SU1720095A1 - Бестонвальное устройство стабилизации линейной скорости магнитной ленты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению , а именно к механизмам транспортировки носителей информации аппаратуры магнитной записи, примен емой в системах регистрации полетных данных, работающих в особо жестких услови х эксплуатации, и позвол ет повысить точность и быстродействие устройства. В бестонвальном устройстве стабилизации линейной скорости магнитной ленты второй неподвижный контакт первого ключа объединен с общей точкой схемы, а подвижный через третий резистор соединен с общей точкой первого и второго резисторов и входом интегратора посто нного тока, выход которого через второй ключ, усилитель посто нного тока с последовательной обратной св зью и преобразователь напр жение-ток подключен к  корной цепи двигател , второй вывод второго резистора объединен с выходом усилител  посто нного тока, вход которого через конденсатор соединен с общей точкой схемы, причем выходы генератора и детектора объединены с двум  входами формировател  длительности импульсов, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второго ключей. Посто нна  времени интегратора, определ ема  конденсатором , выбираетс  равной периоду огибающей сигнала датчика в момент начала намотки магнитной ленты на кассету. 4 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , в частности к механизмам транспортировки носителей информации аппаратуры магнитной записи, примен емой в системах регистрации полетных данных , работающих в особо жестких услови х эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  бестонвальное устройство стабилизации линейной скорости магнитной ленты, содержащее приемную кассету, высокочастотный генератор тока, выход которого объединен с обмоткой индуктивного датчика и входом детектора, усилитель мощности,

выход которого подключен к  корной цепи приводного электродвигател , сумматор, первый вход которого объединен с выходом детектора, второй вход - с клеммой источника опорного напр жени , а выход- с управл ющим входом и первым неподвижным контактом перекидного ключа, второй неподвижный контакт которого соединен с первой обкладкой конденсатора и входом фильтрующего усилител , подвижный контакт перекидного ключа объединен с второй обкладкой конденсатора, источник опорного напр жени , подключенный через резистор к входу фильтрующего усилител ,

vi ю

о о ю ел

выход которого соединен с входом усилител  мощности.

Недостатками известного устройства  вл ютс  низкое быстродействие, обусловленное большой посто нной времени филь- трующего усилител  (пор дка 100 с), и относительно больша  длительность переходного процесса в момент реверса. Кроме того, устройство характеризуетс  погрешностью от нестабильности частоты высокочастотного генератора тока. Действительно , изменение его частоты вызывает пропорциональное изменение индуктивного сопротивлени , а, следовательно , и выходного напр жени  индук- тивного датчика, что приводит к изменению линейной скорости движени  кассеты.

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в бестонвальном устройстве стабилизации линейной скорости магнитной ленты, содержащем приемную кассету, высокочастотный генератор тока, выход которого объединен с обмоткой индуктивного датчика и входом детектора, а через последовательно соединенные детектор и сумматор подключен к первому неподвижному контакту первого ключа, второй вход сумматора объединен с клеммой источника посто нного напр жени  и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом второго резистора, двигатель соединен с приемной кассетой из немагнитного материала, имеющей сквозные ферромагнитные вставки, выполненные в виде секторов кольца, наружный диаметр которого равен диаметру щеки кассеты , а внутренний - диаметру кассеты при отсутствии магнитной ленты, сердечник индуктивного датчика имеет подковообразную форму, причем размеры его полюсов и рассто ние между ними соответствует размерам и угловому шагу ферромагнитных вставок, индуктивный датчик укреплен на шасси устройства р дом с немагнитной щекой кассеты так, что полюса сердечника параллельны плоскости немагнитной щеки кассеты, согласно изобретению второй не- подв ижный контакт первого ключа объединен с общей точкой схемы, а подвижный через третий резистор соединен с общей точкой первого и второго резисторов и входом интегратора посто нного тока, выход которого через второй ключ, усилитель посто нного тока с последовательной обратной св зью и преобразователь напр жение - ток подключен к  корной цепи двигател , второй вывод второго резистора

объединен с выходом усилител  посто нного тока, вход которого через конденсатор соединен с общей точкой схемы, причем выходы генератора и детектора объединены с двум  входами формировател  длительности импульсов, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второго ключей.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу; на фиг.З и 4 - схемы фильтрующего усилител .

