Принципиальная схема узла воспроизведения

Принципиальная схема узла воспроизведения с таким частотным демодулятором приведена на рис. 54, а. Сигнал с головки воспроизведения усиливается двумя каскадами усиления (Л1) и поступает на ограничитель (Л2). Получающиеся в результате ограничения прямоугольные импульсы с частотой записанного сигнала проходят через диодный интегратор (Лг), на выходе которого получается йнфранизкочастотное напряжение, амплитуда которого пропорциональна частоте повторения импульсов на его входе при условии, что импульсы прямоугольны и амплитуда их постоянна.

поступает через низкочастотный фильтр и выходное устройство (Л4) на выход узла воспроизведения. Установка нуля на выходе узла воспроизведения при начальной частоте f0 производится при помощи потенциометра R23, а величина выходного напряжения может устанавливаться изменением сопротивления Rq или емкости С8. Схема позволяет воспроизводить постоянную составляющую входного сигнала, что является, безусловно, ее преимуществом.

В принципиальной схеме узла воспроизведения с частотным демодулятором первого типа (рассматривается схема с применением транзисторов) сигнал с головки воспроизведения усиливается и ограничивается аналогично, как и в предыдущем случае Т1 — Т7) (рис. 54, б), после чего он подается на вход дифференцирующей цепочки. Полученные в результате дифференцирования импульсы служат для запуска мультивибратора с одним устойчивым состоянием (Г8, Г9), на выходе которого получается последовательность импульсов, имеющих одинаковые амплитуду и длительность, но различную в зависимости от значения несущей частоты скважность. После усреднения этих импульсов с помощью фильтра получается напряжение, идентичное напряжению на входе узла записи. Выходное устройство T11, Т12 обеспечивает низкое выходное сопротивление узла воспроизведения.

Приведенная схема воспроизводит инфранизкочастотный диапазон без постоянной составляющей. При необходимости воспроизведения частотного диапазона от нуля нужно видоизменять лишь выходное устройство схемы, использовав усилитель постоянного тока либо катодный или эмиттерный повторители.

В блоках запаздывания с применением магнитной записи величина тшемени запаздывания зависит как от количества ленты.

находящейся между головками записи и воспроизведения, так и от скорости ее движения. При создании различных значений времени запаздывания путем изменения скорости движения ленты в случае частотной модуляции возникает в течение переходного процесса дополнительная ошибка, обусловленная разными величинами скорости движения магнитной ленты при записи, и воспроизведении частотно-модулированных сигналов. Эта ошибка особенно заметна при большой скорости изменения величины запаздывания.

В некоторых случаях, когда изменение величины запаздывания необходимо осуществлять лишь с помощью изменения скорости ленты, а появление такой ошибки нежелательно, применяются более сложные виды модуляции: число-импульсная и кодово-импульсная.

триггер Т перебрасывается из одного положения в другое и запирает логический блок И.

При кодово-импульсной модуляции непрерывное входное напряжение преобразуется в цифровую форму и представляется* обычно в виде двоичных чисел. Такое преобразование выполняется с помощью непрерывно-дискретных преобразователей, описание которых можно найти в специальной литературе [31, 88]. Схема, приведенная на рис. 55, б и дополненная счетчиком и регистром, также может служить модулятором при кодово-импульсной модуляции. Узлы воспроизведения при указанных видах модуляции содержат схемы усилителей и ограничителей, аналогичных рассмотренным выше при применении частотной модуляции, после которых включаются соответствующие преобразователи напряжений из цифровой формы в непрерывную [31, 88].

Схемы преобразователей непрерывного напряжения в цифровую форму, а также обратных преобразователей сравнительно сложны, поэтому узлы записи и воспроизведения в этом случае имеют большой объем оборудования и их применение целесообразно лишь в специальных случаях.

Для получения в устройствах запаздывания различных времен запаздывания необходимо иметь возможность устанавливать различные скорости движения магнитной ленты. При этом установленное значение скорости ленты должно выдерживаться с возможно большой степенью точности при изменении параметров, определяющих режим работы устройства (нагрузки, напряжения питания и т. д.).

