Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в устройствах записи и воспроизведения информации , намоточных станках, линиях по производству полимерных материалов . Целью изобретения является упрощение устройства и повышение качества намотки ленты. Цель достигается путем изменения контуров управления двухдвигательным электроприводом и введением йовых элементов. Поддержание линейной скорости ленты на заданном уровне достигается за счет формирования гиперболических зависимостей скоростей вращения катушек от радиусов рулонов. При этом величина задания на скорость вращения электродвигателя катушки формируется путем перемножения напряжения задания линейной скорости и сигнала обратно пропорционального радиусу рулона. Для измерения величин обратно пропорциональных радиусам рулонов используется косвенный метод, основанный на реализации соотношения , где R - радиус рулона; - угловая скорость вращения двигателя (катушки), V - линейная скорость, путем заполнения временных промежутков обратно пропорциональных частоте импульсов частотных датчиков угловой скорости электроприводов катушек . Корректирующим сигналом, компенсирукнцим разность линейных скоростей концов ленты на участке между катзшками, является сигнал с выхода регулятора натяжения, поступакяций на электропривод подающей катушки, что обеспечивает астатический закон регулирования по разности линейных скоо остей на этом участке при заданном натяжении. 2 ил.. с 9 (Л 1чЭ Р Ьо -vj. to О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (д1) 4 С 05 D 13/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3988305/24-24 (22) 09.10.85 (46) 23.03.87. Бюл. и 11 (71) Ульяновский политехнический институт (72) В.Н.Дмитриев, В.М.Иванов, А.Л.Кислицын, А,М.Крицштейн, С.М.Марага, И.Н.Малицкий и В.П.Титов (53) 62.50 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 689923, кл. В 65 H 25/22, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 415645, кл, G 05 D 13/62, 1974.

Авторское свидетельство СССР

113516, кл, Н 02 P 5/00, 1955.

Патент Великобритании Ð 1495107, кл. С 3 Р, опублик. 1977. (54) УСТРОРСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ЛЕНТОПРОТЯЖНОГО МЕХАНИЗМА (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в устройствах записи и воспроизведения информации, намоточных станках, линиях по производству полимерных материалов. Целью изобретения является упрощение устройства и повышение качества намотки ленты. Цель достигается путем изменения контуров управления двухдвигательным электропри„„SU„, 1298726 А1 водом и введением Новых элементов °

Поддержание линейной скорости ленты на заданном уровне достигается за счет формирования гиперболических зависимостей скоростей вращения катушек от радиусов рулонов. При этом величина задания на скорость вращения электродвигателя катушки формируется путем перемножения напряжения задания линейной скорости и сигнала обратно пропорционального радиусу рулона. Для измерения величин обратно пропорциональных радиусам рулонов используется косвенный метод, основанный на реализации соотношения

1/К= с>/V, где Р, — радиус рулона, с угловая скорость вращения двигателя (катушки), Ч вЂ” линейная скорость, путем заполнения временных промежутков обратно пропорциональных частоте импульсов частотных датчиков угловой скорости электроприводов катушек. Корректирующим сигналом, компенсирующим разность линейных скоростей концов ленты на участке между катушками, является сигнал с выхода регулятора натяжения, поступающий на электропривод подающей катушки, что обеспечивает астатический закон регулирования по разности линейных скопостей на этом участке при заданном натяжении. ? ил., 1298726

30 зисторы 56.

50 )5

Изобретение относится к области систем стабилизации линейной скорости и натяжения ленточных материалов и может быть использовано, например, в устройствах записи и воспроизведения информации на магнитной ленте, намоточных станках, линиях по производству полимерных материалов.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение качества намотки ленты.