Бестонвальное устройство стабилизации линейной скорости магнитной ленты содержит приемную кассету 1, высокочастотный генератор 2 тока, выход которого объединен с обмоткой индуктивного датчика 3 и входом детектора 4, а через детектор 4 и сумматор 5 соединен с первым неподвижным контактом первого ключа 6, второй вход сумматора 5 объединен с клеммой 7 источника посто нного напр жени  и первым выводом первого резистора 8, второй вывод которого соединен с первым выводом второго резистора 9, двигатель 10, соединенный с приемной кассетой 1 из немагнит- ного материала, имеющей сквозные ферромагнитные вставки, выполненные в виде секторов кольца, наружный диаметр которого равен диаметру щеки кассеты, а внутренний -диаметру кассеты при отсутствии магнитной ленты, сердечник индуктивного датчика имеет подковообразную форму, причем размеры его полюсов и рассто ние между ними соответствуют размерам и угловому шагу ферромагнитных вставок, индуктивный датчик 3 укреплен на шасси устройства р дом с немагнитной щекой кассеты так, что полюса сердечника параллельны плоскости немагнитной щеки кассеты, второй неподвижной контакт первого ключа 6 объединен с общей точкой схемы , а его подвижный контакт через третий резистор 11 подключен к общей точке первого 8 и второго 9 резисторов и входам интегратора 12 посто нного тока, выход которого через второй ключ 13, усилитель 14 посто нного тока с последовательной обратной св зью и преобразователь 15 напр жение - ток подключен к  корной цепи двигател  10, второй вывод второго резистора 9 соединен с выходом усилител  14 посто нного тока, вход которого через конденсатор 16 объединен с общей точкой схемы , причем выходы генератора 2 и детектора 4 подключены соответственно к двум входам формировател  17 длительности импульсов, вход которого соединен с j/правл ющими входами первого 6 и второго

13 ключей. Посто нна  времени интегратора 12, определ ема  величиной емкости конденсатора обратной св зи и вторым резистором 9, выбираетс  равной периоду огибающей сигнала датчика 3 в момент начала намотки магнитной ленты на кассету.

Устройство работает следующим образом ,

В процессе вращени  приемной кассеты 1 при намотке магнитной ленты индуктивность обмотки магнитного датчика 3 периодически измен етс  от некоторого минимального практически посто нного значени , когда под полюсами сердечника датчика нет ферромагнитных вставок, до максимального, когда под полюсами оказываютс  две соседние вставки. В последнем случае часть силовых линий магнитного потока, возбуждаемого током обмотки датчика, замыкаетс  через воздушное пространство, а часть - через массу магнитной ленты, намотанной на кассету, так, что максимальное значение индуктивности пропорционально радиусу намотанной ленты, Высокочастотный генератор 2 обеспечивает запитку обмотки датчика 3 синусоидальным током, поэтому напр жение на обмотке пропорционально ее индуктивности и имеет вид высокочастотных модулированных колебаний (фиг.2а) с минимальной амплитудой и макси- мальной Умакс, линейно св занной с радиусом намотанной ленты.

Напр жение с обмотки датчика 3 поступает на вход детектора 4 и имеет на его выходе вид, показанный на фиг.26. Это напр жение поступает на первый вход сумматора 5, на второй вход которого подаетс  напр жение опорного источника 7, вычитающеес  из выходного напр жени  детектора 4, При соответствующем выборе коэффициентов передачи по входам сумматора 5 его выходной сигнал .имеет вид, представленный на фиг.2в, т.е. вид периодически повтор ющихс  импульсов с амплитудой , пропорциональной радиусу намотанной ленты, и частотой, пропорциональной скорости вращени  приемной кассеты , Этот сигнал подаетс  на первый неподвижный контакт первого перекидного ключа 6, управл ющее воздействие на который поступает с формировател  17 и имеет длительность, равную числу m периодов ТГт генератора 2 (фиг.2г, lYr). Таким образом , управл ющий сигнал с формировател  17 обеспечивает подключение на врем  его действи  подвижного контакта перекидного ключа 6 к выходу сумматора 5. Все остальное врем  подвижный контакт ключа б соедин ет нижний вывод резистора 11 с

общей точкой схемы. Описанна  коммутаци  ключа 6 обеспечивает протекание через резистор 11 импульсного тока, среднее значение которого имеет величину

111

Us tu

R11 -Тгт

К ГН Ш ,

где гн - радиус намотанной ленты; К - коэффициент пропорциональности;

tu - длительность управл ющего импульса , поступающего с формировател  17. Однако произведение (О R равно линейной скорости V движени  магнитной ленты, поэтому ,

Этот ток  вл етс  током обратной св зи компенсационной системы стабилизации. Он компенсирует входной ток le Uo/R8. При выборе достаточно большого коэффициента передачи всей замкнутой системы имеет место равенство . Отсюда

V

Uc

Rs К

const.

