Устройство регулирования скорости движения магнитной ленты

.8 тельство ССС 3/04, 1978. ельство СССРВ 15/46, 1980. с ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ МАГНИТНОЙ ЛЕНТЫ(57) Изобретение относится к областиприборостроения, к устройствам дляуправления скоростью вращения электродвигателя (Э) 3, например, лентопротяжного механизма, Цель изобретения - расширение рабочего диапазонаи уменьшение длительности переходного процесса. Устройство содержитвновь введенные ограничитель-инвертор 13, ключи 14 и 24, резисторы122483018 и 11, узел задержки 26 и управля- нарастание напряжения на выходе 21емый делитель 33 напряжения, соеди- формирователя 7 трапецеидальногоненные между собой определенным обра- напряжения до более высокого уровня,зом, Стабилизация скорости вращения которое при помощи операционного усиЭ 3 постоянного тока и движения маг- лителя 8 формируется в отрицательноенитной ленты 5 происходит так, чтозначение напряжения приоткрывающеепри уменьшении скорости вращения Э 3 усилитель 1 мощности и увеличивающеепостоянноГо тока, уменьшается часто- скорость вращения ведущего Э 3 постота сигналов на выходе таходатчика 6 - янного тока, и тем самымформирователя 7, т.еих период уве- скорость движения магнитной ленличивается, что вызывает линейное ты 5. 2 ил, Изобретение относится к пРибоРостроению, а именно к устройствам для управления скоростью вращения эпектродвигателя, например, лентопротяжного механизма.Целью изобретения является расширение рабочего диапазона и, уменьшение длительности переходного процесса40На фиг. 1 приведена блок-схема устройства регулирования скорости движения магнитной ленты; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.Устройство регулирования скорости15 движения магнитной ленты содержит усилитель 1 мощности с управляющим входом 2, электродвигатель 3 постоянного тока, связанный через ведущий вал 4 с магнитной лентой 5 и кинематически с таходатчиком 6, форми 20 рователь 7 трапецеидального напряжения, операционный усилитель 8, своим выходом 9 подключенный к его инвертирующему входу 10 через резистор 11 и конденсатор 12, ограничитель-инвертор13, первый ключ 14, своим первым входом 15 через второй конденсатор 16 соединенный с выходом 17 ограничителяинвертора 13, и через второй резистор 18 с шиной 19 питания, а вторым входом 20 - с выходом 21 формирователя 7 трапецеидапьного напряжения, третийрезистор 22, подключенный между выходом 23 первого ключа 14 и инвертирующим входом 1 О операционного усилите- З ля 8, второй ключ 24, первый вход 25 которого через узел 26 задержки подключен к второму входу 27 устройства, второй вход 28 - к инвертирующему входу 10 операционного усилителя 8,а выход 29 через диод 30 - к общейточке 31 соединения конденсатора 12и резистора 11, причем неинвертирующий вход 32 операционного усилителя8 через управляемый делитель 33 напряжения соединен с общим проводом 34.Устройство регулирования скоростидвижения магнитной ленты работаетследующим образом,В исходном положении в режиме"Стоп" на первый вход 2 подается,например, высокий уровень напряжения,закрывающий усилитель 1 мощности иэлектродвигатель 3 постоянного токане вращается. В режиме Стоп" первыйключ 14 находится в открытом состоянии, так как на его первый вход 15через второй резистор 18 поступаетотрицательное напряжение с шины 19питания. При этом его второй вход20 и выход 23 закорочены и максимальное напряжение Б с выхода 21 формирователя 7 трапецеидального напряжения (ф 1 лг. 2 в) через третий резистор22 поступает на инвертирующий вход10 операционного усилителя 8, на выходе 9 которого формируется максимальное отрицательное напряжение Б Р(фиг. 2 д), по уровню близкое к питающему напряжению операционного усилителя 8, В режиме пСтопн в открытомсостоянии находится и второй ключ 24,так как на его первый вход 25 от узла26 задержки тоже поступает отрицательное напряжение. В этом случаевторой вход 28 и выход 29 ключа 24закорочены,а диод 30 отркыт отрицательным напряжением, поступающим с30 Во время формирования пилообразного напряжения формирователем 7 трапецеидального напряжения в интервалы времени й, -й, с - Е с. - , й. - (фиг, 2 в) на первый вход 15 первого ключа 14 через второй конденсатор 16 с выхода 17 ограничителя-инвертора 13 поступает, например, высокий уровень сигнала (фиг. 2 б) и первый ключ 14 закрывается, т,е. сигнал с выхода 21 формирователя трапецеидального напряжения не поступает на операционный усилитель 8. При поступлении низкого уровня напряжения сигнала в интервалы времени С - С(Фиг.2 б) на первый вход 15 первого ключа 14 его вход 20 - выход 23 закорачивается и напряжение (О 0, 13, Ц) с выхода 21 формирователя 7 трапецеидального напряжения (фиг. 2 в) появляется на 50 выходе 23 первого ключа 14 (фиг.2 г) и через третий резистор 22 поступает на инвертирующий вход 10 операционного усилителя 8Во время переходного процесса, т.