На фиг,i представлена функциональная схема устройства, на фиг,2— функциональная схема датчика натяжения, Устройство (фиг, 1) содержит последовательно соединенные задатчик

1 натяжения и регулятор 2 натяжения (РН), последовательно включенные блок 3. управления и задатчик 4 линейной скорости, содержащий два элемента И 5 и 6, первые входы которых подключены соответственно к первому и второму знаковым входам блока управления, а вторые — совместно ко входу "Пуск", выходы элементов И 5 и 6 соединены с управляющими входами ключей 7 и 8, информационные входы которых подключены к "плюсу" и "минусу" источника питания U относительно его общей точки, а выходы — к задающему потенциометру 9, скользящий контакт которого подключен к входу

RC-фильтра, содержащего резистор 10 и конденсатор 11.

Выход задатчика 4 подключен к электроприводам катушек 12 и 13, состоящих соответственно из последовательно включенных ключей 14 и 15, сумматоров 16 и 17, цифроаналоговых, преобразователей 18 и 19, регуляторов 2Ф и 21 скорости, усилителей

22 и 23 мощности, электродвигателей

24 и 25, связанных кинеггатически с катушками 26 и 27 и двухканальными частотными датчиками 28 и 29, выходы которых подключены соответственно к входам преобразователей 30 и 31 частоты в напряжение и вторых элементов ИЛИ 32 и 33, последовательно сое диненных элементов И 34 и 35, вторых счетчиков 36 и 37, промежуточных регистров 38 и 39.

Устройство содержит также последа вательно включенные частотный датчик

40 линейной скорости, кинематически связанный через следящий ролик 41 с лентой 42, первый счетчик 43, дешиф2 ратор 44, первый выход которого соединен с первыми входами триггера 45 и первого элемента ИЛИ 46, второй выход — 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.

Лентопротяжное устройство содержит датчик 49 натяжения, взаимодействующий с лентой через рычаг 50, и обводные ролики 51, Выходы регистров 38 и 39 подключены соответственно к информационным входам цифроаналоговых преобразователей 18 и 19, преобразователей

30 и 31 частоты в напряжение — к входам регуляторов 20 и 21 скорости, вторые входы сумматоров 16 и 17 — к выходу КС-фильтра, состоящего из резистора 10 и: конденсатора 11, информационные входы ключей 14 и 15 — к инверсному и: прямому выходам регулятора 2, а управляющие входы — к первому и второму знаковым выходам блока управления, 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

32 и 33, а вторые — с выходами триггера 45. Выход датчика 49 натяжения подключен ко второму входу регулятора 2 натяжения.

Датчик натяжения (фиг,2) содержит поворотный рычаг 50, взаимодействующий с лентой через обводной ролик

51 диафрагму 52, соединенную с рычагом, осветитель 53, фоторезистор

54, операционный усилитель 55, реДиафрагма закреплена на оси. Натяжение ленты в тракте определяется пружиной 57, один конец которой свя. зан с рычагом 50, а другой конец зафиксирован.

Устройство работает следующим образом.

Поддержание линейной скорости ленты на заданном уровне осуществляется за счет формирования гиперболической зависимости скорости вращения катушки <> от радиуса рулона R: ч ж Н °

1298726 4 время переходных процессов в счетчике, Числа, записанные в регистры, равны

Для и."эмерения величин, обратно пропорциональных радиусам рулонов, на принимающей и подающей бобинах

< используется косвенный способ, основанный на реализации соотношения

1 uJ

При этом величина, обратно пропорциональная радиусу .рулона, формируется следующим образом. С помощью счетчика 43 дешифратора 44 и триг- 15 гера 45 осуществляется преобразование импульсов датчика 40 в интервал времени. На выходах дешифратора 44 в моменты перехода счетчика 43 через нулевое и максимальное значения фор- 20 мируются сигналы "Начало периода" и

"Конец периода", по которым происходит опрокидывание триггера 45 и возврат его в исходное состояние. Для исключения ложных импульсов на выходах дешифратора в моменты перехода счетчика из одного состояния в другое сигналы дешифратора дополнительно стробируются импульсами датчика 40. Таким образом, на выходе 30 триггера 45 формируется сигнал, длительность которого равна

2-1 N . f

"ч "ч 35 где и — разрядность счетчика;

z V

-„ — = К 7 — частота импуль2фр ч сов на выходе частотного дат- 40 чика 40;

z — число импульсов на оборот датчика;