Кроме того, скорость движения ленты должна легко синхронизироваться с параметрами соответствующих систем автоматического управления, в которых используется блок запаздывания (например, со скоростью движения полосы в прокатном стане), т. е. зависимость скорости движения ленты от управляющего сигнала должна быть линейной. Такие же требования предъявляются и к приводу в устройствах запаздывания с применением запоминающих конденсаторов, при их последовательной коммутации с помощью щеток.

Для выполнения вышеизложенных требований могут быть использованы следующие типы схем. В первой из них (рис. 56, а) управление скоростью двигателя Д осуществляется за счет изменения напряжения питания на якоре двигателя с помощью управляющего напряжения Uy. Поддержание заданного значения скорости двигателя осуществляется системой автоматического регулирования, содержащей электронный усилитель ЭУ и тахо-генератор 7Т, соединенный с валом двигателя. Эта схема позволяет легко устанавливать различные значения скорости вращения двигателя и поддерживать установленное значение с высокой точностью. Так как зависимость между напряжением на якоре двигателя и его скоростью вращения является линейной, то схема позволяет легко синхронизировать скорость вращения двигателя, а следовательно, и скорость перемещения магнитной ленты с параметрами соответствующих систем автоматического управления (например, со скоростью движения полосы в станах путем подключения потенциометра задания к тахогенератору, соединенному с приводом, обеспечивающим перемещение полосы в стане).

Однако в связи с тем, что от усилителя питается якорная цепь двигателя, он должен обладать сравнительно большой мощностью на выходе. Это требование наряду с требованием высокого коэффициента усиления усилителя является недостатком схемы, ограничивающим возможность ее применения. Так, например, схема усилителя такого типа для управления маломощным двигателем СЛ-161 содержит более десятка электронных ламп, из которых около половины представляют собой мощные лампы типа 6ПЗС или 6П6С.

Более рациональной в этом отношении является схема с управлением скоростью вращения двигателя за счет изменения тока возбуждения двигателя (рис. 56, б) [8]. Но в связи с нелинейной зависимостью между током возбуждения и скоростью вращения двигателя в этой схеме затруднено выполнение синхронизации скорости вращения двигателя с параметрами соответствующих систем автоматического управления.

Отмеченные недостатки обеих схем управления устранены в специально разработанной для блока запаздывания схеме управления скоростью вращения двигателя (рис. 57), в которой с помощью маломощного усилителя, содержащего в качестве анодной нагрузки обмотку возбуждения двигателя ОВД, изменяется напряжение на якоре двигателя Д и его скорость вращения.

Схема имеет в рабочем диапазоне линейную зависимость скорости двигателя от напряжения задания, что позволяет простейшим образом осуществлять синхронизацию ее с другими устройствами.

через в якорь двигателя, так как

— напряжение на якоре двигателя;

— коэффициенты пропорциональности;

— скорость вращения двигателя;

а следовательно, и тока возбуждения вызывает уменьшение якорного тока: Но в связи с тем, что последовательно с якорем двигателя включен барретор, ток через якорь изменится на очень малую величину, вызывая при этом значительное изменение напряжения на барреторе, в результате чего изменяется также напряжение на якоре двигателя и его скорость вращения.

и, соответственно, тока возбуждения якорный ток уменьшается, что вызывает уменьшение падения напряжения на барреторе и увеличение напряжения на якоре, в результате чего скорость двигателя также увеличивается. Поэтому напряжение тахогенератора 7Т, включенного в цепь обратной связи, изменяется до тех пор, пока не восстановится почти первоначальное значение напряжения смещения на сетке лампы и, соответственно, первоначальное значение тока возбуждения, так как значение момента, пропорционального произведению якорного тока и тока возбуждения, остается неизменным.