е. пока вто рой ключ 24 находится в открытом состоянии и конденсатор 12 зашунтирован диодом 30, коэффициент уси 45 выхода 9 операционного усилителя 8 через резистор 11, и шунтирует конденсатор 12. Таким образом, конденсатор 12 в режиме "Стоп" находится в незаряженном состоянии. 5Для включения рабочего режима на первый и второй входы устройства подается команда, например, в виде нулевого уровня напряжения, При этом усилитель 1 мощности насыщается от рицательным напряжением Уо (фиг.2 д), на электродвигатель 3 .постоянного тока поступает полное напряжение питания, обеспечивая таким образом его запуск. С начала вращения электродвигателя 3 постоянного тока на выходе таходатчика - формирователя 6, связанного с электродвигателем 3, появляются прямоугольные импульсы напряжения (фиг. 2 а), частота которых с ростом скорости вращения электродвигателя 3 пропорционально увеличивается. Импульсы напряжения таходатчика 6, инвертированные и ограниченные с помощью ограничителя-инвертора 13 25 (фиг, 2 б), через второй конденсатор 16 поступают на первый вход 15 первого ключа 14; а также и на формирователь 7 трапецеидального напряжения,ления операционного усилителя 8 сравнительно мал и определяется соотношением резисторов 11 и 22, т.е. операционный усилитель 8 является масштабным усилителем. В интервале времени от т, дона выходе 9 операционного усилителя 8 формируются прямоугольные импульсы напряжения (фиг. 2 д), среднее значение которых (фиг. 2 д, пунктирная линия), через усилитель 1 мощности управляет скоростью вращения ведущего электродвигателя 3 постоянного тока. Малый коэффициент усиления, обеспечиваемый устройством во время переходного процесса в промежуток времени й, -1 (фиг. 2 д), позволяет сравнительно быстро без длительного колебательного процесса достичь номинальной скорости движения магнитной ленты.Резкое уменьшение размаха амплитуды отрицательных полупериодов на выходе 9 операционного усилителя 8 (фиг. 2 д, в момент времени С ) объясняется следующим. Когда на вход 10 операционного усилителя 8 поступают положительные импульсы, амплитуда которых больше постоянного напряжения, поступающего с управляемого делителя 33 напряжения на вход 32 операционного усилителя 8, на выходе 9 операционного усилителя 8 образуется отрицательное напряжение, которое открывает диод 30, и заряда конденсатора 12 при этом не происходит. По мере разгона электродвигателя 3 амплитуда импульсов,приходящих на вход 10 операционного усилителя 8, уменьшается. Когда амплитуда импульсов становится равной величине напряжения, подаваемого с управляемого делителя 33 напряжения на вход 32 операционного усилителя 8 (электродвигатель 3 достиг номинальной скорости), на выходе 9 операционного усилителя 8 перестают появляться импульсы отрицательной полярности и диод 30 закрывается положительным напряжением с выхода 9 операционного усилителя 8. При этом в момент прихода через первый ключ 14 импульса напряжения конденсатор 12 будет закрываться до величины, определяемой амплитудой импульса, а в момент отсутствия импульса напряжение на конденсаторе останется неизменным.При этом операционный усилитель 8 начинает работать не как масштабный усилитель, 5 12248а как иэодромное звено. Данное звеноотличается тем, что на низких часто-тах, т.е. в диапазоне обработки возмущений, оно ведет себя как интегрирующее звено, а в области высокихчастот звено ведет себя как безынерционное. Таким образом, изодромноезвено повышает точность устройства,не ухудшая его устойчивости,1 ООднако в интервале времени Сбр (фиг. 2 д) на выходе 9 операционного усилителя 8 присутствуют сравнительно больщие пульсации напряжения пилообразной формы. Это вызвано частич С ным разрядом конденсатора 12 через относительно малое обратное сопротивление диода 20. Такие импульсы напряжения могут вызвать нестабильную работу устройства на низких скоростях. Поэтому в конце переходного процесса в момент времени ед (фиг.2 д) на первый вход 25 второго ключа 24 с второго входа устройства поступает команда рабочего режима в виде нулевого уровня напряжения, задержанного узлом 26 задержки, В это время второй ключ 24 размыкается и диод 30 перестает шунтировать конденсатор 12.30После окончания переходного процесса, например, в момент времени(фиг, 2 д) работа формирователя 7 трапецеидального напряжения и первогоключа 14 ничем не отличается от их ра-.