SU1298726A1 - Устройство дл регулировани скорости лентопрот жного механизма - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к системам автоматического управлени  и может быть использовано в устройствах записи и воспроизведени  информации , намоточных станках, лини х по производству полимерных материалов . Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства и повышение качества намотки ленты. Цель достигаетс  путем изменени  контуров управлени  двухдвигательным электроприводом и введением йовых элементов. Поддержание линейной скорости ленты на заданном уровне достигаетс  за счет формировани  гиперболических зависимостей скоростей вращени  катушек от радиусов рулонов. При этом величина задани  на скорость вращени  электродвигател  катушки формируетс  путем перемножени  напр жени  задани  линейной скорости и сигнала обратно пропорционального радиусу рулона. Дл  измерени  величин обратно пропорциональных радиусам рулонов используетс  косвенный метод, основанный на реализации соотношени  , где R - радиус рулона; - углова  скорость вращени  двигател  (катушки), V - линейна  скорость, путем заполнени  временных промежутков обратно пропорциональных частоте импульсов частотных датчиков угловой скорости электроприводов катушек . Корректирующим сигналом, ком- пенсирукнцим разность линейных скоростей концов ленты на участке между катзшками,  вл етс  сигнал с выхода регул тора нат жени , поступак ций на электропривод подающей катушки, что обеспечивает астатический закон регулировани  по разности линейных скоо остей на этом участке при заданном нат жении. 2 ил.. с 9 (Л 1чЭ Р Ьо -vj. to О5

Description

1

Изобретение относитс  к области систем стабилизации линейной скорости и нат жени  ленточных материалов и может быть использовано, например в устройствах записи и воспроизведени  информации на магнитной ленте, намоточных станках, лини х по производству полимерных материалов.

Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства и повышение качества намотки ленты.

На фиг.1 представлена функционална  схема устройства; на фиг.2 - функциональна  схема датчика нат жени .

Устройство (фиг.1) содержит последовательно соединенные задатчик 1 нат жени  и регул тор 2 нат жени  (РН), последовательно включенные блок 3. управлени  и задатчик 4 линейной скорости, содержащий два элемента И 5 и 6, первые входы которых подключены соответственно к первому и второму знаковым входам блока уп

равлени , а вторые - совместно ко входу Пуск, выходы элементов И 5 и 6 соединены с управл ющими входами ключей 7 и 8, информационные входы которых подключены к плюсу и минусу источника питани  U относительно его общей точки, а выходы - к задающему потенциометру 9, скольз щий контакт которого подключен к входу КС фильтра, содержащего резистор 10 и конденсатор 11.

Выход задатчйка 4 подключен к электроприводам катушек 12 и 13, состо щих соответственно из последовательно включенных ключей 14 и 15, сумматоров 16 и 17, цифроаналоговых , прехэбразователей 18 и 19, регул торов 20эи 21 скорости, усилителей 22 и 23 мощности, электродвигателей 24 и 25, св занных кинематически с катушками 26 к 27 и двухканальными частотными датчиками 28 и 29, выходы которых подключены соответственно к входам преобразователей 30 и 31 часДиафрагма закреплена на оси. Н т жение ленты в тракте определ ет пружиной 57, один конец которой с

тоты в напр жение и вторых элементов ИЛИ 32 и 33, последовательно сое--50 зан с рычагом 50, а другой конец диненных элементов И 34 и 35, вторых зафиксирован.

счетчиков 36 и 37, промежуточных ре- Устройство работает следующим гистров 38 и 39.

Устройство содержит также последо- вател ьно включенные частотный датчик 5 40 линейной скорости, кинематически св занный через след щий ролик 41 с ле.нтой 42, первьй счетчик 43, дешифобразом .

. Поддержание линейной скорости ты на заданном уровне осуществл е за счет формировани  гиперболичес зависимости скорости вращени  кат ки о) от радиуса рулона R:

5

0

5

ратор 44, первый выход которого соединен с первыми входами триггера 45 и первого элемента ИЛИ 46, второй вы ход - к второму входу триггера 45 и входу элемента 47 задержки. Установочные -входы счетчика 43 промежуточных регистров 38 и 39 и второй вход элемента ИЛИ 46 подключен к выходу дифференциатора 48.

