Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма

 

Изобретение относится к системам 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. Цель изобретения - повышение точности регулирования линейной скорости и качества намотки ленты. Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма содержит два привода 3 и 4 катушек, каждый из которых состоит из ключей 5 и 6, сумматоров 7 и 8, цифроаналоговых преобразователей 9 и 10, регуляторов 11 и 12 скорости, усилителей 13 и 14 мощности, электродвигателей 15 и 16, связанных кинематически с катушками 17 и 18 и частотными датчиками 19 и 20, с помощью которых, а также с помощью преобразователей 21 и 22 частоты в напряжение формируются отрицательные обратные связи по частоте вращения. Задание на скорость вращения формируется путем перемножения величин, пропорциональных линейной скорости и обратно пропорциональных радиусам рулонов подающей и приемной катушек. Формирование величины, обратно пропорциональной радиусу, осуществляется блоком 42 памяти. Распределение кодов осуществляется с помощью коммутаторов 25 и 26 в зависимости от направления движения ленты, которое контролируется триггерами 51 и 48. Устройство содержит также блок 1 управления, задатчик 2 линейной скорости, задатчик 53, датчик 31, регулятор 52 натяжения и цепи начальной установки (задатчик 43 начального радиуса, дифференциатор 45), сброса (элемент ИЛИ 44, формирователи 49 и 50), перезаписи информации (элемент ИЛИ 46, элемент задержки 47). 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (5114 С D 1 62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 43?28ч8/24-24 (22) 01.02.88 (46) 15.08.89. Бвл. № 30 (71) Ульяновский политехнический институт (72) В.M.Èâàíoâ, В.Ф.Ваничкин, В,Н.Дмитриев и А.Л.Кислицын (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 415645, кл. G 05 Р 13/62, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹ 689923, кл. В 65 Н 25/22, 1979.

Патент Великобритании № 1495107, кл. G 3 R, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1298726, кл, G 05 D 13/62, 1987 °

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ЛЕНТОПРОТЯЖНОГО МЕХАНИЗМА (57) Изобретение относится к системам 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. Цель изобретения — повышение точности регулирования линейной скорости и качества намотки ленты. Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма содержит два привода

3 и 4 катушек, каждый из которых со-

1501002 4 стоит из ключей 5 и 6, сумматоров 7 и 8, цифроаналоговых преобразователей 9 и 10, регуляторов 11 и 12 скорости, усилителей 13 и 14 мощности, электродвигателей 15 и 16, связанных кинематически с катушками 17 и 18 и частотными датчиками 19 и 20, с помощью которых, а также с помощью преобразователей 21 и 22 частоты 10 в напряжение формируются отрицательные обратные связи по частоте вращения. Задание на скорость вращения формируется путем перемножения величин, пропорциональных линейной ско- 15 рости и обратно пропорциональных радиусам рулонов подающей и приемной Изобретение относится к системам стабилизации линейной скорости и натяжения ленточных материалов и может 25 быть использовано, например, в устройствах записи и воспроизведения информации на магнитной ленте, намоточных станках, линиях по производству полимерных материалов. 30

Цель изобретения — повышение точ.— ности регулирования линейной скорости и качества намотки ленты.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит последрвательне включенные блок 1 управления и задатчик 2 линейной скорости, выход которого подключен к электроприводам.

3, 4 катушек, состоящих соответствен 40 но из последовательно соединенных ключей. 5 и 6, сумматоров 7 и 8, циф" роаналоговых преобразователей 9 и

10, регуляторов 11, 12 скорости, усилителей 13, 14 мощности, электродвигателеЛ 15 и 16, связанных кинематически с катушками 17 и 18 и двухканальными частотными датчиками 19 и 20, два выхода каждого из которых подключены через преобразователи 21, 22 частоты в напряжение к вторым входам регуляторов ll, 12 скорости, промежуточных регистров 23 и 24, коммутаторов 25 и 26, устройство содержит также частотные датчики 27, 28 линейной скорости, кинематически связанные через следящие ролики 29 с лентой 30, датчик 31 натяжения, взаимодействующий с .лентой через повокатушек. Формирование величины, обратно пропорциональной радиусу, осуществляется блоком 42 памяти. Распределение кодов осуществляется с помощью коммутаторов 25 и 26 в зависимости от направления движения ленты, которое контролируется трйггерами 51 и 48.

