Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do re¬ gulacji predkosci obrotowej, zwlaszcza asynchro¬ nicznego silnika gramofonowego.Jednym z najbardziej znanych sposobów reje¬ stracji dzwieku jest plyta gramofonowa. Do od¬ twarzania tak zarejestrowanych dzwieków sluzy gramofon, którego istota dzialania polega na tym, ze plyta gramofonowa obracana jest z predkoscia równa predkosci nagrywania dzwieku. Nad obra¬ cajaca sie plyta umieszczony jest odpowiedni przetwornik elektromechaniczny — adapter, który zarejestrowana w rowku informacje w postaci zmodulowanego dzwieku /w systemie stereofonicz¬ nym sygnal zmodulowanego dzwieku rejestrowa¬ ny jest w systemie zapisu 45°/45°/ przetwarza na sygnal dzwiekowy. Jesli plyta obracana jest z in¬ na predkoscia niz predkosc rejestracji dzwieku, nastepuje przesuniecie „polozenia" odtwarzanych dzwieków, natomiast gdy predkosc obrotów jest nierównomierna, nastepuje modulacja czestotliwos¬ ciowa odtwarzanych dzwieków.Zjawiska te, noszace nazwe „pulsowania dzwie¬ ku", sa nieprzyjemne dla ucha i sa jednym z naj¬ wazniejszych parametrów gramofonów.Innym szkodliwym zjawiskiem w gramofonach sa wibracje towarzyszace obrotom talerza. Zródlem wibracji jest silnik napedowy, kolo cierne prze¬ noszace ruch z silnika na talerz, lozyska oraz in¬ ne mechanizmy posredniczace w przekazywaniu obrotów. Wibracje mechaniczne sa odbierane przez adapter i w ostatnim ogniwie lancucha odtwa¬ rzania w glosniku, wywoluja zaklócenia dzwieko¬ we pogarszajace odczucia akustyczne. Przy pomi- jalnie malym tarciu w lozyskach, tego rodzaju za¬ klócenia mozna wyrazic ponizszym wzorem: roi ' Vi' i=i * gdzie m{ oznacza poszczególne obracajace sie 'ma¬ sy, a vA — ich odpowiednie predkosci obrotowe.Z wyrazenia tego wynika, ze odbierane przez ucho ludzkie tego rodzaju zaklócenia mozna zre- dukowac poprzez zmniejszenie: ilosci obracajacych sie elementów, ich masy i predkosci obrotowej.Ze wzgledu na to, ze plyty gramofonowe spo¬ rzadzane sa na predkosci obrotowe 33 1/3, 45 1 78 obrotów/minute i ze predkosc obrotowa nape- dzajacych je silników waha sie w granicach 300H-3GOO obrotów/minute natózy pomiedzy tale¬ rzem gramofonu a jego silnikiem stosowac prze¬ kladnie zawierajace obracajace sie elementy. Po¬ niewaz przekladnie stanowia nowe zródlo dzwie- 22 ków, wymienionych poprzednio zaklócen, których zródlem sa czesci ruchome gramofornu, nie da s4e sprowadzic do poziomu niewyczuwalnego przez ludzkie ucho. Przy projektowaniu nowych gramo¬ fonów dazy sie, do wyposazenia ich w mechanizmy 3Q napedowe bedace zródlem mozliwie niskich zakló- 96 86396 863 cen. Wspólna cecha tych rozwiazan jest zastoso¬ wanie w mechanizmie napedowym silnika o ma¬ lych rozmiarach, malej masie i niskiej liczbie o- brotów. Zamiast konwencjonalnego kola ciernego i przekladni napedowej stosuje sie naped pasowy." Znany jest inp. gramofon firmy Thorens, typ TD 150, w Jctórym zastosowano niskoobrotowy silnik synchroniczny /16 biegunów, 50 Hz/, na którego walku zamocowano pasowe kolo stopniowe. Pasek napedowy jest przesuwany na kola na walku ta¬ lerza za pomoca widelek przesuwnika paska. W tym rozwiazaniu nie mozna osiagnac ani duzych stosunków przelozen, ani dokladnej regulacji predkosci obrotowej. .