Pierwszenstwo: 04.09.1970 dla zastrz. 1, 2, 3, 4 Wielka Brytania Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.09.1976 MKP Gllb 21/00 Int. Cl.2 GUB 21/00 CZYTELNIA Urzedu Poientarego httkii) feiezTPBpomij Liimi Twórca wynalazku: Uprawniona z patentu: International Computers Limited. Londyn (Wielka Brytania) Uklad do szybkiego uruchamiania elektromechanicznego czlonu wykonawczego Przedmiotem wynalazku jest uklad do szybkiego uruchamiania elektromechanicznego czlonu wyko¬ nawczego.W ukladach z magnetyczna pamiecia zewnetrz¬ na czesto konieczna jest zmiana ustalonego polo¬ zenia glowicy zapisujacej droga przesuniecia glo¬ wicy z jednej sciezki na tarczy z zapisem na inna sciezke. Dlatego tez jednym z ograniczen predkosci z jaka dane zawarte na tarczy moga byc uzyskane jest czas niezbedny do ustawienia polozenia glo¬ wicy zapisujacej. Predkosc z jaka glowica zapi¬ sujaca moze byc przemieszczana jest ograniczona moca dostarczona do glowicy zapisujacej i skoja¬ rzonego z nia mechanizmu karetkowego.Poniewaz moc niezbedna do wywolania ruchu glowicy oraz karetki, wzglednie do uruchomienia elementu wykonawczego narasta z szybkoscia be¬ daca odwrotnoscia szescianu czasu w jakim ruch ma byc dokonany waznym staje sie wiec ogranicze¬ nie ostatecznie dostarczonej mocy tak daleko jak tylko to jest mozliwe. Znane sa uklady zapewnia¬ jace dostarczenie niezbednej energii kinetycznej do uruchamiania elementu wykonawczego przy czym moc elektryczna pobierana jest poprzez ob¬ wody sterujace z zasilacza, a w miare uruchamia¬ nia organu wykonawczego, energia kinetyczna or¬ ganu wykonawczego jest rozpraszana w tranzysto¬ rach i opornikach obwodów sterujacych miedzy zródlem zasilania i organem wykonawczym.Znane jest równiez zastosowanie w obwodach 10 15 20 25 30 wzbudzania magnetycznej glowicy zapisujacej, cewki indukcyjnej, przez która normalnie plynie wstepnie ustalony prad. Cewka ta jest okreslona jako cewka wspomagajaca, poniewaz wówczas gdy konieczne staje sie wzbudzenie uzwojenia glowicy prad ten jest szybko przelaczany do uzwojenia glowicy i w ten sposób pomaga w osiagnieciu przez prad w uzwojeniu glowicy jego maksymalnej wartosci.Podczas gdy wspomagajaca cewka indukcyjna po¬ woduje, iz przylozone do glowicy zapisujacej na¬ piecie ma przebieg skokowy i w ten sposób redu¬ kuje czas niezbedny do osiagniecia przez prad w uzwojeniu glowicy wartosci maksymalnej, to ele¬ menty obwodu absorbuja ten prad jako rozpro¬ szenie pola zapisujacego. W konsekwencji moc elektryczna niezbedna do wzbudzenia uzwojenia glowicy jest duza i nie jest wykorzystana ekono¬ micznie gdyz wynikiem jest powstanie w elemen¬ tach obwodu pól rozproszenia.Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych nie- domagan.Zgodnie z niniejszym wynalazkiem przewidzia¬ no uklad do wywolania ruchu ruchomego elemen¬ tu czlonu wykonawczego zawierajacy element po¬ ruszajacy sie pod wplywem pradu elektrycznego podawanego do czlonu wykonawczego, charakte¬ rystyczny tym, ze ma indukcyjny czlon gromadze¬ nia energii, dwa zródla energii pierwsze i drugie, podlaczone do czlonu wykonawczego i dostarcza¬ jace do niego pradów plynacych w przeciwnych 82 2163 82 216 4 kierunkach oraz podlaczone do urzadzenia groma¬ dzenia energii, w celu dostarczania do niego pradów dodatkowych, przelacznik który w pierwszym swym stanie powoduje, ze zródla energii dostarczaja do czlonu wykonawczego prawie równych pradów ply¬ nacych w kierunkach przeciwnych, a gdy prze¬ lacznik jest w stanie drugim, powoduje dostar¬ czanie do czlonu wykonawczego pradów nierów¬ nych, plynacych w przeciwnych kierunkach, ponad¬ to uklad zawiera element sterujacy nadazny, któ¬ ry przelacza przelacznik ze stanu jeden do stanu dwa w celu dostarczenia energii zmagazynowanej w indukcyjnym urzadzeniu gromadzenia energii do czlonu wykonawczego.W chwili, gdy przelacznik przelacza sie ze stanu pierwszego do drugiego, przeplyw pradu ze zródla energii do czlonu wykonawczego przerywa sie, a indukcyjne urzadzenie gromadzenia energii rozla¬ dowuje sie dostarczajac pradu z drugiego zródla energii do czlonu wykonawczego.System napedowy czlonu wykonawczego charak¬ teryzuje sie ponadto tym, ze indukcyjne urzadze¬ nie gromadzenia energii ma pierwsze uzwojenie polaczone szeregowo z pierwszym zródlem energii i czlonem wykonawczym, oraz drugie uzwojenie polaczone szeregowo z drugim zródlem energii i czlonem wykonawczym, a rdzen magnetyczny sprzega elektromagnetycznie uzwojenie pierwsze z drugim.Przelacznik obejmuje pierwszy tranzystor pola¬ czony szeregowo z pierwszym zródlem energii i drugL tranzystor polaczony szeregowo z drugim zródlem energii, element sterujaco nadazny do¬ biera ponadto odpowiednie stany przewodzenia obu tranzystorów w celu sterowania wielkoscia pradu plynacego przez czlon wykonawczy ze zródlem energii.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ukladu do przyspieszania i opózniania ru¬ chomego elementu wykonawczego. Obwód nadazny i sterujacy 12 ma pierwsze wyjscie podlaczone do bazy tranzystora 10 przy pomocy linii 22, a drugie wyjscie podlaczone do bazy tranzystora 11 poprzez linie 23. Cewka indukcyjna 25 ma uzwojenia 16 i 17 i zwiazany z nim rdzen 20, który sprzega cewki magnetycznie. Dla zmniejszenia indukcyj- nosci rozproszenia miedzy uzwojeniami 16 i 17 sa one nawiniete bifilarnie. Dodatni biegun zródla zasilania 18 polaczony jest z ujemnym biegunem zródla zasilania 19. Oba te bieguny polaczone sa wspólnie do tego samego wejscia czlonu wyko¬ nawczego 21. Ujemny biegun zródla 18 polaczony jest z poczatkiem uzwojenia* 17, podczas gdy do¬ datni biegun zródla 19 polaczony jest z poczatkiem uzwojenia i6. Koniec uzwojenia 17 polaczony jest poprzez diode 14 z kolektorem tranzystora 11, pod¬ czas gdy zewnetrzny koniec uzwojenia 16 polaczo¬ ny jest poprzez diode 15 z kolektorem tranzystora 10.Drugie wejscie czlonu wykonawczego 21 podla¬ czone jest do emiterów tranzystorów 10 i 11. Czlon wykonawczy 21- jest to na przyklad silnik liniowy stosowany w ukladzie ustalania polozenia glowicy tarczy magnetycznej, silnik ten moze byc silnikiem znanego typu