R — радиус следящего ролика 41. ч

Сигнал с выхода триггера 45 по- 45 дается на элементы И 34, 35, где он заполняется импульсами соответствующего частотного датчика 28, 29. По .окончании периода числа, соответствующие количеству импульсов, посту- 50 пивших в счетчики 36 и 37, переписываются в регистры 38 и 39. Обеспечение уверенной записи в промежуточных регистрах 38 и 39 достигается эа счет задержки импульсов, поступа- 55 ющих на синхронизирующие входы регистров, элементом 47 задержки. Время задержки при этом должно превышать

Т f

1/ М f r

Ф, (1 2 Y Ъ2 где f =г ь — частота импульсов

<>2 З соответственно на выходах датчиков

28 и 29 о, — угловая скорость вращения двигателей 24 и 25, г — число импульсов на оборот датчика, ы R г гч R÷ — коэффициент пропорциональности;

Ri

r -р- — относительные радиусы рулонов;

R — радиусы рулонов ленты на катушках 26 и 27;

R — максимальный радиус р,лона, Каждый цикл преобразований начинается с предварительного сброса счетчика 36 и 37, осуществляемого по сигналу "Начало цикла" и поступающего на элемент ИЛИ 46. Таким образом формируются коды чисел, обрат- но пропорциональные относительным радиусам рулонов r„ и r на принимающей и подающей катушках.

К ко N К гце к = — 11"— 1 — к-- коэффициент цро2 -1 порциональности, U, =U П =U„-Б — сигналы на выходах сумматоров

17 и 16," если перемотка ленты идет вправо, ° U — напряжение на выходе эаY датчика 4;

Движение ленты начинается при подаче сигнала "Пуск" блоком управления, В зависимости от сигналов направления движения ленты "Вправо" или "Влево" с помощью элементов И 5, 6 и ключей 7 и 8 на потенциометр 9 задатчика линейной скорости подается напряжение соответствующего знака.

На выходах цифроаналоговых преобразователей 18 и 19 формируются гиперболические напряжения:

129872б

U — напряжение на выходе регу F лятора 2 натяжения;

К„„„ — коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя. 5

При этом с помощью электропривода принимающей катушки (при движении вправо — зто электропривод 13) осуществляется регулирование угловой скорости двигателя 25 в соответствии 10 с изменяющимся радиусом рулона R., а электропривода 12 подающей катушки — натяжение ленты. Основным режимом работы электропривода принимающей катушки является двигательный, а подающей — тормозной.

В процессе перемотки ленты радиус рулона принимающей катушки увеличивается, что вызывает уменьшение числа N и соответствующее уменьшение 20

R выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 19, которое отрабатывается скоростным контуром, включающим регулятор 21 скорости, усилитель 23 мощности, двигатель 25, частотный датчик 29 и преобразователь

31 частоты в напряжение. На подающей катушке эа счет уменьшения радиуса рулона происходит соответствующее увеличение кода N на выходе 30 промежуточного регистра 38 и увеличение ее частоты вращения, Дополнительным сигналом, корректирующим разность линейных скоростей концов ленты на участке между катушками, является сигнал с выхода регулятора

2 натяжения.

В зависимости от натяжения ленты изменяется угол поворота рычага 50 и связанной с ним диафрагмы 52 (фиг. 2), что приводит к изменению уровня освещенности фоторезистора 54, включенного в плечо двигателя. Изменение коэффициента передачи делителя вызывает соответствующее изменение напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 55, включенного по схеме повторителя. При этом сигнал U< с выхода датчика натяжения пропорционален интегралу от разности линейных скоростей концов ленты, что определяет астатический закон регулирования по разности линейных скоростей ленты на участке между катушками, . 55

Сигнал рассогласования -U =-(U

3s

-U ) между заданием U с выхода задатчика натяжения 1 и обратной связью Б„ с выхода датчика 49 натяжения вызывает уменьшение сигнала U на с. выходе сумматора 16 при U c U u

Г 3rувеличение его при U U ° Тем сазг мым осуществляется изменение результирующего сигнала задания на линейную скорость„ поступающего на цифроаналоговый преобразователь 18, котоl рый затем преобразуется в величину, обратно пропорциональную текущему радиусу рулона подающей катушки 27 и отрабатывается электроприводом.