$1 ulepszonym rozwiazaniu spotykanym w gra- ^^^^mr/fcftorens, typ TD 125, zastosowano fnechahizm napedowy o stalym przelozeniu, a zmia- ne predkosci obrotowej osiagnieto w ten sposób, pe^«l»li^ii^nctoxniczny napedzajacy .talerz gramo- |ol!a^^^ei^wany, jest ze wzmacniacza mocy.Wzmacniacz ten sterowany jest z generatora z mostkiem Wiena o regulowanej czestotliwosci.Rozwiazanie to, zadowalajace jakosciowo, ze wzgle¬ du na zastosowanie wzmacniacza mocy jest skom¬ plikowane i w zwiazku z tym kosztowne. Znane sa równiez takie gramofony, w których pomiedzy talerzem gramofonowym a silnikiem pradu stale¬ go stasuje sie naped pasowy o stalym przelozeniu, przenoszacy obroty z .silnika o regulowanej pred¬ kosci obrotowej. Rozwiazania te sa równiez nie¬ zadowalajace, gdyz obroty silnika pradu stalego ze wzgledu na komutacje nie sa równomierne.Przy stosowaniu silników ze szczotkami powsta¬ je jeszcze inna niedogodnosc, mianowicie inten¬ sywne szumy komutacji. Ograniczona jest równiez zywotnosc szczotek. W przypadku zastosowania generatora Halla do komutowania pradu, ze wzgle¬ du na zlozonosc rozwiazania, cena gramofonu jest zbyt wysoka. Zwykle w silnik pradu stalego o regulowanej pradkosci obrotowej wbudowana jest pradniczka tachometryczna. Do regulacji obrotów wykorzystuje sie albo napiecie wyjsciowe z za¬ cisków tej pradniczki proporcjonalne do predkosci obrotowej, albo czestotliwosc napiecia wyjsciowe¬ go porównywana z okreslona czestotliwoscia od¬ niesienia. Przykladem takiego rozwiazania jest gramofon firmy Philips 202 Electronic i firmy Sony TTS 3000. U urzadzeniach tych do regulacji obrotów wykorzystuje sie czestotliwosc, przy czym czestotliwosc odniesienia okreslana jest przez cze¬ stotliwosc graniczna filtru dolnoprzepustowego a kazdej predkosci obrotowej odpowiada oddzielny filtr. W rozwiazaniach z napedem z silnikiem pra¬ du stalego wykorzystuje isie zaleznosc predkosci obrotowej od napiecia. Zmiany predkosci obroto¬ wej wywolane zmianami obciazenia kompensowa¬ ne sa za pomoca zasilacza o ujemnej rezystan¬ cji wewnetrznej. Przykladem takiego rozwiazania jest gramofon firmy Norelco 202.Z powyzszego wynika, ze w wymienionych roz¬ wiazaniach stosowane sa bez wyjatku silniki syn¬ chroniczne lub silniki pradu stalego. Poniewaz predkosc obrotowa silnika synchronicznego na dro¬ dze elektrycznej daje sie regulowac jedynie przez zmiane czestotliwosci napiecia zasilajacego, trze- 40 .45 50 PO 65 ba sie decydowac na kosztowne rozwiazania lub tez nalezy stosowac mechaniczne modyfikacje przekladni napedowej. Natomiast predkosc obro¬ towa silników pradu stalego mozna wprawdzie zmieniac przez zmiane napiecia zasilajacego, je¬ dnak wystepuja wówczas problemy komutowania i wynikajaca z tego nierównomiernosc obrotów.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia, za pomoca którego mozna zmieniac' predkosc o- brotowa gramofonowego, asynchronicznego silnika pradu zmiennego w szerokich i stosowanych obec¬ nie granicach, przy zastosowaniu pomiedzy tale¬ rzem gramofonu a silnikiem napedowym jedne¬ go tylko pasowego mechanizmu przenoszenia na¬ pedu, o stalym przelozeniu.Cel wynalazku osiagniety zostal przez to, ze w urzadzeniu do regulacji predkosci obrotowej wyjs¬ cie okreslajacej predkosc obrotowa pradniczki ta¬ chometrycznej, zamocowanej na walku silnika a- synchronicznego, dolaczone jest do wejscia ukla¬ du formujacego ze wzmacniaczem. Wyjscie ukla¬ du formujacego dolaczone jest do wejscia multi¬ wibratora monostabilnego. Wyjscie multiwibratora jest polaczone z wejsciem detektora impulsów, którego wyjiscie polaczone jest z wejsciem filtru dolnoprzepustowego. Wyjscie tego filtru polaczo¬ ne jest z wejsciem czwórnika o regulowanej im- pedancji, którego wyjscie polaczone jest szerego¬ wo z uzwojeniem silnika asynchronicznego, a do multiwibratora monostabilnego dolaczone sa kon¬ densator i rezystory jako elementy ukladu opóz¬ niajacego.Sluzaca do okreslania predkosci obrotowej prad¬ niczka tachometryczna sklada sie z zamocowanej na walku