боты во время переходного процесса,однако режим работы операционногоусилителя 8 изменяется, При разомкнутом втором ключе 24 диод 30 нешунтирует конденсатор 12 и при поступлении через первый ключ 14 навход 10 операционного усилителя 8 винтервалы. времени , -С.х1, импульсов напряжения П, Б,П (фиг, 2 г) с формирователя 7 трапецеидального напряжения конденсатор 4512 быстро заряжается через третийрезистор 22, При размыкании в интервалы времени -, г., - С, (фиг.2 г)первого ключа 14 конденсатор 12 неуспевает заметно разрядиться черезвход операционного усилителя 8 инапряжение на его выходе 9 в пределах каждого периода вРеменио 4 (фиг 2 Д) сохраняется посто.янным. Следовательно, напряжение на 5выходе 9 операционного усилителя 8в установившемся режиме работы становится постоянным. 30 6Таким образом, в установившемсярежиме работы изодромное звено совместно с первым ключом 14 устройства не только обеспечивает большойкоэффициент усиления в диапазонеотработки возмущений, но и одновременно выполняет функцию запоминания на полпериода предыдущего значения напряжения формирователя 7трепецеидального напряжения, чтоисключает необходимость устанавливать КС- или ЕС-фильтр нижнйх частот на его выходе 21. При этом таккак входной ток операционного усилителя, разряжающий конденсатор 12,достаточно мал, то время запоминанияпри помощи изодромного элемента можетбыть достаточно большим, что расширяет диапазон регулирования скорости устройства от минимальных до максимальных значений,Стабилизация скорости вращения электродвигателя 3 постоянного тока, а следовательно, движения магнитной ленты 5 происходит следующим образом.При уменьшении скорости вращения электродвигателя 3 постоянного тока уменьшается частота сигналов на выходе таходатчика-формирователя, т.е, их период увеличивается. Это вызывает линейное нарастание напряжения на выходе 21 формирователя 7 трепецеидального напряжения до более высокого уровня (о , Б , Б , фиг. 2 в), которое при помощи операционного усилителя 8 формируется в более отрицательное значение напряжения (фиг,2 д), приоткрывающее усилитель 1 мощности и увеличивающее скорость вращения ведущего электродвигателя 3 постоянного тока, а тем самым и скорость движения магнитной ленты. При увеличении скорости вращения ведущего электродвигателя 3 постоянного тока происходит противоположный цикл регулирования.Формула из обретенияУстройство регулирования скорости движения магнитной ленты, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности с управляющим входом, который является первым входом устройства, и электродвигатель постоянного тока, кинематически связанный с тахо- датчиком и ведущим валом, формирователь трапецеидального напряжения, а1224 7 Ь У 6 У 1 и Фу б з Ю ФI Ьй тавитель А. Ерошкевичред Н,Бонкало Коррек Шароши Редактор ежнин Подписноета СССРытий аказ 1954/49 ТиражВНИИПИ Государствпо делам изобре 113035, Москва, Жного ком ннй и от аушская наб зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул,Проектная,также операционный усилитель, выходкоторого соединен с инвертирующимвходом через первый резистор и первыйконденсатор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения рабочего диапазона и уменьшения длительности переходного процесса, в него введены ограничитель-инвертор, первый ивторой управляемые ключи, второй конденсатор, второй и третий резисторы, 10узел задержки, диод и управляемыйделитель напряжения, причем вход ограничителя-инвертора соединен с выходомтаходатчика и входом формирователятрепецеидального напряжения, а его 1выход - через второй конденсатор - суправляющим входом первого управляе 83 О 8мого ключа, соединенным через второй резистор с шиной питания, выход формирователя трепецеидального напряжения через первый ключ и третий резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен через управляемый делитель с общим проводом питания, а выход - с входом усилителя мощности и через первый реэистор - с катодом диода, анод диода через первый управляющий вход второго управляемого ключа соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, второй входустройства подсоелиненчерез узел задержки квторому управляющему входу второго управляемого ключа.