом первого дополнительного элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго дополнительных элементов ИЛИ соединены с выходом двухвходового элемента И, вход которого соединен с выходом четвертого дополнительного счетчика через инвертор и с входом разрешения счета названного счетчика, входы индикатора смены знака соединены с выходом триггера знака, а его выход соединен с установочным входом четвертого 10 дополнительного счетчика, вход дополнительного формирователя импульсов соединен с выходом первого дополнительного счетчика и входом синхронизации широтно-импульсного модулятора, причем дополнительный выход формирователя эталонного интервала соединен с группой установочных входов реверсивного счетчика, соединенных с шинами цифрового сигнала, вход управления суммированием - вычитанием реверсивного счетчика подсоединен к единичному выходу триггера знака, счетные входы первого и четвертого дополнительных счетчиков, а также третьи входы трехвходовых элементов И и второй вход двухвходового элемента И подсоединены к пятому, четвертому и второму входам генератора сигналов опорной частоты,