Устройство регулирования частоты вращения магнитных дисков

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 930372(23) Приоритет Ьеударотеенны 11 комитет СССР но делам нэаоретеннй н открмтнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ ру 1 23. Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройстваммагнитной записи, обеспечивающимпостояннуеотносительную скоростьмежду носителем информации и магнитной головкой, и может быть использовано в аппаратуре магнитнойзаписи на дисках.Известно устройство записи сигнала на видеодиск, содержащее приводвращения видеодиска, тахогенератор,усилитель, соединенный с электродвигателем, компаратор фаз и генераторопорного сигнала 11,Недостатком этого устройства является низкая точность стабилизациичастоты вращения магнитных дисков,связанная с тем, что для повышенияточности поддержания заданной скорости необходимо уменьшать зону нечувствительности устройства выделенияошибки, которым в данном случае является компаратор фаэ. Для этогонеобходимо увеличить значение частот которые подаются на входы компаратора фаэ.Однако повышение указанных час-,тот ограничено снижением устойчивости работы электропривода при воздействии внешних возмущений,. Это обусловлено тем, что рабочая зона компаратора фаз принципиально ограничена одним периодом частоты опорного генератора.Известно также устройство для регулирования частоты вращения магнитных дисков, содержащее опорныйгенератор, датчик частоты вращения, установленный на одном валус двигателем и магнитными дискамии присоединенный к одному входуфазового дискриминатора, второй входкоторого присоединен к одному выходу опорного генератора, преобразо-.20Мватель частоты, подключенныи к электродвигателю,а вход усилителя мощности присоединен к опорному генерато 3 9303Недостатком этого устройства является недостаточная стабильностьчастоты вращения магнитных дисков.Цель изобретения , повышениестабильности частоты вращения магнитных дисков,Это достигается тем, цто в устройство, содержащее опорное устройство для регулирования частоты вращения магнитных дисков, содержащее оустановленный на одном валу с электродвигателем и магнитными дискамидатчик частоты вращения, соединенный с одним входом Фазового дискри"минатора, генератор опорной частоты,один выход которого подсоединен квторому входу фазового дискриминатора, а второй выход - к первому входупреобразователя частоты, выход кото.рого соединен с электродвигателем,введены сумматор, фильтр низкойчастоты, регулятор напряжения идатчик тока в виде потенциометра,подключенный нерегулируемыми выводами между выходом регулятора напряжения и входом преобразователя частоты, а регулируемым выводом - свходом фильтра низкой частоты, выход которого подсоединен к одномуиз входов сумматора, второй входкоторого соединен с выходом Фазового дискриминатора, причем выход сумматора подсоединен к входу регулятора напряжения.На чертеже показана блок"схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1.опорной частоты с двумя выходами,выполненный по схеме мультивибра. тора с кварцевой стабилизацией частоты на логических элемента 2 И-НБ;40датчик 2 частоты вращения, представляющий собой импульсный индукционный датчик, выполненный в виде неподвижной магнитной голоки и жесткоукрепленный на одном валу с электродвигателем 3 и магнитными дискамизубчатого колеса из магнитомягкого материала, выход которого присоединен. к одному входу фазовогодискриминатора 5, состоящего изЙ-Я-триггера, двух 1-К-триггеров сосчетными и установочными входами,входной и выходной логики и фильтранижних частот, второй вход фазовогодискриминатора 5 присоединен к пер Звому выходу генератора 1 опорнойчастоты, преобразователь 6 частоты,представляющий собой статический 72 4преобразователь частоты, состоящий из трехфазного мостового транзисторного инвертора, формирователя импульсов управления ключами инвертора и согласующего усилителя мощности с трансформаторным выходом, один вход преобразователя частоты 6 подключен к второму выходу генератора 1 опорной частоты, сумматор 7 на операционном усилителе с дифференциальными входами, к одному входу которого подсоединен выход Фазового дискрииинатора 5; а к второму - выход Фильтра 8 нижних цастот, который выполнен в виде активного Й-С-Фильтра на операционных усилителях вход которого соединен с выходом датчика 9 тока на прецизионном низкоомном потенциометре, причем выход сумматора 7 последовательно через регулятор 10 напряжения, состоящий из управляемого выпрямителя на тиристорах с фильтром и схемыуправления, и датчик тока 9 присоединен к второму входу усилителя мощности 6.Устройство работает следующим образом.Электродвигатель 3 приводит во вращение магнитные диски 4, расположенные на одном валу с датчиком 2 скорости, Электродвигатель 3 является синхронным и питается от преобразователя 6 частоты, выходная частота которого задается частотой сигнала на втором выходе генератора 1 опорной частоты. Датчик 2 частоты вращения вырабатывает сигнал с частотой, пропорциональной скорости вращения магнитных дисков 4.Сигнал с датчика 2 частоты вращения и сигнал с опорного генератора 1 подается на фазовый дискриминатор 5, сигнал на выходе которого пропорционален Фазовому сдвигу. между сигналами опорного генератора 1 и датчика 2 частоты вращения.Так как скорость вращения поля статора электродвигателя 3 пропорциональна частоте генератора 1 опорной частоты, а частота сигнала, датчика 2 частоты вращения пропорциональна скорости вращения ротора электродвигателя, то сигнал на выходефазового дискриминатора 5 пропорцио.