Уравнения, устанавливающие связь между отдельными параметрами схемы, выражаются в виде

где Uc — напряжения на входе усилителя;

— коэффициент пропорциональности тахогенератора;1

— напряжение тахогенератора. Первое уравнение системы (111.21) выражает зависимость

между анодным током лампы, который является одновременно током возбуждения двигателя, и напряжением Uc на входе лампы. Эта зависимость может быть представлена в виде [11]

где 5 — крутизна характеристики лампы; D— проницаемость;

— напряжение на аноде лампы;

— напряжение источника

— индуктивность обмотки возбуждения;

— сопротивление обмотки возбуждения. Поэтому уравнение (111.22) может быть приведено к виду

На основании уравнений (111.22) и (111.23) можно получить уравнения статики и динамики для последовательно соединенных усилителя и схемы возбуждения двигателя. Эти уравнения будут соответственно выражаться в виде

— приведенная постоянная времени цепи возбуждения,

Передаточная функция для этих последовательно соединенных звеньев соответственно равна:

Для вывода второй зависимости системы уравнений (111.21) воспользуемся следующими соотношениями, справедливыми для двигателя [8, 58]:

Где — центробежный момент инерции движущихся частей, приведенный к валу двигателя; Мс — момент нагрузки на валу двигателя; Ф — магнитный поток, принимаемый пропорциональным

См — коэффициент пропорциональности; Ья — индуктивность якорной цепи двигателя.

При статическом режиме работы схемы приведенные выше уравнения (111.27) и (II 1.28) будут иметь вид

Преобразуя уравнения (111.29) и (111.30), получим зависимость скорости двигателя от параметров схемы в виде

и барретора U6:

с помощью характеристики барретора

(рис. 58) в виде

Обозначив через Uc% напряжение, равное сумме UC1 + IqRo, получим из уравнений (II 1.32) и (111.33)

Двигатель вращается лишь при значениях тока возбуждения U, когда второй член уравнения (111.35) меньше первого, т. е. при

Пусковое значение тока возбуждения ien будет определяться как

Обозначив текущее значение тока возбуждения ie = <faen, где 0 > 1, получим

На рис. 59 показана зависимость <о = / (О), причем

Максимальное значение скорости ©max достигается при 0 = 2 и равно:

обычно при

реальных условиях работы схемы всегда значительно больше единицы, то окончательно получим

Для того чтобы характеристика проходила через нуль,

, то двигатель

Экспериментальные данные, полученные для рассмотренной схемы (рис. 57), в которой в качестве двигателя и тахогенератора были использованы машины постоянного тока типа СЛ-221, а усилитель был выполнен на лампе 6П9, приведены в табл. 5 и на рис. 61.

При этом на рис. 61 указаны данные, полученные для различных значений Uc и моментов нагрузки. Экспериментальные данные имеют хорошее совпадение с полученными аналитическим путем характеристиками.

Для исследования динамики работы схемы выразим переменные величины уравнений (111.27) и (111.28) с учетом уравнения (111.34) через их отклонения от установившихся значений, считая при этом постоянными L*, Яя, МС9 Яб и Uс, . Тогда получим

через параметры уравнения (111.44) и подставляя его значение в формулу (111.43), будем иметь

На основании уравнения (111.45) двигатель может быть представлен динамическим звеном с передаточной функцией

а вся система в виде последовательно соединенных звеньев (рис. 62) с передаточной функцией замкнутой системы

Характеристическое уравнение замкнутой системы автоматического управления скоростью двигателя на основании уравнения

  (111.47) с учетом соотношений (111.46) и (111.26) получается в виде

всегда больше противо-э. д. с. Е. Второе условие приводит к соотношению

значительно уменьшены по

сравнению с Тв и Тя за счет внутреннего сопротивления лампы Ri и сопротивления барретора Re. Для рассматриваемой схемы (рис. 57) с двигателем GJI-221 Ья = 0,2 гн, Rя == 50 ом, Le = = 18 гн, Re = 1300 ом и Тя = 0,004 сек, Тв = 0,014 сек, а так как Ri = 1,5-105 ом и Re = 2000 ом, то получаем Тя = 10~4 сек и Тв = 10~4 сек. Ввиду малости значений этих величин членами, содержащими их, можно пренебречь. В этом случае уравнение (II 1.48) сведется к виду

а Т = 0,012 сек. При экспериментальном исследовании переходного процесса для скачкообразного изменения напряжения задания было получено значение постоянной времени в диапазоне 0,01—0,015 сек. Обычно синхронизирующее напряжение, получаемое от тахогенераторов приводов промышленных объектов, изменяется со значительно большими постоянными времени. Поэтому скорость двигателя в рассматриваемой схеме будет изменяться в точном соответствии со скоростью приводов промышленных объектов.