z ruchoma cewka.Dzialanie ukladu jest nastepujace. Czlon wyko- nawezy^ 21 zawiera ruchoma mase, na która od- 5 dzialuje silnik pradu stalego wytwarzajacy sile proporcjonalna do pradu plynacego przez silnik.Zespól masa — silnik tworzy obwód zastepczy, którego impedancja jest pojemnosciowa. W kon¬ sekwencji zastepcza pojemnosc elementu wykonaw¬ czego moze byc rozwazana jako czesc tworzaca z impedencja indukcyjna cewki indukcyjnej 25 obwód strojony tak ze element wykonawczy oraz cewka indukcyjna moga wzajemnie wymieniac energie.Aby utrzymywac czlon wykonawczy 21 w wa¬ runkach stacjonarnych obwód nadazny i sterujacy 12 ustawiony jest tak, ze wytwarza sygnaly poda¬ wane poprzez linie 22 i 23 na tranzystory 10 i 11 i podtrzymujace je w stanie czesciowego przewo¬ dzenia mniejszym niz stan pelnego przewodzenia.Zródlo zasilania 19 powoduje wówczas przeplyw pradu ij przez uzwojenie 16, tranzystor 10 oraz przez czlon wykonawczy 21 w pierwszym kierun¬ ku. W tym samym czasie zródlo 18 powoduje po¬ wstawanie pradu i2, który w zasadzie jest równy pradowi i!; prad i2, przeplywa przez uzwojenie 17, tranzystor 11 oraz przez czlon wykonawczy 21 w kierunku przeciwnym do pierwszego kierunku prze¬ plywu. Poniewaz prady ix oraz i2 sa zasadniczo rózne i plyna w kierunkach przeciwnych w re¬ zultacie w elemencie wykonawczym znosza sie wzajemnie, tak ze prad wynikowy plynacy przez czlon wykonawczy 21 jest niewystarczajacy do jego pobudzenia do dzialania. Nawet wtedy, gdy prze^ plyw pradu wynikowego przez element wyko¬ nawczy jest równy zero to prady ij oraz i2 tworza w cewce indukcyjnej, warunki takie jakie daje prad ustalony, tak ze w cewce indukcyjnej zostaje ustalony pewien stan energetyczny odpowiadajacy sumie pradów i± i i2. Element nadazny i sterujacy 12 jest przystosowany do sterowania pradami i± oraz i2 o jednakowej i przeciwnie skierowanej war¬ tosci podczas utrzymywania przez czlon wykonaw¬ czy 21 wymaganych wynikowych warunków pra¬ dowych. W konsekwencji element 12 . utrzymuje czlon wykonawczy 21 w stanie stacjonarnym w po¬ zadanym polozeniu przez dokonywanie odpowied¬ nich zmian wartosci i± oraz i2.Ten rodzaj dzialania pozwala na przyklad na umieszczenie glowicy zapisujacej, nie pokazanej na rysunku, w poblizu pojedynczej sciezki na tar¬ czy magnetycznej, równiez nie pokazanej. Gdy wymagana jest zmiana polozenia glowicy zapisuja¬ cej nastepuje zmiana dotychczas zrównowazonych warunków pradowych w elemencie wykonawczym, który zostaje wzbudzony. Jest to zrealizowane przez spowodowanie, ze element nadazny i ste¬ rujacy 12 poprzez linie 23 podaje sygnal wyjscio¬ wy, który zatyka tranzystor 11 czyniac go nieprze- wodzacym, oraz sygnal wyjsciowy poprzez linie 22, który podtrzymuje tranzystor 10 w stanie prze¬ wodzenia.Wówczas przeplyw pradu i2 przez obwód za¬ wierajacy cewke 17, diode 14, zródlo zasilania 18, czlon wykonawczy 21 oraz tranzystor 11 zostaje 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6082 216 5 6 przerwany, podczas gdy nadal przez obwód za¬ wierajacy cewke 16, diode 15, tranzystor 