Сигнал обратной связи по частоте вращения двигателей формируется с помощью частотных датчиков 28 и 29 и преобразователей 30 и 31 частоты в напряжение. При этом амплитуда напряжения на выходе преобразователей определяется частотой поступления импульсов, а знак — каналом их прохождения.

Для определения радиусов рулонов при обоих направлениях вращения импульсы частотных датчиков объединяются элементами ИЛИ 32 и 33.

При реверсе направления движения ! ленты одновременно изменяется знак задания на линейную скорость и сигнала рассогласования по натяжению.

Зто достигается путем коммутации напряжений +Б, -U ключами 7, 8 и прямого Ц,е, и инвертированного — Пьг напряжений рассогласования по натяжению ключами 15 и 14.

При подаче питания на устройства на выходе дифференииатора 48 формируется одиночный импульс, который обнуляет счетчики 3б и 37 и устанавливает регистры 38 и 39 в состояния, соответствующие максимальному значению радиуса на падающей кассете и соответственно максимальному значению радиуса рулона на принимающей кассете. Формирование темпа разгона и торможения осуществляется с помощью фильтра, включающего резистор 10 и конденсатор 11.

Таким образом, изменение принципа с работы и введение новых элементов в предлагаемое устройство позволяет значительно улучшить весогабаритные показатели за счет отказа от громоздкой вакуумной системы и перехода на двухдвигательную систему лентопротяжного механизма, Несмотря на упрощение системы стабилизации линейной скорости, точность синхронизации линейных скоростей на участках между катушками

12987 повышается за счет введения корректирующих сигналов по натяжению ленты, Это одновременно повышает качество намотки, в результате чего увеличивается сохранность и долговечность ленты, Кроме того, изменение структуры контура стабилизации линейной скорости позволяет компенсировать влияние нелинейностей типа произведение на статические и динамические .юка- 10 затели контуров скорости и натяжения при изменении размеров рулонов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма, содержащее блок управления, соединенный тремя выходами с входами задатчика линейной скорости, частотный дат- 20 чик линейной скорости, связанный кинематически через следящий ролик с лентой, два электропривода катушек, каждый из которых содержит сумматор, цифроаналоговых преобразователь, последовательно включенные двухканальный частотный датчик и .преобразователь частоты в напряжение, последовательно соединенные регулятор скорости, усилитель мощности и электродвигатель катушки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения качества намотки ленты, в него введены задатчик и датчик натяжения, выходы кото- 35 . рых подключены к входам регулятора натяжения, дифференциатор, первый элемент ИЛИ и элемент задержки, последовательно включенные первый счетчик, дешифратор, первый и второй вы- 40 ходы которого подключены к входам триггера, а стробирующий вход дешифратора совместно с входом первого

26 8 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 ипромежуточный регистр, входы которого подключены к информационным входам цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с вторым входом регулятора скорости, а аналоговым входом — с выходом сумматора, первый вход сумматора соединен с выходом ключа, вторые входы сумматоров элект-. роприводов подключены к выходу задатчика линейной скорости, информационные входы ключей первого и второго электроприводов подключены соответственно к прямому и инверсному зыходам регулятора натяжения, управляющие входы — к первому и второму знаковым выходам блока управления, синхронизирующие входы промежуточных регистров соединены с выходом элемента задержки, а установочные входы промежуточных регистров, первого счетчика и первый вход первого элемента ИЛИ вЂ” 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 связанного с электродвигателем привода катушки, второй вход элемента И соединен с выходом триггера, первый вход регулятора скорости подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение.

1298726

Составитель Л.Птенцова

Техред N.Õoäàíè÷ 1 оРРектоР Е,Рошко

Редактор Н.Егорова

Заказ 888/50 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4