SU1644219A1

SU1644219A1 - Устройство стабилизации частоты вращени вала

Info

Publication number: SU1644219A1
Application number: SU894668256A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Вишневский; Вячеслав Васильевич Лавриненко; Валерий Александрович Кириченко
Original assignee: Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1989-02-09
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1991-04-23

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и может бььь использовано в устройствах стабилизации частоты вращени ведущего вала лентопрот жных механизмов. Целью изобретени вл етс увеличение стабильности частоты вращени в широкой полосе частот возмущений и уменьшение акустического шума. Дл этого частотный детектор содержит синхронизированный формирователь эталонных импульсов, соединенный с одним входом схемы однозначного вычетани , другой вход которой соединен с выходом формировател импульсов скорости, а выход через вентиль подключен к RC-цепи, а также запоминающий конденсатор, который включен параллельно выходу частотного детектора. Причем параллельно конденсатору подключен управл емый ключ, вход управлени которого соединен со схемой формировани разр дного импульса. 5 ил. 4W Ё

Description

Изобретение относитс к области приборостроени , в частности к электронным систкмвм стабилизации частот вращени ведущего вала лентопрот жного механизма аппаратов магнитной записи.

Целью изобретени вл етс увеличение точности стабилизации частоты враще- ни вала в широкой полосе частот возмущений и уменьшение акустических шумов.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг 2 - принципиальна схема выполнени устройства; на фиг, 3 - эпюры электрических напр жений на элементах схемы; на фиг, 4 - схема с амплитудным управлением пьезоэлектрического двигател ; на фиг 5 - схема с частотным управлением пьезоэлектрического двигател .

Устройство (фиг. 1) содержит электрический двигатель 1 с валом 2 и датчиком 3 частоты вращени . Последний соединен с формирователем 4 пр моугольных импульсов , выход которого подключен к частотному детектору 5, а его выход соединен со схемой 6 управлени частотой вращени электрического двигател .

Частотный детектор 5 содержит синхронизирующий формирователь 7 эталонных импульсов, соединенный с первым входом 8 схемы 9 вычитани , второй вход 10 которой соединен с выходом формировател 4 импульсов , а выход 11 через однополупериод- ный выпр митель (вентиль) 12 подключен к

О

N

1ч Ю

RC-цепи, содержащей зар дный резистор 13 и запоминающий конденсатор 14.

Последний подключен параллельно выходу частотного детектора 5. Параллельно конденсатору 14 включен управл емый ключ 15, вход 16 управлени которого соединен со схемой 17 формировани разр дного импульса.

Электрической двигатель 1 может быть двигателем посто нного тока либо пьезоэлектрическим двигателем. На валу 2 двигател закреплено колесо датчика 3 с магнитными метками, а чувствительным элементом вл етс магнитна головка (МГ). соединенна с формирователем 4 импульсов , представл ющим собой ограничитель на операционном усилителе (ОУ 2). Формирователь 4 формирует пр моугольные импульсы 18 напр жени (фиг, 3), частота которых пропорциональна частоте вращени вала 2, а длительность равна Тс. Абсолютное значение частоты сигнала датчика зависит от диаметра магнитного диска и примен емого магнитного материала. Практически она может быть в 100-500 раз выше частоты вращени вала 2.

Синхронизированный формирователь 7 эталонных импульсов состоит из дифференцирующей RsC2-4enn (фиг. 2) и одновибра- тора АС2, АСЗ, С1. Дифференцирующа цепь (РвС2) выдел ет импульсы 19 (фиг. 3) соответствующие переднему фронту импульсов 18. Эти импульсы запускают одно- аибратор, вырабатывающий эталонные импульсы 20 со строго посто нной длительностью Тэ, несколько большей длительности Тс при номинальной частоте вращени вала 2.

Выход формировател 7 соединен с первым входом 8 схемы 9 вычитани , второй вход которой 10 соединен с формирователем 4. Схемой 9 вычитани служит логическа схема ИЛИ-НЕ (ЛС1).

При совпадении нулей серии импульсов 18 и 20 схема 9 вырабатывает серию зар дных импульсов 21 с длительностью Тзар. Совпадение нулей происходит в том случае, если Тс становитс меньше Тзар, т.е. при достижении валом 2 номинального значени частоты вращени .

Длительность зар дного импульса Тзар равна разности длительностей эталонного импульса Тэ и импульса скорости Тс.

Выход 11 схемы 9 соединен через вентиль 12 с зар дной RC-цепью, посто нна времени которой выбрана много меньше длительности эталонного импульса Тэ. Запоминающий конденсатор 14 соединен с выходом частотного детектора 5. Параллельно этому конденсатору включен управл емый ключ 15, выполненный на транзисторе , база которого соединена с входом 16 управлени , который подсоединен к схеме 17 формировани разр дного импульса 22

(фиг. 3).

Схема 17 формировани разр дного импульса содержит дифференциальную R4C3- цепь и усилитель АС4, формирующие короткий разр дный импульс 22 по заднему

фронту импульсов скорости.

Выход частотного детектора 5 подключен к схеме 6 управлени частотой вращени двигател 1, выполненного на мощном операционном усилителе.