Таким образом, система обеспечивает автоматическую стабилизацию линейной скорости движени  носител .

В данном случае исключаетс  погрешность , обусловленна  нестабильностью частоты генератора 2 тока. Действительно, при увеличении частоты генератора 2 амплитуда выходного сигнала детектора, а следовательно , и выходного сигнала сумматора возрастает . Одновременно уменьшаетс  длительность tu импульса, управл ющего подключением резистора 11 к выходу сумматора 5, Среднее значение тока обратной св зи, протекающего через резистор 11, остаетс  неизменным и не зависит от изменени  частоты генератора 2.

Усилитель рассогласовани  системы состоит из фильтрующего усилител  на основе интегратора 12, запоминающего устройства

(ключа 13, конденсатора 16 и усилител  14с последовательной обратной св зью) и резистора 9 образной св зи, а также последова- тельно включенного с фильтрующим усилителем преобразовател  15 напр жени  - ток. Включение последнего резко уменьшает высокочастотные колебани  скорости , обусловленные флюктуаци ми сопротивлени  коллекторно-щеточного узла. Нестабильность этого сопротивлени  приводит к изменению тока  корной обмотки, а следовательно, вращающего момента и мгновенной скорости двигател . Использование преобразовател  напр жение - ток обеспечивает независимость тока  корной

обмотки от случайных изменений сопротивлени  коллекторно-щеточного узла, в результате чего повышаетс  качество стабилизации мгновенной скорости движени  носител .

Реализаци  фильтрующего усилител  по предлагаемой структурной схеме обеспечивает повышение быстродействи  устройства . В известном устройстве фильтрующий усилитель выполнен по схеме активного фильтра на основе операционного усилител  (фиг.З). Во врем  действи  осредн емых импульсов конденсатор С получает зар д (входным током усилител  пренебрегают) Qi tuU0/Rii.

Такой же зар д конденсатор тер ет за каждый период - это  вл етс  условием посто нства выходного напр жени . Тер емый зар д обусловлен разр дом конденсатора С через резистор Rg (фиг.З): Q2 UBbix.T/R9, поэтому выходное напр жение фильтра

UBbix Uo-tuR9/(T-Rn).

0)

Подавление пульсаций до допустимого уровн  обеспечиваетс  соответствующим выбором посто нной т C-Rg. Поскольку ос- редн етс  достаточно низкочастотный сигнал , имеющий частоту пор дка нескольких герц, то посто нна  времени фильтра имеет величину пор дка сотен секунд и соответствующее этому большое врем  переходного процесса в системе стабилизации скорости. Указанный переходный процесс имеет место в момент реверса, т.е. в момент перехода с одной ведущей кассеты на другую, что соответствует изменению гн от максимума до минимума.

Предлагаемый фильтрующий усилитель (фиг.4) отличаетс  от известного введением запоминающего устройства. Последнее запоминает выходное напр жение интегратора в момент окончани  выходного импульса формировател  17, Приведенные соотношени  дл  зар дов в этом случае остаютс  в силе, и дл  выходного напр жени  справедливо выражение (1). С другой стороны, поскольку выходное напр жение выданном случае снимаетс  с выхода запоминающего устройства, то в таком фильтре посто нную времени интегратора 12 можно выбирать весьма малой. При этом посто нство выходного напр жени  устройства обеспечиваетс  посто нством запоминаемых напр жений в фиксированных точках периода .