Устройство содержит также блок 1 управления, задатчик 2 линейной скорости, задатчик 53, датчик 31, регулятор

52 натяжения и цепи начальной установки задатчик 43 начального радиуса, дифференциатор 45), сброса (элемент

ИЛИ 44, формирователи 49 и 50), перезаписи информации (элемент ИЛИ 46, элемент задержки 47). 1 ил. ротный рычаг 3?, и обводные роли.си

33, последовательно включенные первый элемент ИЛИ 34, первый счетчик

35, дешифратор 36, первый триггер

37, выход которого подключен к первым входам элементов И 38„ 39„ соединенных вторыми входами с первыми выходами частотных,. атчиков 19 и 20,. а выходами — с входами элемента ИЛИ 40,. второй счетчик 41, соединенный с адресными входами блока 42 памя- ти, причем вторые информационные входы счетчика 41 подключены к задатчику 43 начального радиуса, первый и третий выходы блока I определяющие признак направления движения, подключены к управляющим входам ключей 5 и б соответственно, выход задатчика

2 соединен с входами сумматоров 7 и

8 ° Устройство содержит также элемент ИЛИ 44, выход которого подключен к входу сброса счетчика 35, а

1 первый вход — к выходу дифференциатора 45, соединенного также с тактовым входом счетчика 41, а через элемент

ИЛИ 46, элемент 47 задержки — с синхронизирующими входами регистров 23, 24, а также входом сброса триггера

48. Второй и третий цходы элемента

ИЛИ 44 подключены соответственно через формирователи 49, 50 импульсов к прямому и инверсному выходам триггера 51, установочные входы которого соединены с выходами датчиков 27, 28, а прямой выход дополнительно подключен к информационному входу триггера 48, соединенного тактирующим вхо5 150 дом совместно с вторыми входами элемента KI!1 46 и триггера 37 с вторым выходом дешифратора 36, первый выход которого подключен к первому входу триггера 37 и установочному входу счетчика 41. Выходы счетчика 41 и блока 42 памяти подключены соответственно к первому и вторым информационным входам коммутаторов 25 и 26, управляющие входы каждого из которых подключены к противоположным выходам триггера 48. Выход датчика 31 натяжения соединен с вторым входом регулятора 52 натяжения, первый вход которого подключен к выходу задатчика 53 натяжения, а прямой и инверсный вы>ходы — соответственно к информационным входам ключей 5 и 6.

Устройство работает следующим образом.

Стабилизация линейной скорости ленты осуществляется за счет формирования гиперболической зависимости скорости вращения катушек а от радиуса рулона R

N ч! у

Для реализации д=нной зависимости формируется величина, обратно пропорциональная радиусу рулона приемной катушки

Таким образом, использование двух пар датчиков позволяет формирочать

55 величину, обратно пропорциональную радиусу рулона относительно только принимающей катушки. Это исключает влияние упругого звена (поворотного

1 И

Формирование этой величины производится с использованием одной из пар частотных датчиков. Работающая пара частотных датчиков 19, 27 или 20, 28 определяется направлением движения ленты, что достигается выбором противоположных каналов формирования импульсов для каждой из пар датчиков.

Прн движении вправо это датчики 19, 27. С помощью счетчика 35, дешифратора 36 и триггера 37 импульсы датчика преобразуются в интервал времени. На выходах дешифратора 36 в моменты перехода счетчика 35 через нулевое и максимальное значения формируются сигналы "Начало периода" и ВКонец периода, по которым происходит опрокидывание триггера 37 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 стро1 002 .> бируI>>Tcя входными импульсами счетчи ка 35. Таким образом, на выходе триггера 37 формируется сигнал, длительность которого равна где N — коэффициент деления счетчика;

10 Г„ — частота импульсов на выходе датчика линейной ск рости.

Сигнал с вь>хода триггера 37 поступает на элементы И 38, 39, где он за--полняется импульсами соответству1ощего

)5 частотного датчика 19, 20. В конце периода счетчик 41 накапливает число

fw

N =Т f = N --- = ---- >

"пр " f

v и!>

20 где f — частота импульсов на выхо(d де частотного датчика угловой скорости (для рассматриваемого случая это датчик

19);

25 коэффициент пропорциональности;

r — относительный радиус рулоп на приемной катушки.