нален фазовому сдвигу между полемстатора и ротором электродвигателя3. Сигнал Фазового дискриминатора5 подается на сумматор 7,Сигнал датчика 9 тока содержит составляющую, пропорциональную фазовому сдвигу между полем ротора и статора (полезный сигнал), и пульсации, возникающие за счет переходных процессов при переключении ключей в автономном инверторе (сигналпомехи), Сигнал датчика, 9 тока подается на сумматор 7 через Фильтр нижних частот, где происходит цастичное ослабление сигнала помехи.Ток в датчике 9 соответствуеттоку статора электродвигателя 3,Скорость двигателя 3 остается постоянной, если соблюдается баланс моментов, подводимых к двигателю: электромагнитного и момента нагрузки, Она изменяется при нарушенииэтого баланса.Электромагнитный момент пропорцио нален углу фаз между полем статора и полем ротора (угол нагрузки), атакже току и напряжению в цепи статора.Изменение момента нагрузки при условии постоянства скорости синхронного двигателя вызывает изменение электромагнитного момента. путем изменения угла нагрузки и тока в питающей сети, а следовательно и тока датчикаТочность измерения отклонения тока технически намного ниже, чем точность измерения отклонения раз-. ности Фаз между полями статора и ротора. Исходя из этого условия можно оценить целесообразность применения обратных связей по току или по углу в зависимости от величины отклонения момента нагрузки и стабильности ско- рости, При сравнительно больших отклонениях момента нагрузки и малом коэффициенте стабилизации скорости целесообразно применять обратную связь по току, при малых изменениях момента нагрузки и большом коэффициенте стабилизации скорости - обратную связь по углу, а если требуется большой коэффициент стабилизации скорости и присутствуют большие изменения магнитного момента, то целесообразно применение комбинирован. ного управления и по току и по углу, цто и сделано в предлагаемом устройстве.В сумматоре 7 происходит сложение выходных сигналов фазового дискриминатораи фильтра 8 нижних частот. Как сигнал фазового дискриминатора 5, так и полезная составляющая сигнала с фильтра 8 нижних частот пропорциональны фазовому сдвигуполей ротора и статора электродвигателя 3 (т.е, углу "качаний" ротора электродвигателя 3), следовательно, они синфазны и в сумматоре7 складываются, тогда как сигналпомехи не увеличивается. Таким об 10 разом, на выходе сумматора 7 происходит относительное ослабление сигнала помехи, или увеличение отношения сигнал/шум.Сигнал с выхода сумматора 7 с по..15 вышенным значением отношения сигнал/шум подается на регулятор 10 напряжения, который в соответствии с указанным сигналом сумматора 7 регулирует напряжение питания на преобра 20 зователе 6 частоты, обеспечиваяболее точную стабилизацию частотывращения электродвигателя 3 и магнитных дисковПри значительных возмущениях со25 стороны нагрузки или питающей сети,когда фазовый дискриминатор 5 выходит за свою рабочую зону, полезныйсигнал датчика 9 тока приобретаетзначительную величину и, управляячерез Фильтр 8 нижних частот и сумматор 7, регулятором 10 напряженияустанавливает ротор электродвигателя3 относительно его статора такимобразом, цто фазовый дискриминаторвновь входит в рабочую зону.Таким образом, наряду с улучшением тоцности стабилизации частотывращения магнитных дисков происходитувеличение устойчивости . работы все 4 О го предлагаемого устройства.Благодаря введению сумматора, регулятора напряжения, фильтра нижнихчастот, датчика тока и соответствую".щих связей между ними повышаетсяточность регулирования частоты вращения магнитных дисков, что особенноценно в случаях поступления значительных возмущений на диски,Устройство особенно эффективно,когда оно применено в аппаратуре маг 50нитной записи, осуществляющей частотный анализ сигналлограмм.Изменение частоты вращения магнит"ных дисков влечет за собой появлениепаразитной цастотной и фазовой моду 55ляции. т,е. временную ошибку воспро.изводимого сигнала.Для компенсации временной ошибкиприменяются цифровые электронные ком 1.пенсаторы, обьем памяти, габариты и стоимость которых зависят от величины временной ошибки на их входе.Таким образом предлагаемое уст-. ройство, повышая стабильность частоты вращения носителя, существенНо уменьшает временную ошибку на входе электронного компенсатора, что приводит к уменьшению его обьема памяти, габаритов и стоимости.1формула изобретенияУстройство для регулирования час. тоты вращения магнитных дисков, соДержащее установленный на одном валу с электродвигателем и марнитными дисками датчик частоты вращения, соединенный с одним входом фазового дискриминатора, генератор опорной частоты, один выход которого подсоединен к второму входу фазового дискриминатора, а второй выход - к первому входу преобразователя часто ты, выход которого соединен с электродвигателем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениястабильности частоты вращения магнитных дисков, в него введены сумматор,фильтр яизкой частоты, регуляторнапряжения и датчик тока в видепотенциометра, подключенный нерегулируемыми выводами между выходом 1 О регулятора напряжения и входом преобразователя частоты, а регулируемым выводом ; с входом фильтра низкой чаСтоты, выход которого подсоединен к одному из входов сумматора, О второй вход которого соединен с выхо.. дом фазового дискриминатора, причемвыход сумматора подсоединен к входурегулятора напряжения.20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США У 40229 б 8,кл. 358-128, 10.05.77 2, Патент Японии й 51-47528,кл, 102 Е - 25 15,12.76 (прототип)едак то одписное Филиал ППППатент", г. Ужгород, ул. Проект каз 3 1/ ВНИИПИ Гос по делам 113035, МоТираж 2 арственного коми зобретений и отк ва, Ж, Раушск тета ССрытий я наб,ск а,д 4 Л н