silnika napedowego tarczy z nacieciami, zarówki umieszczonej po jednej stronie tarczy i umieszczonego po jej przeciwnej stronie elementu swiatloczulego, na który pada swiatlo z zarówki.Sygnal wyjsciowy z elementu swiatloczulego — lub z innego dowolnego elementu, który moze byc u- zyty do okreslenia predkosci obrotowej — zosta¬ je doprowadzony do znanego ukladu formowania impulsów zbudowanego z bramek NIE—I lub in- werterów /ukladów scalonych TTL/.Sygnal z wyjscia ukladu formujacego poprzez diode zostaje doprowadzony na wejscie wyzwala¬ nego, monostabilnego multiwibratora. Do wejscia tego multiwibratora dolaczone sa równoczesnie re¬ zystory i kondensator tworzace uklad RC. Tran¬ zystor, którego emiter dolaczony jest równiez do tego wejscia, jest jednym z elementów multiwi¬ bratora, a ponadto stabilizuje poziom impulsów.Rezystor kolektorowy tego tranzystora dolaczony jest do masy ukladu. Sygnal z tego kolektora do¬ prowadzony jest na wyjscie trzech szeregowo po¬ laczonych inwerterów, na które uzyte zostaly u- klady scalone NIE—I, wykonane w technice TTL.Do wejscia pierwszego inwertera dolaczony jest ponadto rezystor sprzezenia zwrotnego z wyjscia drugiego inwertera. Wyjscie trzeciego inwertera bedace jednoczesnie wyjsciem wyzwalanego, mo¬ nostabilnego multiwibratora poprzez dzielnik re- zystorowy podane jest na baze tranzystora detek¬ tora impulsów. Na emiter tego. tranzystora dopro¬ wadzone jest napiecie zasilajaoe, natomiast jego5 kolektor dolaczony jest do kondensatora. Sygnal z kolektora tego tranzystora podany jest na wejs¬ cie filtru dolnoprzepuistowego, 'którego wyjscie po¬ laczone jest z wejsciem czlonu o regulowanej im- pedancji. Czlon ten sklada .sie z wtórnego uzwo¬ jenia transformatora dolaczonego równolegle po¬ przez diody do tranzystora. Uzwojenie pierwotne tego transformatora polaczone jest szeregowo z uzwojeniem silnika napedowego i zasilone napie¬ ciem sieciowym, W urzadzeniu mozna równiez za¬ stosowac jako pradniczke tachometryczna nacina¬ na tarcze z materialu magnetycznego i wspóldzia¬ lajacy z nia czujnik elektromagnetyczny.Przedmiot wynalazku uwidoczniony zostal w przykladzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia .schemat "blokowy urzadzenia wedlug wynalazku, fig. 2 — wykres zaleznosci napiecia sterujacego od predkosci obrotowej sil¬ nika, fig. 3 — przykladowy schemat ideowy ukla¬ du z fig. 1.Dzialanie -urzadzenia wedlug wynalazku przebie¬ ga w opisany ponizej sposób. Niech czas powta¬ rzania ciagu impulsów dostarczanych przez okres¬ lona predkosc obrotowa pradniczke tachometrycz¬ na osadzona na walku silnika bedzie tM. Czas ten, odwrotnie proporcjonalny do predkosci obrotowej silnika napedowego 1 okresla sie nastepujacym wyrazeniem: tM (Nsiln/Min.)Z gdzie Z jest stala pradniczki tachometrycznej. Tak otrzymany ciag impulsów po uformowaniu przez uklad formujacy 6 zostaje doprowadzony na wejs¬ cie wyzwalanego monostaibilnego multiwibratora, który porównuje czas tM z wlasnym czasem od¬ niesienia tR. W wyniku porównania otrzymuje sie ciag stosunkowo waskich impulsów, którego wypelnienie jest proporcjonalne do róznicy pred¬ kosci obrotowej silnika w stosunku do predkosci obrotowej odniesienia NR (NR oznacza predkosc obrotowa, dla której tM=tR). Ten ciag impulsów doprowadza sie na detektor impulsów 10, na wyjs¬ ciu którego powstaje napiecie sterujace Usz. W opisywanym rozwiazaniu wyzwalany, monostabil- ny multiwiforator 7 /uzupelniony detektorem im¬ pulsów 10/ odgrywa role dyskryminatora czasu o duzym nachyleniu nasycajacej sie charaktery¬ styki.Pojawiajace sie na wyjsciu napiecie stale Usz, w zaleznosci od czasu