Каждый цикл преобразований начина3р ется с предварительного сброса счет,:чика 35, осуществляемого по сигналу н н

"Начало цикла, При реверсе ленты до тех пор, пока скорость не перейдет через нуль, работает одна из пар датчиков, например 19, 27, и лишь в момент смены направления движения в работу вступает вторая пара датчиков 20, 28„ Направление движения контролируется триг40 гером 51.

Для исключения неопределенности при смене направления движения-ленты счетчик 35 сбрасывается в исходное состояние. Это осуществляется .с помо45 щью формирователей 49, 50, формирующих короткие импульсы при каждом опрокидывании триггера 51. По сигналу

"Конец цикла" состояние триггера перезаписывается в триггер 48, который

gp коммутирует каналы поступления данных через коммутаторы 25, 26 в регистры 23, 24.

1501002 рычага 32 с пружиной) на точность измерения данной величины..

Линейная скорость выброса ленты с подающей катушки принципиально не может быть измерена точно. Учитывая

1 что общий объем рулона есть величина постоянная, величину, обратно пропорциональную радиусу рулона подающей катушки, вычисляют косвенно с использованием следующего соотношения:

1)RJð под где R,,R, „ — соответственно максимакс ми н мальный и минимальный радиусы исходного рулона.

Данная функциональная зависимость реализуется табличным способом с помощью блока 42 памяти. При этом в качестве адреса используется код счетчика 41, а код, пропорциональный

1/Р„ „, формируется на шине данных.

Информация о величинах 1/Кп и 1/Рп„ перезаписывается в регистры 23, 24 по сигналу ",Конец цикла".. Обеспечение уверенной записи в промежуточные регистры достигается задержкой им— пульсов, поступающих на синхронизирующие входы регистров, элементом

47.

Движение ленты начинается при подаче сигнала ".Пуск" блоком 1 управления. В зависимости от сигналов направления движения "Вправо" или "Влево",на выходе задатчика 2 формируется напряжение соответствующего знака. 11ри этом с помощью электропривода 3 приемной катушки осуществляется стабилизация линейной скорости ленты, а с помощью электропривода 4 подающ и катушки — натяжение ленты, В процессе перемотки ленты радиус рулона приемной катушки увеличивается, что вызывает уменьшение числа N и соответствующее уменьше"ю ние выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 9. Данное напряжение обрабатывается скоростным контуром, включающим регулятор 11, усилитель 13, двигатель 15, датчик

19 и преобразователь 21. На подающей катушке за счет уменьшения радиуса рулона происходит соответствующее увеличение кода N на вы"пр

Ходе промежуточного регистра.и увеличение частоты ее вращения. Дополнительным сигналом, корректирующим

5 разность линейных скоростей научастке между катушками, является сигнал с выхода регулятора 52. При этом сигнал с выхода датчика 31, связанного с лентой через поворотный рычаг

32, пропорционален интегралу от разности линейных скоростей концов ленты, что определяет астатический закон регулирования по разности линейных скоростей на участке между катушка15 мне

Сигнал рассогласования между заданием с выхода задатчика 53 и обратной связью с выхода датчика 31 вызывает уменьшение или увеличение сигнала на выходе сумматора 8, Тем самым осуществляется изменение результирующего сигнала задания на линейную скорость, поступающего на преобразователь 10, который затем преобразуется

25 в сигнал задания частоты вращения подающей катушки 18 и отрабатывается электроприводом.

Сигнал обратной связи по частоте вращения двигателей формируется с помощью частотных датчиков 19, 20 и преобразователей 21, 22. При этом амплитуда напряжения на выходе преобразователей определяется частотой поступления импульсов, а знак — каналом их прохождения.

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

40 Сохранение отрицательной обратной ! связи по натяжению достигается за счет коммутации прямого и инвертированного напряжений регулятора 52 ключами 5, б.

При подаче питания на устройство на выходе дифференциатора 45 формируется одиночный импульс, по которому обнуляется счетчик 35, через элемент

ИЛИ 44 счетчик 41 устанавливается в состояние, соответствующее.минимальному радиусу рулона на принимающей катушке, а триггер 48 — в состояние, соответствующее движению вправо, и информация счетчика 41 и блока 42 памяти перезаписывается соответственно в регистры 23 и 24.