Лентопрот жное устройство содержит датчик 49 нат жени , взаимодействующий с лентой через рычаг 50, и обводные ролики 51,

Выходы регистров 38 и 39 подключены соответственно к информационным входам ид1фроаналоговых преобразователей 18 и 19, преобразователей 30 и 31 частоты в напр жение - к входам регул торов 20 и 21 скорости, вторые входы сумматоров 16 и 17 - к выходу RC-фильтра,состо щего из резистора 10 и конденсатора 11, информационные входы ключей 14 и 15 - к инверсному и пр мому выходам регул тора 2, а управл ющие входы - к первому и второму знаковым выходам блока управлени .

Синхронизирующие входы регистров 38 и 39 соединены с выходом элемента 47 задержки, установочные входы счетчиков 36 и 37 подключены к входам элемента ИЛИ 46. Первые входы элементов И 34 и 35 соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 5 32 и 33, а вторые - с выходами триггера 45. Выход датчика 49 нат жени  подключен ко второму входу регул тора 2 нат жени .

Датчик нат жени  (фиг,2) содержит поворотный рычаг 50, взаимодействующий с лентой через обводной ролик 51, диафрагму 52, соединенную с рычагом , осветитель 53, фоторезистор 54, опера дионный усилитель 55, ре- 5 зисторы 56,

Диафрагма закреплена на оси. Нат жение ленты в тракте определ етс  пружиной 57, один конец которой св 

0

0

0 зан с рычагом 50, а другой конец зафиксирован.

Устройство работает следующим

образом.

. Поддержание линейной скорости ленты на заданном уровне осуществл етс  за счет формировани  гиперболической зависимости скорости вращени  катушки о) от радиуса рулона R:

V

Дл  иггмерени  величин, обратно пропорциональных радиусам рулонов, на принимающей и подающей бобинах используетс  косвенный способ, основанный на реализации соотношени 

1 R

gj

r

При этом величина, обратно пропорциональна  радиусу .рулона, формирует с  следующим образом. С помощью счетчика A3 дешифратора 44 и триг- гера 45 осуществл етс  преобразование импульсов датчика 40 в интервал времени. На выходах дещифратора 44 в моменты перехода счетчика 43 через нулевое и максимальное значени  фор- мируютс  сигналы Начало периода и Конец периода, по которым происходит опрокидывание триггера 45 и возврат его в исходное состо ние. Дп  исключени  ложных импульсов на вы- ходах дешифратора в моменты перехода счетчика из одного состо ни  в другое сигналы дешифратора дополнительно стробируютс  импульсами датчика 40. Таким образом, на выходе триггера 45 формируетс  сигнал, длительность которого равна

счетчика;

RV

частота импульсов на. выходе частотного дат- чика 40; :„ число импульсов на оборот

датчика;

- радиус след щего ролика 41. Сигнал с выхода триггера 45 по- даетс  на элементы И 34, 35, где он заполн етс  импульсами соответствующего частотного датчика 28, 29. По .окончании периода числа, соответствующие количеству импульсов, посту- пивщих в счетчики 36 и 37, переписываютс  в регистры 38 и 39. Обеспечение уверенной записи в прометкуточ- ных регистрах 38 и 39 достигаетс  за счет з адержки импульсов, поступа- ющих на синхронизирующие входы регистров , элементом 47 задержки. Вре- м  задержки при этом должно превышат

врем  переходных процессов в счетчике . Числа, записанные в регистры, равны

N

t,2

N

где f

z

1,2 u,-,

, f

-1,«

02 ЗГ

частота импульсов соответственно на выходах датчиков 28 и 29;

,,2 углова  скорость вращени  двигателей. 24 и 25, о .числе кмпульсов на оборот датчика,

К.

.щ теш

- коэффициент пропорциональности ;

,2

R

1,2

R

U

- относительные радиу- сы рулонов;

-радиусы рулонов ленты на i катушках 26 и 27;

-максимальный радиус р:,-ло- на.

Каждый цикл преобразований начинаетс  с предварительного сбр.оса счетчика 36 и 37, осуществл емого по сигналу Начало цикла и поступающего на элемент ИЛИ 46. Таким образом формируютс  коды чисел, обрат- но пропорциональные относительным радиусам рулонов г., и г на принимающей и подающей катушках.

