Устройство регулирования частоты вращения магнитных дисков

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»330372

* з г (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)» »«o 25. 02. 80 (21) 2925267/18-10 (51)M. Кл.

G 11 В 25/04 с присоединением заявки,ле (23) Приоритет

3Ьеударотаенны11 комитет

СССР по делам нэаоретеннй н открытнй

Опубликовано 23.05 82 Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.82 (53) УДК 534

852(088.8) С.О ° Геворкян, А.И. Денисов, В. А. Межерицкий, В.п. Савчук и В. М. Зволинский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ ру (23.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам магнитной записи, обеспечивающим постояннуй. относительную скорость между носителем информации и магнитной головкой, и может быть использовано в аппаратуре магнитной записи на дисках.

Известно устройство записи сигнала на видеодиск, содержащее привод вращения видеодиска, тахогенератор, усилитель, соединенный с электродвигателем, компаратор фаз и генератор опорного сигнала ti l.

Недостатком этого устройства явля. ется низкая точность стабилизации ч частоты вращения магнитных дисков, связанная с тем, что для повышения точности поддержания заданной скорости необходимо уменьшать зону нечувствительности устройства выделения ошибки, которым в данном случае является компаратор фаэ. Для этого необходимо увеличить значение частот которые подаются на входы компаратора фаэ.

Однако повышение указанных час-, тот ограничено снижением устойчивости работы электропривода при воздействии внешних возмущений.. Это обусловлено тем, что рабочая зона компаратора фаз принципиально ограничена одним периодом частоты опорного генератора.

Известно также устройство для регулирования частоты вращения магнитных дисков, содержащее опорный генератор, датчик частоты вращения, установленный на одном валу с двигателем и магнитными дисками и присоединенный к одному входу фазового дискриминатора, второй вход которого присоединен к одному выходу опорного генератора, преобразо-.

20 ватель частоты, подключенныи к электродвигателю,а вход усилителя мощности присоединен к опорному генерато3 9303

Недостатком этого устройства является недостаточная стабильность частоты вращения магнитных дисков.

Цель изобретения, повышение стабильности частоты вращения магнитных дисков.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее опорное устройство для регулирования частоты вращения магнитных дисков, содержащее о ! установленный на одном валу с электродвигателем и магнитными дисками датчик частоты вращения, соединенный с одним входом фазового дискри" минатора, генератор -опорной частоты, один выход которого подсоединен к второму входу фазового дискриминатора, а второй выход - к первому входу преобразователя частоты, выход- которого соединен с электродвигателем, введены сумматор, фильтр низкой частоты, регулятор напряжения и датчик тока в виде потенциометра, подключенный нерегулируемыми выводами между выходом регулятора напряжения и входом преобразователя частоты, а регулируемым выводом - с входом фильтра низкой частоты, выход которого подсоединен к одному из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора, причем выход сумматора подсоединен к входу регулятора напряжения.

На чертеже показана блок"схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1. опорной частоты с двумя выходами, выполненный по схеме мультивибра. тора с кварцевой стабилизацией частоты на логических элемента 2И-НЕ;

40 датчик 2 частоты вращения, представляющий собой импульсный индукционный датчик, выполненный в виде неподвижной магнитной голо ки и жестко укрепленный на одном валу с электродвигателем 3 и магнитными дисками

4 зубчатого колеса из магнитомягкого материала, выход которого присоединен. к одному входу фазового дискриминатора 5, состоящего из

R-S-триггера, двух i-К-триггеров со счетными и установочными входами, входной и выходной логики и фильтра нижних частот, второй вход фазового дискриминатора 5 присоединен к первому выходу генератора 1 опорной частоты, преобразователь 6 частоты, представляющий .собой статический

72 4 преобразователь частоты, состоящий из трехфазного мостового транзисторного инвертора, формирователя импульсов управления ключами инвертора и согласующего усилителя мощности с трансформаторным выходом, один вход преобразователя частоты 6 подключен к второму выходу генератора

1 опорной частоты, сумматор 7 на операционном усилителе с дифференциальными входами, к одному входу которого подсоединен выход фазового дискрииинатора 5; а к второму - выход фильтра 8 нижних частот, который выполнен в виде активного

К-C-фильтра на операционных усилителях> вход которого соединен с выходом датчика 9 тока на прецизионном низкоомном потенциометре, причем выход сумматора 7 последовательно через регулятор 10 напряжения, состоящий из управляемого выпрямителя на тиристорах с фильтром и схемы управления, и датчик тока 9 присоединен к второму входу усилителя мощности 6.

Устройство работает следующим образом.

Электродвигатель 3 приводит во вращение магнитные диски 4, расположенные на одном валу с датчиком

2 скорости. Электродвигатель 3 является синхронным и питается от преобразователя 6 частоты, выходная частота которого задается частотой сигнала на втором выходе генератора

1 опорной частоты. Датчик 2 частоты вращения вырабатывает сигнал с частотой, пропорциональной скорости вращения магнитных дисков 4.

Сигнал с датчика 2 частоты вращения и сигнал с опорного генератора 1 подается на фазовый дискриминатор 5, сигнал на выходе которого пропорционален фазовому сдвигу. между сигналами опорного генератора 1 и датчика

2 частоты вращения.

Так как скорость вращения поля статора электродвигателя 3 пропорциональна частоте генератора 1 опорной частоты, а частота сигнала, датчика 2 частоты вращения пропорциональна скорости вращения ротора электродвигателя, то сигнал на выходе фазового дискриминатора 5 пропорционален фазовому сдвигу между полем статора и ротором электродвигателя

3. Сигнал фазового дискриминатора

5 подается на сумматор 7.

