Устройство для стабилизации частоты вращения ведущего вала лентопротяжного механизма магнитофона

 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к технике магнитной записи. Цель изобретения - повышение точности стабилизации частоты вращения ведущего вала за счет повышения коэффициента передачи разомкнутого устройства при сохранении запаса устойчивости. Устройство содержит последовательно соединенные частотный дискриминатор, усилитель-преобразователь, усилитель мощности и электродвигатель, ротор которого кинематически связан с ведущим валом и измерителем частоты вращения, при этом усилитель-ограничитель, два нелинейных элемента, первый и второй аттенюаторы и компаратор обеспечивают увеличение коэффициента передачи при сохранении устойчивости. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 11 В 15/43

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБPЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4450490/24-10 (22) 29.06.88 (46) 15.12.90. Бюл. М 46 (72) В.С. Юрасов (53) 621.317.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР (Ф 669398, кл. G 11 В 15/18, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ,ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВЕДУЩЕГО ВАЛА

ЛЕНТОПРОТЯЖНОГО МЕХАНИЗМА МАГНИТОФОНА (57) Изобретение относится к приборостроению, в частности к технике магнитной записи. Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к приборостроению, в частности к магнитной записи, и может быть использовано в системах автоматического регулирования частоты вращения ведущего вала, а следовательно, и скорости перемещения носителя записи в магнитофонах.

Цель изобретения — повышение точности регулирования частоты вращения вала лентопротяжного механизма магнитофона.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы устройства; на фиг. 3— алгоритмическая (структурная) схема устройства, Где УУ1(Р)=К! /(Т!р+1); W2(P)=K2/Т2р+1); Из(Р)=Кз/(Тзр+1) х (T4p+1)

УУ4(Р)=К4/(Тзр+ 1);

УУБ(Р)=КБ — передаточные функции соответственно частотного дискриминатора, . усилителя-преобразователя и усилителя мощности, электродвигателя по управляюЫ2 1614032 А1 точности стабилизации частоты вращения ведущего вала эа счет повышения коэффициента передачи разомкнутого устройства при сохранении запаса устойчивости. Устройство содержит последовательно соединенные частотный дискриминатор, усилитель-преобразователь, усилитель мощности и электродвигатель, ротор которого кинематлчегхи связан с ведущим валом и измерителем частоты вращения, при этом усилитель-ограничитель, два нелинейных элемента, первый и второй аттен оаторы и компаратор обеспечивают увеличение коэффициента передачи при сохране, нии устойчивости. 3 ил. щему и возмущающему воздействиям, измерителя частоты вращения;

К;, К2, Кз, К4 и К5 — коэффициенты передачи;

Т1, Т2. Тз и Т4 — постоянные времени;

fo(P). э(Р). Qcp) W (p) M(p) и Ч(р) — изображения по Лапласу задают .Го воздействия, сигнала обратной связи, ошибки, регулируемой величины, возмущающих воздействий по моменту нагрузки и напряжению питания соответственно.

Устройство состоит иэ источника 1 питания, частотного дискриминатора 2, усилителя-преобразователя 3, усилителя 4 мощности, электродвигателя 5, ротор которого кинематически связан с ведущим валом 6 и измерителем 7 часто-ы вращения, усилителя-ограничителя 8, дифференцирующей цепи 9, первого 10 и второго 11 нелинейных элементов, первого 12 и второго 13 аттенюаторов и компаратора 14.

Устройство аппаратурно может быть реализовано, например, следующим образом: источник 1 питания постоянного тока (авто1614032 4

\ для вынужденной (установившейся) составляющей ошибки регулирования;

g K4K5M QK5 V

1+К 1+К (2) 10 (3) Тз » Т1 » 12 » Т4

4 — âZ, 40

50 д ) УРН

Номный или сетевой), частотный дискрими

Натор 2, усилитель-преобразователь 3, уси питель-ограничитель 8 и компаратор 14 (на основе операционных усилителей с дифференциальными входами), усилитель 4 мощности (на транзисторах), электродвигатель 5 постоянного тока с возбуждением магнитов, измеритель 7 частоты вращения (индукционного или фотоэлектрического типа), дифференцирующая цепь 9 (резистивно-ем-! костная), первый 10 и второй 11 нелинейные элементы (на диодах), первый 12 и второй 13 аттенюаторы (на резисторах).

Устройство работает следующим обра;зом.

В установившемся режиме ротор элект родвигателя 5 вращается с номинальной (требуемой) частотой, поскольку ко входу электродвигателя 5 с выхода усилителя 4 мощности прикладывается номинальное, управляющее напряжение, Кинематически связанные с ротором электродвигателя 5 ведущий вал 6 и измеритель 7 частоты вращения также вращаются с номинальными частотами.