Движение ленты начинаетс  при подаче сигнала Пуск блоком управлени . В зависимости от сигналов направлени  движени  ленты Вправо или Влево с помощью элементов И 5, 6 и ключей 7 и 8 на потенциометр 9 задатчика линейной скорости подаетс  напр жение соответствующего знака. На выходах цифроаналоговых преобразователей 18 и 19 формируютс  гиперболические напр жени :

N,

1,а

.7

U

где

коэффициент пропорциональности , -и - сигналы на выходах сумматоров 17 и I6i если перемотка ленты идет вправо.

- напр жение на датчика 4;

выходе

К.

л тора 2 нат жени ; - коэффициент передачи циф- роаналогового преобразовател .

При этом с помощью электропривода принимающей катушки (при движении вправо - это электропривод 13) осуществл етс  регулирование угловой скорости двигател  25 в соответствии с измен ющимс  радиусом рулона R.,, а электропривода 12 подающей катушки - нат жение ленты. Основным режимом работы электропривода принимающей катушки  вл етс  двигательный , а подающей - тормозной.

В процессе перемотки ленты радиус рулона принимающей катушки увеличиваетс , что вызывает уменьшение числа NO и соответствующее уменьшение выходного напр жени  цифроаналогово- го преобразовател  19, которое отрабатываетс  скоростным контуром, включающим регул тор 21 скорости, усилитель 23 мощности, двигатель 25, частотный датчик 29 и преобразователь 31 частоты в напр жение. На подающей катушке за счет уменьшени  радиуса рулона происходит соответст- вующее увеличение кода N на выходе промежуточного регистра 38 и увеличение ее частоты вращени . Дополнительным с 1гналом, корректирующим разность линейных скоростей концов ленты на участке между катушками,  вл етс  сигнал с выхода регул тора 2 нат жени .

В зависимости от нат жени  ленты измен етс  угол поворота рычага 50 и св занной с ним диафрагмы 52 (фиг. 2), что- приводит к изменению уровн  освещенности фоторезистора 54, включенного в плечо двигател . Изменение коэффициента передачи делител  вызывает соответствующее изменение напр жени  на неинвертирующем входе операционного усилител  55, включенного по схеме повторител . При этом сигнал Up с выхода датчика нат жени  пропорционален интегралу от разности линейных скоростей концов ленты, что определ ет астатический закон регулировани  по разности линейных скоростей ленты на участке межр;у катушками .

Сигнал рассогласовани  (U -Up) между заданием выхода за- датчика нат жени  1 и обратной св 

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

зью Up с выхода датчика 49 нат жени  вызывает уменьшение сигнала U. на выходе сумматора 16 при U «U и увеличение его при U и . Тем Самым осуществл етс  изменение результирующего сигнала задани  на линейную скорость,, поступающего на цифро- аналоговый преобразователь 18, который затем преобразуетс  в величину, обратно пропорциональную текущему радиусу рулона подающей катушки 27 и отрабатываетс  электроприводом.

Сигнал обратной св зи по частоте вращени  двигателей формируетс  с помощью частотных датчиков 28 и 29 и преобразбвателей 30 и 31 частоты в напр жение. При этом амплитуда напр жени  на выходе преобразователей определ етс  частотой поступлени  импульсов, а знак каналом их прохождени .

Дл  определени  радиусов рулонов при обоих направлени х вращени  импульсы частотных датчиков объедин ютс  злемента1чи ИПИ 32 и 33,

При реверсе направлени  движени  ленты одновременно измен етс  знак задани  на линейную скорость и сигнала рассогласовани  по нат жению. Это достигаетс  путем коммутации на- гф жений +U, -и ключами 7, 8 и пр мого , и инвертированного - V напр жений рассогласовани  по нат жению ключами 15 и 14.

При подаче питани  на устройство на выходе дифференциатора 48 формируетс  одиночный импульс, который обнул ет счетчики 36 и 37 и устанавливает регистры 38 и 39 в состо ни , соответствующи;е максимальному значению радиуса на подающей кассете и соответственно максимальному значению радиуса рулона на принимающей кассете . Формирование темпа разгона и торможени  осуществл етс  с помощью фильтра, включающего резистор 10 и конденсатор 11.