10, czlon wykonawczy 21 oraz zródlo zasilania 19 prad bedzie przeplywal. Cewka 25 usiluje podtrzymac prze¬ plyw pradu ij plus i2 przez uzwojenia 16, 17, ale w przypadku ukladu o przerwanym obwodzie prad i2 nie moze plynac przez uzwojenie 17, co powoduje, ze cewka dodaje prad poczatkowo równy pradowi i2 do pradu ustalonego i± w uzwojeniu 16, powo¬ duje to przeplyw pradu i± plus i2 przez element wykonawczy.Po otrzymaniu tego skojarzonego pradu ix oraz i2 ruchomy element wykonawczy zostaje przyspie¬ szany w jednym kierunku. Podczas tego przyspie¬ szonego ruchu energia pobierana jest z cewki indukcyjnej, tak ze skladowa pradu i2 maleje.Ruch cewki czlonu wykonawczego wytwarza sile przeciwelektromotoryczna, która wytwarza prad i8 dzialajacy w kierunku przeciwnym do pradów napedzajacych i± oraz i2, tak ze kazdy ruch czlonu wykonawczego jest wynikiem dzialania pradu i2 o malejacej wartosci pradu i± plynacego ze zródla 19 oraz przeciwstawnego pradu i3 powstajacego wskutek dzialania sily . przeciwelektromotorycznej.Algebraiczna suma pradów ilf i2 oraz i8 zmniejsza sie systematycznie zasadniczo do zera, jako wynik rozladowania sie cewki indukcyjnej przy wzroscie sily przeciwelektromotorycznej na skutek przy¬ spieszania. Wtedy czlon wykonawczy przebedzie w przyblizeniu polowe drogi o jaka powinien byc przesuniety, stany przewodzenia tranzystorów 10 i 11 zostaja odwrócone przez uklad sterujacy 12.Tak wiec w rezultacie uzwojenie 16 jest wylaczo¬ ne z obwodu, a uzwojenie 17 jest ponownie wlaczo¬ ne do obwodu.Prad powstajacy wskutek sily przeciwelektro¬ motorycznej powstajacej pod wplywem ruchu ukladu wykonawczego, bedzie teraz plynal w uzwo¬ jeniu 17 w tym samym kierunku co poczatkowo ustalony prad i2, co spowoduje ustalenie sie wa¬ runków pradowych w cewce indukcyjnej, tak, ze wraz z ustaleniem do poczatkowej wartosci pradu w cewce indukcyjnej 25 czlon wykonawczy zatrzy¬ ma sie. Mozna wiec powiedziec, ze energia kine¬ tyczna czlonu wykonawczego zostala przeniesiona do cewki indukcyjnej 25 i nie jest pochlaniana w takich elementach obwodu jak tranzystory 10 i 11.Poniewaz cewka indukcyjna 25 oraz czlon wy¬ konawczy 21 tworza czesc obwodu strojonego z impedencja o charakterze pojemnosciowym, miedzy cewka indukcyjna oraz czlonem wykonawczym powstaja warunki, w których obwód czlonu wy¬ konawczego dziala jako pojemnosc pomagajaca w pozadanym przekazywaniu energii. W miare jak sila przeciwelektromotoryczna wywoluje narasta¬ nie pradu w cewce indukcyjnej 25 ruchomy ele¬ ment czlonu wykonawczego ulega opóznianiu i za¬ trzymuje sie po przejsciu pewnej odleglosci X.Odleglosc X ruchu czlonu wykonawczego 21 zalezy od parametrów czlonu wykonawczego lub silnika liniowego, oraz cewki indukcyjnej 25. Czlon wy¬ konawczy moze byc przesuwany na krótsza od¬ leglosc przez spowodowanie tego, ze nadazny ob¬ wód sterujacy 12 odwróci podlaczenia elementu wykonawczego 21 na cewke indukcyjna 25 zanim sila przeciwelektromotoryczna spowoduje osiagnie¬ cie przez prad przyspieszajacy wartosci zerowej.Czlon wykonawczy