При изменении момента нагрузки на ве;дущем валу 6 и напряжения источника 1, питания от их номинальных значений изменяются соответственно и частоты вращения ,ведущего вала 6 и измерителя 7 частоты

;вращения, а следовательно, и частота на\ пряжения на его выходе. Частотным диск, риминатором 2 формируется сигнал ошибки, величина которого пропорциональна отклонению частоты вращения ведущего вала 6 от номинального значения. Сформи, рованный сигнал ошибки корректируется и усиливается по напряжению усилителемпреобразователем 3, а по мощности — усилителем 4 мощности и прикладывается к входу электродвигателя 5 таким образом, чтобы скомпенсировать действие возмущающих воздействий с точностью до величины установившейся ошибки.

В соответствии с алгоритмической схемой (фиг. 3) изображения по Лапласу ошибка О(Р) Регулирования имеет вид: г4- -,< W(p)=W1(p)4 W2(p); W3(p); W5(p) передаточная функция разомкнутого устройства стабили".ации.

При постоянных по величине отклонениях момента М: нагрузки и напряжения U питания иэ формулы (1) получим выражение где Кр = К1, К2, Кз, К5 коэффициент передачи разомкнутого устройства.

Для устройства управления частотой вращения ведущего вала лентопротяжного механизма магнитофона (ЛПМ) справедливо неравенство где Т1, Т2, Тз и T< — постоянные времени соответственно частотного дискриминатора, усилителя-преобразователя с усилителем мощности и электродвигателя (электромеханическая и электромагнитная).

Как следует из выражения (2), величина установившейся ошибки тем меньше, чем больше Êp. Исходя из условия устойчивости устройства с учетом неравенства (3), предельное значение Кр не может быть принято больше l/T1. Значение постоянной времени

Т1 выбирают исходя из соображений допустимых пульсаций сигнала ошибки, снимаемого с выхода частотного дискриминатора 2.

Поэтому, чем выше частота выходного напряжения измерителя 7 частоты вращения, тем меньше постоянная времени Т1 и, как следствие, больше Êp. Частота выходного напряжения (Гц) измерителя 7 индукционного или фотоэлектрического типа определяется соотношением где в и Z — частота вращения (с 1) и число зубьев (отверстий) ротора измерителя 7 cgответственно.

Повышение точности осуществляется за счет увеличения коэффициента передачи разомкнутого устройства без уменьшения запасов устойчивости по модулю и фазе, поскольку на выходе компаратора 14 повышается частота следования импульсов при их постоянной длительности и амплитуде, в результате чего постоянная времени Т1 может быть уменьшена в 2 раза и, следовательно, коэффициент К> передачи разомкнутого устройства может быть увеличен в 2 раза.

На вход усилителя-ограничителя 8 подается сигнал с выхода измерителя 7 частоты вращения (фиг. 2а). Этот сигнал усиливается и ограничивается по амплитуде усилителемограничителем 8 (фиг. 2б), дифференцирует ся по времени дифференцирующей цепью 9

1614032 (фиг. 2в) и подается на входы первого 10 и второго 11 нелинейных элементов.

Нелинейные элементы 10 и 11 селектируют разнополярные продифференцированные импульсы и подают, например, положительные импульсы на неинвертирующий вход компаратора 14, а отрицательные импульсы — на инвертирующий его вход (фиг. 2г и фиг. 2д). На эти же входы компаратора 14 с выходов первого 12 и второго 13 аттенюаторов подаются напряжения Uo> и

Um смещения, величина которых удовлетворяет условию (Uoi-Um)«1, что позволяет исключить ложное срабатывание компаратора 14 от помех на его входах и установить необходимую полярность и длительность импульсов на его выходе (фиг. 2.е).

Таким образом, на выходе компаратора

14 формируется последовательность прямоугольных импульсов заданной полярности и постоянной длительности и амплитуды во всем диапазоне входных частот.

С выхода компаратора 14 последовательность прямоугольных импульсов постоянной длительности и амплитуды подается на вход частотного дискриминатора 2, обеспечивая работу устройства для стабилизации частоты вращения ведущего вала лентопротяжного механизма как в установившемся. так и в переходных режимах работы.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации частоты вращения ведущего вала лентопротяжного

5 механизма магнитофона, содержащее источник питания и последовательно соединенные частотный дискриминатор, усилитель-преобразователь, усилитель мощности и электродвигатель, ротор которо10 го кинематически связан с ведущим валом и измерителем частоты вращения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации частоты вращения ведущего вала, в него введены усилитель-ограничитель

15 и дифференцирующая цепь, включенные последовательно, первый и второй нелинейные элементы, первый и второй аттенюаторы, а также компаратор, первый вход которого подключен к выходам первого ат20 тенюатора и первого нелинейного элемента. второй вход — к выходам второго аттенюатора и второго нелинейного эле-. мента, а входы первого и второго аттенюаторов подключены к выходу источника

25 питания, входы первого и второго нелинейных элементов — к выходу дифференцирующей цепи, причем выход компаратора соединен с входом частотного дискриминатора, а вход усилителя-ограничителя — с вы30 ходом измерителя частоты вращения. 1614032

Составитель С.Ботуз

Техред M.Ìoðãåíòàë

Редактор A.Ðåâèí

Корректор О.Кравцова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

3а.,аз 3894 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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