Следовательно, посто нна  времени такого фильтрующего усилител  выбираетс 

не из услови  подавлени  пульсаций и может быть на несколько пор дков меньше в сравнении с обычным активным или одно- звенным пассивным фильтром. Это обеспечивает высокое быстродействие всей системы стабилизации. При выборе посто нной времени Синт Rg равной периоду огибающей сигнала датчика в момент начала намотки магнитной ленты на кассету пере0 ходный процесс в системе при реверсе не превышает по времени указанного периода. Формул а изобретени  Бестонвальное устройство стабилизации линейной скорости магнитной ленты,

5 содержащее приемную кассету, высокочастотный генератор тока, выход которого соединен с входом индуктивного датчика и через последовательно соединенные детектор и сумматор с первым неподвижным кон0 тактом первого ключа, второй вход сумматора соединен с клеммой источника посто нного напр жени  и с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом второго

5 резистора, электродвигатель, сопр женный с приемной кассетой из немагнитного материала , имеющей сквозные ферромагнитные вставки, выполненные в виде секторов кольца , наружный диаметр которого равен диа0 метру щеки кассеты, а внутренний - диаметру кассеты при отсутствии магнитной ленты, сердечник индуктивного датчика выполнен подковообразной формы, причем размеры его полюсов и рассто ние между

5 ними соответствуют размерам и угловому шагу ферромагнитных вставок, индуктивный датчик закреплен на шасси устройства в зоне с немагнитной щекой кассеты, при этом полюса сердечника индуктивного дат0 чика параллельны плоскости немагнитной щеки кассеты, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  устройства, в него введены последовательно соединенные интегратор

5 посто нного тока, второй ключ, усилитель посто нного тока с последовательной обратной св зью и преобразователь напр жение - ток, а также третий резистор, формирователь длительности импульсов и

0 конденсатор, причем выход формировател  импульсов соединен с управл ющим входом первого и второго ключа, а его входы - соответственно с выходом генератора тока и выходом детектора, выход преобразовате5 л  напр жение - ток подключен к  корной обмотке электродвигател , второй неподвижный контакт первого ключа и конденсатор соединены с шиной Земл , свободный конец конденсатора соединен с входом усилител  посто нного тока, подвижный контакт первого ключа через третий резистор соединен с вторым выводом первого резистора и входом интегратора посто нного тока , а второй вывод второго резистора - с

выходом усилител  посто нного тока, при 5 ла намотки магнитной ленты на кассету.

этом посто нна  времени интегратора, определ ема  конденсатором его обратной св зи и вторым резистором, равна периоду огибающей сигнала датчика в момент нача ла намотки магнитной ленты на кассету.

te/

в

/77 7,

/V

tuj

фиг-З

i

Я

L-,

фиг. 2

tie

j

фие.4

-

tEEr

Увнх

Claims (1)

1. Ф о р м ул а и з о б р ете н и я

   Бестонвальное устройство стабилизации линейной скорости магнитной ленты, содержащее приемную кассету, высокочастотный генератор тока, выход которого соединен с входом индуктивного датчика и через последовательно соединенные детектор и сумматор с первым неподвижным контактом первого ключа, второй вход сумматора соединен с клеммой источника постоянного напряжения и с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом второго резистора, электродвигатель, сопряженный с приемной кассетой из немагнитного материала, имеющей сквозные ферромагнитные вставки, выполненные в виде секторов кольца, наружный диаметр которого равен диаметру щеки кассеты, а внутренний диаметру кассеты при отсутствии магнитной ленты, сердечник индуктивного датчика выполнен подковообразной формы, причем размеры его полюсов и расстояние между ними соответствуют размерам и угловому шагу ферромагнитных вставок, индуктивный датчик закреплен на шасси устройства в зоне с немагнитной щекой кассеты, при этом полюса сердечника индуктивного датчика параллельны плоскости немагнитной щеки кассеты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены последовательно соединенные интегратор постоянного тока, второй ключ, усилитель постоянного тока с последовательной обратной связью и преобразователь напряжение - ток, а также третий резистор, формирователь длительности импульсов и конденсатор, причем выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом первого и второго ключа, а его входы соответственно с выходом генератора тока и выходом детектора, выход преобразователя напряжение - ток подключен к якорной обмотке электродвигателя, второй неподвижный контакт первого ключа и конденсатор соединены с шиной Земля, свободный конец конденсатора соединен с входом усилителя постоянного тока, подвижный кон9 такт первого ключа через третий резистор соединен с вторым выводом первого резистора и входом интегратора постоянного тока, а второй вывод второго резистора - с выходом усилителя постоянного тока, при этом постоянная времени интегратора, определяемая конденсатором его обратной связи и вторым резистором, равна периоду огибающей сигнала датчика в момент нача5 ла намотки магнитной ленты на кассету.