moze byc przesuwany na 5 wieksza odleglosc od odleglosci X przez odlacze¬ nie czlonu wykonawczego 21 od cewki indukcyj¬ nej 25 po osiagnieciu przez prad przyspieszajacy wartosci zerowej: po przyspieszeniu organu wyko¬ nawczego od polozenia spoczynkowego. W tym ostatnim przypadku element nadazny i sterujacy 12 czyni oba tranzystory 10 i 11 nieprzewodzacymi.Jednakze nalezy podkreslic, ze oba tranzystory mo¬ ga byc uczynione nieprzewodzacymi równoczesnie jedynie wtedy gdy prad ma wartosc zerowa, po¬ niewaz duzy podskok napiecia, które moze uszko¬ dzic tranzystory 10 i 11 powstaje jezeli oba tran¬ zystory 10 i 11 zostana zatkane gdy prad przez nie przeplywa. Tak wiec wymagania postawione zród¬ lom zasilania 18 i 19 sa nizsze, niz gdyby sila przeciwelektromotoryczna generowana przez energie kinetyczna czlonu wykonawczego 21 byla po pro¬ stu rozpraszana w elementach ukladu.W ukladzie wedlug wynalazku zródla zasilania 18 i 19, które maja nominalnie jednakowe napie¬ cia, moga byc zdolne do wytwarzania jedynie pradów i napiec niezbednych do magnesowania czlonu wykonawczego 21 oraz do pokrycia strat w oborze cewki indukcyjnej 25, w tranzystorach 10 i 11 oraz w czlonie wykonawczym 21. Te stra¬ ty sa jednakze male w porównaniu "z calkowita energia zwracana do cewki indukcyjnej 25 tak" ze calkowite straty mocy utrzymane sa na niskim poziomie.Po przemieszczeniu czlonu wykonawczego 21 o odleglosc X, lub gdy ruchoma cewka liniowego silnika zostala przemieszczona o odleglosc X, uklad moze byc przywrócony do stanu stacjonarnego przez przylozenie za posrednictwem linii 23 sygnalu wyjsciowego czyniacego tranzystor 11 tylko czes¬ ciowo przewodzacym. Podobnie tranzystor 10 staje sie równiez jedynie czesciowo przewodzacym przez podanie pochodzacego z obwodu nadaznego i ste¬ rujacego 12 odpowiedniego sygnalu wyjsciowego poprzez linie 22. W ten sposób prad ij oraz i2 zo¬ staja ponownie odtworzone.Nalezy podkreslic, ze czlon wykonawczy jest pobudzany do ruchu w jednym kierunku przez odetkanie tranzystora 10 a zatkanie tranzystora 11.Podobnie obwód nadazny i sterujacy 12 moze podac sygnaly wyjsciowe czyniac tranzystor 10 nieprzewodzacym a tranzystor 11 przewodzacym aby pobudzic organ wykonawczy 21 do wykonania ruchu w kierunku przeciwnym.Czlon wykonawczy 21 stanowi przykladowo sil¬ nik liniowy z ruchoma cewka, nalezy jednak pod¬ kreslic, ze zastosowane byc moga inne rodzaje sil¬ ników. Tak wiec zamiast przemieszczania cewki o odleglosc X obracany byc moze na przyklad o pewien kat zezwój twornika, jezeli zastosowany zo¬ stanie silnik elektryczny pradu stalego. Diody 14 i 15 przewidziane sa dla zabezpieczenia odpowied¬ nio tranzystorów 11 i 10 od napiec wstecznych wytworzonych przez dzialanie transformatorowych uzwojen 16 i 17 cewki indukcyjnej 25. Minio, ze jako elementy przelaczajace zastosowane zostaly 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6082 216 8 tranzystory 10 i 11 z powodzeniem moga byc za¬ stosowane inne pólprzewodnikowe elementy prze¬ laczajace lub lampy elektronowe. 5 PL PL PL PL