930372 б

Сигнал датчика 9 тока содержит составляющую, пропорциональную фазовому сдвигу между полем ротора и статора (полезный сигнал), и пульсации, возникающие за счет переходных процессов при переключении ключей в автономном инверторе (сигнал помехи). -Сигнал датчика, 9 тока подается на сумматор 7 через фильтр нижних частот, где происходит частичное ослабление сигнала помехи.

Ток в датчике 9 соответствует току статора электродвигателя 3.

Скорость двигателя 3 остается постоянной, если соблюдается баланс моментов, подводимых к двигателю: электромагнитного и момента нагрузки. Она изменяется при нарушении этого баланса.

Электромагнитный момент пропорцио. нален углу фаз между полем статора и полем ротора (угол нагрузки), а также току и напряжению в цепи статора.

Изменение момента нагрузки при условии постоянства скорости синхронного двигателя вызывает изменение электромагнитного момента..путем изменения угла нагрузки и тока в питающей сети, а следовательно и тока датчика

Точность измерения отклонения тока технически намного ниже, чем точность измерения отклонения раз-. ности фаз между полями статора и ротора. Исходя из этого условия можно оценить целесообразность применения обратных связей по току или по углу в зависимости от величины отклонения момента нагрузки и стабильности ско-,, рости, При сравнительно больших отклонениях момента нагрузки и малом коэффициенте стабилизации скорости целесообразно применять обратную связь по току, при малых изменениях момента нагрузки и большом коэффициенте стабилизации скорости — обратную связь по углу, а если требуется большой коэффициент стабилизации скорости и присутствуют большие изменения магнитного момента, то целесообразно применение комбинированного управления и по току и по углу, что и сделано в предлагаемом устройстве.

В сумматоре 7 происходит сложение выходных сигналов фазового дискриминатора 5 и фильтра 8 нижних частот. Как сигнал фазового дискриминатора, так и полезная составляющая сигнала с фильтра 8 нижних частот пропорциональны фазовому сдвигу полей ротора и статора электродвигателя 3 (т.е. углу "качаний" ротора электродвигателя 3), следовательно, они синфазны и в сумматоре

7 складываются, тогда как сигнал помехи не увеличивается. Таким об1о разом, на выходе сумматора 7 происходит относительное ослабление сигнала помехи, или увеличение отношения сигнал/шум.

Сигнал с выхода сумматора 7 с повышенным значением отношения сигналу шум подается на регулятор 10 напряжения, который в соответствии с указанным сигналом сумматора 7 регулирует напряжение питания на преобраzp зователе 6 частоты, обеспечивая более точную стабилизацию частоты вращения электродвигателя 3 и магнитных дисков

При значительных возмущениях со

25 стороны нагрузки или питающей сети, когда фазовый дискриминатор 5 выходит за свою рабочую зону, полезный сигнал датчика 9 тока приобретает значительную величину и, управляя через фильтр 8 нижних частот и сумматор 7, регулятором 10 напряжения устанавливает ротор электродвигателя

3 относительно его статора таким образом, что фазовый дискриминатор вновь входит в рабочую зону.

Таким образом, наряду с улучшением точности стабилизации частоты вращения магнитных дисков происходит увеличение устойчивости . работы все4р го предлагаемого устройства.

Благодаря введению сумматора, регулятора напряжения, фильтра нижних частот, датчика тока и соответствую" .щих связей между ними повышается

4 точность регулирования частоты вращения магнитных дисков, что особенно ценно в случаях поступления значитель. ных возмущений на диски.

Устройство особенно эффективно, когда оно применено в аппаратуре маг50 нитной записи, осуществляющей частотный анализ сигналлограмм.

Изменение частоты вращения магнит" ных дисков влечет за собой появление паразитной частотной и фазовой моду55 ляции. т.е. временную ошибку воспроизводимого сигнала.

Для компенсации временной ошибки применяются цифровые электронные кома..

930372 пенсаторы, объем памяти, габариты и стоимость которых зависят от величины временной ошибки на их входе.

Таким образом, предлагаемое уст-. ройство, повышая стабильность частоты вращения носителя, существенНо уменьшает временную ошибку на входе электронного компенсатора, что приводит к уменьшению его объема памяти, габаритов и стоимости.

Формула изобретения

Устройство для регулирования час. тоты вращения магнитных дисков, соДержащее установленный на одном валу с электродвигателем и марнитными дисками датчик частоты вращения, соединенный с одним входом фазово. го дискриминатора, генератор опорной частоты один выход которого подсоединен к второму входу фазового дискриминатора, а второй выход - к первому входу преобразователя частоты, выход которого соединен с электродвигателем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения стабильности частоты вращения магнитных дисков, в него введены сумматор, фильтр яизкой частоты, регулятор напряжения и датчик тока в виде потенциометра, подключенный нерегулируемыми выводами между выходом

1р регулятора напряжения и входом преобразователя частоты, а регулируемым выводом ; c входом фильтра низкой чаСтоты, выход которого подсоединен к одному из входов сумматора, О второй вход которого соединен с выхо. дом Фазового дискриминатора, причем выход сумматора подсоединен к входу регулятора напряжения.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 40229б8, кл. 358-128, 10.05.77

2, Патент Японии и 51-47528»

25 кл 102 E 25, 15.12.76 (прототип) 930372

Составитель Н, Балбашова

Редактор А. Козориз Техред И. Гайду Корректор Д. Бокшан

Заказ 3 1/ Тираж 2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,