В начальный момент времени конденсатор 14 разр жен и схема 6 подает на двигатель 1 все напр жение источника питани . Вал 2 двигател 1 начинает раскручиватьс . При этом датчик 3 и схема начинают вырабатывать импульсы скорости 18, длительность которых Тс постепенно уменьшаетс . При достижении номинальной частоты вращени длительность импульсов скорости Тс становитс равной длительности эталонных

импульсов Тэ, а затем несколько меньшей их, что приводит к по влению зар дных им- пульсов Тзар. зар жающих конденсатор 14 через резистор 13. Поскольку посто нна времени этой цепи выбрана малой, то процесс зар дки конденсатора происходит за врем гораздо меньшее Тэ. При этом уровень напр жени Uynp, до которого зар жаетс конденсатор 14, определ етс длительностью зар дного импульса Тзар,

т.е. фактически длительностью Тс или частотой вращени вала 1.

Одновременно с передним фронтом зар дного импульса ла управл ющий вход 16 ключа 15 приходит короткий разр дный импульс 22, з результате чего ключ 15 предварительно разр жает конденсатор 14 до нул .

Процесс зар дки конденсатора 14 ха-° рактеризуетс эпюрой 23 (фиг, 3). Это процесс происходит каждый период следовани импульсов скорости, причем конденсатор 14 запоминает новое значение напр жени управлени Uynp, соответствующее новому значению частоты вращени

вала 2. На эпюре 22 пунктиром показаны значени изменени управл ющего напр жени Uynp без сдвига картины во времени, Напр жение управлени Uynp поступает на вход схемы 6 управлени частотой

вращени двигател 1, уменьша электрическое напр жение на нем, в результате чего частота вращени вала 2 уменьшаетс . Это приводит к уменьшению длительности импульсов скорости Тс. Привод входит в режим стабилизации частоты вращени вала 2. При

этом, так как врем зар да запоминающего конденсатора 14 весьма мало по сраанеиию с длительностью Тэ и, следовательно, с длительностью Тс е режиме номинальной частоты вращени , то сглаживающий фильтр в таком частотном детекторе не требуетс или его посто нна может быть достаточно малой величины.

Предлагаемое устройство представл ет собой статическую систему авторегулироэа ни , максимальный коэффициент стабилизации которой определ етс отношением двух первых посто нных времени системы: перва посто нна времени вл этс посто нной времени электрического двигател , втора - посто нна времени сглаживающего фильтра частотного детектора. Уменьшение посто нной времён частотного детектора позвол ет пропорщ оьглько увеличить коэффициент усилени системы, а следовательно, и коэффициент стабилизации привода до частоты, определ емой второй посто нной времени.

В предлагаемом устройстве посто нна времени фильтра частотного детектора р в- на периоду следовани импульсов скорости .

Дл уменьшени массы и габаритов в качестве электрического двигател может быть использован пьезоэлектрический дви- гатель. Применение такого двигател уменьшает первую посто нную системы, что приводит к необходимости уменьшени общего коэффициента усилени по цепи обратной св зи. Однако, так как начальна стабильность работы пьезоэлектрических двигателей в диапазоне частот возмущений выше, чем у обычных электромагнитных двигателей, то это позвол ет получить аналогичные параметры по стабильности рзбо- ты устройства.

При этом схема управлени частотой вращени может быть построена на основе использовани амплитудього ре.лирова- ни {фиг. 4). Эта схема содержит автогене- ратор, собранный, например, на основе двух транзисторов Ti и Та, частота которого задаетс пьезоэлементом двигател , а амплитуда выходного напр жени измен етс с помощью управл емого регул тора про- порционально управл ющему напр жению

Uynp,

Кроме того, при применении пьезоэлектрического двигател может быть использовано частотное регулирование (фиг, Е),Эта схема содержит управл емый напр жением генератор , (например, генератор на мосте Вина на базе одного операционного усилител ОУЗ «усилитель-ограничитель ОУ4). Частотное регулирование использует частотную зависимость частоты вращени пьезоэлектрического двигател от частоты возбуждающего напр жени .

Использование частотного регулировани позвол ет уменьшить энергопотребление устройства, так как в этом случае отсутствуют потери на регулирующем каскаде , а регулирование производитс путем согласовани по частотной характеристике пьезоэлектрического двигател . Практически при частотном регулировании энергопотребление может быть уменьшено на 50% по сравнению с амплитудным.

Claims

Формула изобретени

Устройство стабилизации частоты вращени вала, содержащее электрический двигатель с датчиком частоты вращени , выход которого соединен с входом формировател импульсов, схему управлени , отличающеес тем, что, с целью увеличени точности стабилизации частоты вращени вала и уменьшени акустического шума, в него дополнительно введены синхронизированный формирователь эта- олнных импульсов, схема вычитани , одно- полупериодчый выпр митель, схема формировани разр дного импульса, управл емый ключ и RC-иепь, запоминающий конденсатор которой включен параллельно входу схемы управлени , к которому подключены выходы управл емого ключа, управл ющий вход которого соединен с выходом схемы формировани разр дного импульса, вход которой объединен с вторым входом схемы вычитани и входом синхронизированного формировател эталонных импульсов и подключен к выходу формировател импульсов, выход синхронизированного формировател эталонных импульсов соединен с первым входом схемы вычитани , выход которой через однополупериод- ный выпр митель соединен с входом RC-цепи.

12 13

77

к

8

70

п

Фие.1

Фие.2

3

1C

о

ь

Г

Фм.4

Редактор Н. Бобкова

Составитель С. Ботуэ Техред М.Мор ентал

Фиг. 6

Корректор Н. Ревска