powtarzania tM, zmienia sie nastepujaco /patrz fig. i2/: lub wprowadzajac predkosc obrotowa silnika gdzie k jest parametrem okreslanym przez ele¬ menty detektora impulsów, które uzywane sa do zmiany nachylenia charakterystyki /pokazuje to wykres na fig. 2/. Sygnal sterujacy Ugz doprowa¬ dzony jest do czwórnika 12 o regulowanej impe- 863 6 dancji, sterowanego oddzielnym napieciem stalym, Czlon ten tak zmienia napiecia zasilania pola¬ czonego szeregowo z nim uzwojenia silnika nape¬ dowego, ze predkosc obrotów obciazonego silnika jest stala i równomierna, niezaleznie od zmian wartosci napiecia zasilajacego, jego czestotliwosci i temperatury otoczenia. Poniewaz silnik zasila¬ ny jest za posrednictwem czlonu sterujacego znacznie obnizonym napieciem wobec czego jego predkosc obrotowa jest znacznie nizsza od wlasnej predkosci asynchronicznej oraz poniewaz oprócz talerza gramofonowego i silnika napedowego nie wystepuja zadne inne obracajace sie elementy — silnik asynchroniczny pracuje równomiernie i bez- szumnie, co w znacznym stopniu pozwala wyeli¬ minowac zaklócenia.W urzadzeniu wedlug wynalazku predkosc o- brotowa silnika napedowego 1 mozna zatem zmie¬ niac przez zmiane czasu odniesienia wyzwalanego, monostabilnego multiwibratora 7 — dekadowo za pomoca szeregu kondensatorów 8 i plynie za po¬ moca potencjometru 9, w niezaleznych od siebie stosunkach.W opisywanym rozwiazaniu zastosowano optycz- na pradniczke 5 tachometryczna. Zarówka Jt za¬ silana jest poprzez rezystor Kt obnizonym napie¬ ciem, dzieki czemu przedluzono znacznie jej zy¬ wotnosc. Strumien swietlny, przerywany przez za¬ mocowana na walku silnika nacinana tarcze, pada na element swiatloczuly Flf na zaciskach którego powstaje ciag impulsów o czestotliwosci propor¬ cjonalnej do predkosci obrotowej silnika. Impul¬ sy te zostaja wzmocnione przez tranzystor Tt ukladu formujacego 6 i przeksztalcone w impulsy 35 prostokatne za pomoca przerzutndka Schmitta zbu¬ dowanego z dwóch pierwszych bramek elementu scalonego IC—1. Uklad zbudowany z pozostalych dwóch bramek ukladu scalonego IC—1 z tylnych zboczy ostatniego ciagu impulsów tworzy ciag im- 40 pulsów ujemnych o czasie powtarzania tM. Impul¬ sy o czasie trwania tM poprzez diode Dj rozlado¬ wuja kondensator 8 ladowany wykladniczo pra¬ dem ze zródla zasilania przez potencjometr pre¬ cyzyjny 9 d polaczony z nim szeregowo rezystor. 45 Rozladowany kondensator 8 po okreslonym cza¬ sie tR osiaga napiecie progowe, które powinno wynosic UT/!2-HUBE=3,l V i przy którym tranzy¬ stor T2 monostabilnego multiwibratora 7 zostaje odetkany, a na jego rezystorze kolektorowym na- 50 piecie osiaga wartosc logicznej „1" zamiast po¬ przedniej wartosci „0". Ten wzrost napiecia powo¬ duje zmiane stanu przerzutnifca Schmitta zbudo¬ wanego z pierwszych dwóch bramek ukladu sca¬ lonego. Na wyjsciu dolaczonego dalej inwertera nastepuje skok napiecia ze stanu „1" do stanu „0".Powoduje to otwarcie tranzystora T8 detektora 10 impulsów, dzieki czemu kondensator C4 umiesz¬ czony w kolektorze tego tranzystora zostaje na¬ ladowany w bardzo krótkim czasie do napiecia prawie równego napieciu zasilania li w zwiazku z tym powstaje impuls sterujacy Usz.Gdy tMtR, wówczas po okreslonym czasie tR po impulsie rozladowujacym na wyjsciu monosta¬ bilnego multiwibratora nastepuje skok napiecia ze 65 stanu „1* do stanu „0". Stan ten utrzymuje sieM8C3 1 t do nastepnego impulsu rozladowujacego, czyli przez okres czasu tM—tR. Nastepny impuls powoduje rozladowanie kondensatora 8, zatkanie tranzysto¬ ra Ts, skok napiecia na jego kolektorze do war¬ tosci „0", tak ze na wyjsciu multiwibratora po¬ jawia sie