Таким образом, технические решения позволяют повысить качество намотки, в результате чего увеличива1501002

l0 ются сбхранность и долговечность ленты, надежность записи и воспроизведения информации с магнитного носителя.

Формул а изобретения

Устройство для регулирования скорости лентопротяжного механизма, содержащее блок управления, у которорого первый, второй и третий выходы соединены с соответствующими входами задатчика линейной скорости, частотный датчик линейной скорости первой катушки, кинематически связанный через следящий ролик с лентой, регулsrсор натяжения, подключенный первым и вторым входами к выходам соответственно задатчика и датчика натяже- 20 ния, послецовательно соединенные первый счетчик и дешифратор, стробирующий вход которого подключен к входу счетчика, а первый и второй выходы— к соответствующим входам первого триг-25 гера, соединенного выходом с первыми входами первого и второго элементов

И, второй счетчик, три элемента ИЛИ, элемент задержки, дифференциатор.н два электропривода.катушек, каждый 30 из которых содержит последовательно соединенные ключ, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, регулятор скорости, усилитель мощности и электродвигатель катушки, а также двухканальный частотный датчик, кинематически связанный с электродвигателем катушки и подключенный первым и вторым выходами к соответствующим входам преобразователя частоты в на- 40 пряжение, соединенного выходом с вторым входом регулятора скорости, и промежуточный регистр, подключенный

paspsrprrbrrm выходами к информационным входам цифроанапогового преобразова- 4 теля, причем информационные входы ключей первого и второго электроприводов катушек соединены соответственно с. прямым и инверсным выходами регулятора, а управляющие входы — соответственно с первым и вторым знаковыми выходами блока управления, синхронизирующие входы промежуточных регистров — с выходом элемента задержки, вторые входы сумматоров — с выхо55 дом задатчика линейной скорости, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це. лью повышения точности регулирования линейной скорости, в устройство введены задатчик начального зна к.ния радиуса, второй и третий трип еры, четвертый элемент 1ШИ, два формирователя импульсов, блок памяти и частотный датчик линейной скорости второй катушки, кинематически связанньп через дополнительный следящий ролик с лентой, а каждый из электроприводов катушек дополнен коммутатором, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами промежуточного регистра, первые информационные входы коммутаторов соединены с выходами второго счетчика, подключенного информационными входами к соответствующим выходам задатчика, вторые информационные входы коммутаторов — с соответствующими выходами блока памяти, подключенного адресными входами к соответствую-. щим выходам второго счетчика, первый и второй управляющие входы первого коммутатора — соответственно с первым и вторым выходами второго триггера, а первый и второй управляющие входы второго коммутатора — соответственно с вторым и первым выходами этого триггера, вход сброса которого объединен с тактовым входом второго счетчика, с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ и соединен с выходом дифференциатора, вход синхронизации второго триггера подключен к первому выходу дешифратора и второму входу четвертого элемента

ИЛИ, подключенного выходом к входу элемента задержки, информационный вход второго триггера подключен к первому выходу третьего триггера и входу первого формирователя импульсов, соединенного выходом с вторым входом третьего элемента ИЛИ подключенного выходом к входу сброса первого счетчика, а третьим входом - к выходу второго формирователя импульсов, соединенного входом с вторым выходом третьего триггера, первый вход которого подключен к первому входу пер вого элемента ИЛИ и выходу частотного датчика линейной скорости первой катушки, а второй вход — к выходу частотного датчика линейной скорости второй катушки и второму входу первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу первого счетчика, выход .второго элемента ИЛИ соединен с входом второго счетчика, подключенного входом сброса к второму выходу дешиф1501002

Составитель В.Прямицын

Ъ

Редактор А.Маковская ТехредМ.Ходанич Корректор T,Ïàëèé

Заказ 4865/42 . Тирам 788 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ао изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Уагород, ул. Гагарина,101 ратора, а первый н второй входы второго элемента ИЛИ вЂ” с выходами соответственно первого н второго элементов И, вторые входы которых подклю5

12 чены к первым выходам двухканальных частотных датчиков электропрнвода соответственно первой н второй катушек.