Таким образом, изменение принципа работы и введение новых элементов в предлагаемое устройство позвол ет значительно улучшить весогабаритные показатели за счет отказа от громоздкой вакуумной системы и перехода надвухдви- лательную систему лентопрот жного механизма . Несмотр  на упрощение системы стабилизации линейной скорости, точность синхронизации линейных скоростей на участках между катушками

повьшаетс  за счет введени  корректирующих сигналов по нат жению ленты. Это одновременно повышает качество намотки, в результате чего увеличиваетс  сохранность и долговечность ленты. Кроме того, изменение структуры контура стабилизации линейной скорости позвол ет компенсировать вли ние нелинейностей типа произведение на статические и динамические показатели контуров скорости и нат жени  при изменении размеров рулонов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   25

   Устройство дл  регулировани  скорости лентопрот жного механизма, содержащее блок управлени , соединенный трем  выходами с входами задатчи- ка линейной скорости, частотный дат- 20 чик линейной скорости, св занный кинематически через след щий ролик с лентой, два электропривода катушек, каждый из которых содержит сумматор, цйфроаналоговьгх преобразователь, последовательно включенные двухканаль- ный частотный датчик и -преобразователь частоты в напр жение, псЯ;ледо- вательно соединенные регул тор скорости , усилитель мощности и электродвигатель катущки, отличаю - щ е е с   тем, что, с целью упрощени  устройства и повьшени  качества намотки лентыJ в него введены задат- чик и датчик нат жени , выходы котог ; рых подключены к входам рег.ул тора нат жени , дифференциатор, первый элемент ИЛИ и элемент задержки, по- следойательно включенные первый счетсчетчика подключены к выходу частотного датчика линейной скорости, в каждый из электроприводов катушек дополнительно введен ключ, последовательно включенные второй элемент ИЛИ, элемент И, второй счетчик и промежуточный регистр, входы которого подключены к информационным входам цифроаналогового преобразовател , соединенного выходом с вторым входом регул тора скорости, а аналоговым входом - с выходом сумматора, п,ервый вход сумматора соединен с выходом ключа, вторые входы сумматоров электроприводов подключены к выходу за- датчика линейной скорости, информационные входы ключей первого и второго электроприводов подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам регул тора нат жени , управл ющие входы - к первому и второму знаковым выходам блока управлени , синхронизирующие входы промежуточных регистров соединены с выходом элемента задержки, а установочные входы промежуточных регистров, первого счетчика и первый вход первого элемента ИЛИ - с выходом дифференциатора , установочные входы вторых счетчиков приводов подключены к выходу пер:- вого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первым выходом дешифратора , второй выход которого подключен к входу элемента задержки, причем в каждом электроприводе катушек входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам двухканального частотного датчика, кинематически св занного с электродвигателем привода катушки.

   30

   35

   чик, дешифратор, первый и второй вы- 40 второй вход элемента И соединен с выхода которого подключены к входам ходом триггера, первый вход регул то- триггера, а стробирующий вход дешиф- ра скорости подключен к выходу преоб- ратора совместно с входом первого разовател  частоты в напр жение.

   5

   10

   J5

   25

   20 987268

   счетчика подключены к выходу частотного датчика линейной скорости, в каждый из электроприводов катушек дополнительно введен ключ, последовательно включенные второй элемент ИЛИ, элемент И, второй счетчик и промежуточный регистр, входы которого подключены к информационным входам цифроаналогового преобразовател , соединенного выходом с вторым входом регул тора скорости, а аналоговым входом - с выходом сумматора, п,ервый вход сумматора соединен с выходом ключа, вторые входы сумматоров электроприводов подключены к выходу за- датчика линейной скорости, информационные входы ключей первого и второго электроприводов подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам регул тора нат жени , управл ющие входы - к первому и второму знаковым выходам блока управлени , синхронизирующие входы промежуточных регистров соединены с выходом элемента задержки, а установочные входы промежуточных регистров, первого счетчика и первый вход первого элемента ИЛИ - с выходом дифференциатора , установочные входы вторых счетчиков приводов подключены к выходу пер:- вого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первым выходом дешифратора , второй выход которого подключен к входу элемента задержки, причем в каждом электроприводе катушек входы второго элемента ИЛИ подключены к выходам двухканального частотного датчика, кинематически св занного с электродвигателем привода катушки.

   30

   35

   40 второй вход элемента И соединен с выходом триггера, первый вход регул то- ра скорости подключен к выходу преоб- разовател  частоты в напр жение.

   П

   Редактор Н.Егорова

   Ф(лг.2

   Составитель Л.Птенцова Техред М.Ходанич

   Заказ 888/50Тираж 864Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

   Корректор Е.Рошко