sygnal „1". Wobec tego detektor 10 im¬ pulsów bedzie przewodzi! równiez przez czas tj^— —tR. Jesli silnik napedowy 1 nie obraca sie, to wówczas czestotliwosc sygnalu na wyjsciu prad- nftczki tachometrycznej jest 0, a wiec tM==oo.Tranzystor T, przewodzi wówczas stale, a napie¬ cie sterujace Usz osiaga w przyblizeniu wartosc napiecia zasilania.Napiecie sterujace poprzez filtr 11 czane jest do czwórnika 12 o regulowanej za po¬ moca napiecia stalego impedancJL Czlon ten za¬ wiera tranzystor T4 mocy obciazony transformato¬ rem. Dla UgZ=0 tranzystor w uzwojeniu wtórnym transformatora stanowi rozwarcie. W uzwojeniu pierwotnym transformatora plynie wtedy prad ja¬ lowy, który nie wystarcza jednak do uruchomie¬ nia polaczonego szeregowo z tym uzwojeniem sil¬ nika. Gdy napiecie sterujace Usz jest wystarcza¬ jaco wysokie, aby tranzystor T4 przewodzil, ply¬ na wówczas w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym transformatora prady, dzieki którym zostaje uru¬ chomiony silnik 1, Tranzystor T4 moze byc rów¬ niez nasycony i wówczas bedzie zwieral uzwoje¬ nie wtórne transformatora, a na silnik bedzie przylozone prawie pelne napiecie sieci.Sytuacja taka ma miejsce w momencie wla¬ czania urzadzenia, przy czym predkosc obrotowa silnika wzrasta liniowo w zaleznosci od momentu bezwladnosci calego ukladu (mechanicznego i mo¬ mentu rozruchowego silnika /calkowanie/. W mie¬ dzyczasie maleje tM i tM—tR d w poblizu pred¬ kosci zadanej /NSILir-^NR/ napiecie sterujace Usz zaczyna malec /patrz fig. z/.Zmniejszenie sie napiecia sterujacego powoduje zmniejszenie obciazenia tranzystorem T* dzieki czemu wzrastajaca impedancja uzwojenia pierwot¬ nego transformatora pociaga za soba obnizenie na¬ piecia zasilajacego silnik. Maleje wówczas moment obrotowy i silnik nie powieksza swojej predkosci obrotowej. Stan równowagi nastepuje dopiero wte¬ dy, gdy napiecie sterujace spadnie do okolo 1,5 V.Na silnik podawane jest wówczas napiecie, przy którym moment obrotowy zapewnia utrzymanie stalej predkosci obrotowej, to znaczy pokonuje jedynie opory tarcia. W stanie równowagi — za¬ leznie od wartosci „k"—tM«l,02+1,05 tR i wów¬ czas kondensator C4 ladowany jest przez tranzy¬ stor T, pradem w postaci bardzo waskich impul¬ sów o wspólczynniku wypelnienia 2+&/: Napiecie sterujace z tranzystora T4 uzaleznio¬ ne jetst w sposób diagly od pradu sterowania tranzystora, który jest rzedu kilku mA. Aby zmie¬ nic napiecie sterujace, prad starowania tranzysto¬ ra w postaci impulsów o wypelnieniu 2+5% musi wzrosnac o rzad wielkosci. Przy dalszym wzroscie pradu maleje niezbedna szerokosc impulsu, inny¬ mi slowy tM-^tR. W przypadku pradu ladowania o wartosoi o©, szerokosc impulsu równa sie 0 i tM=tB. Wzmocnienie w petli elementu sterowane¬ go osiaga wówczas wartosc w wyniku czego <— niezaleznie od zjawiska calkowania orzec silnik — w obwodzie elementu sterowanego powstaja drga*- nia. Ze wzgladu na calkujacy charakter silnika, wzmocnienie w petli powinno wynosic k=20+40 i jego wartosc mozna ustalic za pomoca impulsów pradu ladujacego, to jest przy uzyciu rezystorów umieszczonych w bazie tranzystora TV Z powyz¬ szego wynika, ze w gruncie rzeczy predkosc obro¬ towa silnika napedowego zalezy od TR, to jest od czasu odniesienia ustalonego dla multiwibratora monostabOnego. Czas ten nastawia sie za pomoca kondensatora 8. Zmiana pojemnosci tego konden¬ satora prowadzi «k zmiany predkosci obrotowej.Niezaleznie od wymienionego kondensatora pred¬ kosc te mozna zmieniac proporcjonalnie do usta¬ wien polaczonego w szereg z tym kondensatorem potencjometru, w malym stopniu wplywajacych na prad ladowania. PL