ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ-Диск

May 7, 2010 by admin Комментировать »

Г. СРЕДНЯНОВ,

Механизм вращения диска высококачественного элект­ропроигрывателя не должен создавать шумов, иначе при воспроизведении грамзаписи будут слышны не­приятные гул и рокот. Вот почему так важно, чтобы электродвигатель был тихоходным, — отпадает тогда необходимость в промежуточной передаче, создающей значительные помехи, упрощается кинематика ЭПУ.

Предлагаем вниманию читателей описание тихоходного электродвигателя, ротор которого служит одновременно диском проигрывателя. Такой электромотор-диск имеет импульсно-фазовую автоподстройку частоты вращения, поэтому она не «плавает», когда в определенних пределах меняется момент нагрузки. А поскольку постоянство оборотов диска определяется стабильностью частоты опорного генератора, не нужны стробоскоп и регулятор скорости вращения. Уровень вибраций, создаваемых таким электрод вига­ телем, ниже, чем в ЭПУ высшего класса «Электроника Б1-011».

Устройство представляет собой бесколлекторный двигатель постоянного тока с пассивным ротором и двумя фотоэлектри­ческими датчиками положения ротора, выполненными на ин­фракрасных светодиодах. Вращение диска осуществляет блок из четырех П-образных электромагнитов (рис. 1), сдвинуты относительно зубцов стального обода диска на четверть шага. На то же расстояние смещены светодиодные датчики. Такая конструкция обеспечивает минимальный уровень вибрации горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Принципиальная схема устройства управления электродвига­телем представлена на рисунке 2. На микросхеме А1 выполнен двухканальный ключевой усилитель сигналов светодиодов V1 V4, работающих в приемном режиме генераторов э. д. с Све­тодиоды VI, V3 служат излучателями.

Если между светодиодами VI, V2 или V3, V4 находится прорезь стального обода, на выходах микросхемы А1 (выво­ды 7, 8) присутствует уровень логического 0. Когда же между ними располагается выступ, на выходах At возникает высокий потенциал (около 11 В). Поскольку датчики VI — V4 сдвинут относительно зубцов, обода на четверть шага, то на вывода: 8 ИМС А1 будут устанавливаться четыре комбинации логиче­ских уровней с порядком следования — 11, 01, 00, 19, If., и т. д. (рис. 5).

На микросхеме D1 (рис. 2) выполнен дешифратор двоич­ного кода в позиционный. Последовательные сигналы логических нулей на выходах дешифратора инвертируются микросхе­мой D3 и через интегрирующие цепочки R15.C7; R16.C8; R17.C9; R18.C10 поступают на входы эмиттерных повторителей на транзисторах VI9 — V22. В цепях их эмиттеров включены катушки электромагнитов Yl — Y4 в порядке следования логи­ческих нулей на выходах дешифратора (выводь 4, 6, 7, 5) D1. В положений зубчатого обода, показанном на рисунке 1, на входы А и В дешифратора D1 (выводы 3,13 соответственно) прихвдвт сигналы 11. На выводе 4 этой ИМС устанавливает­ся логический 0 и, следовательно, под напряжением оказывает­ся электромагнит Y4. Происходит перемещение диска вправо на Г. Когда откроется оптический канал датчика на светодио-дах VI, V2, на входах А и В дешифратора D1 установятся сигналы 01 (соответственно), а логический 0 появится на выводе 6: включается катушка Y2 и т. д. Таким образом осу­ществляется разгон электродвигателя. Фронты и спады им­пульсов напряжения на катушках электромагнитов Yl — Y4 сглажены интегрирующими цепочками.

На стробирующем входе (вывод 1) дешифратора D1 в ре­жиме – разгона присутствует разрешающий сигнал логической единицы. При частоте вращения диска 33 1/3 об/мин и числе зубьев на ободе, равном 90, частота прямоугольных импульсов на выводе 7 (или 8) микросхемы AI составляет 50 Гц. На ре­зисторе R20 выделяются продифференцированные импульсы положительной полярности с учетверенной частотой f=200 Гц (см. рис. 5).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ:

Частота вращения диска, об/мин …. 33 1/3; 45

Время установления номинальной частоты вращения не более, с……………2; 2,5

Вращающий момент в заторможенном режиме, г см З0

clip_image002

Рис. I. Конструкция тихоходного электродвигателя: 1 — диск (Д16-Т), 2 — обод (Ст. 3)г 3 — вал (Ст. 45), 4 — под­пятник (Ст. 45), 5 — гайка подпятника (Д16-Т), S — подшипник скоЯьженяя (Бр. ОФШ-1), 7 — втулка (Д16-Т), 8 — обмотка элек­тромагнита, 9 — сердечник -(Ст. 3), 10 — панель (Д16-Т), 11 — основание фотодатчиков (эбонит), 12 — стойка (Д16-Т).

clip_image004

Рис 2. Принципиальная схема устройства управления.

clip_image006

clip_image008

Рис. 3. Монтажная плата со схемой расположения деталей

На транзисторах V5, V6 (см. рис. 2) выполнен генератор опорной частоты, а на микросхеме D2 — делитель частоты на 16. На резисторе R21 выделяются продифференцированные импульсы положительной полярности с частотой f0 — 200 Гц (для частоты вращения 33 1/3 об/мин). На элементах D4.1.D4. 2 и D4.3, D4.4 выполнены формирователи импульсов типа триг­гера Шмитта. Сформированные импульсы опорной частоты t0 и частоты f, пропорциональной скорости вращения диска, с дли­тельностью около 1 мкс поступают на вход импульсного частот­но-фазового дискриминатора (ИЧФД), выполненного на ИМ С D5 — D8. Действие ИЧФД основано на логической обработке по­рядка следования во времени импульсов входных сигналов — опорного f0 и изменяющегося f. Благодаря этому ИЧФД рас­считан на широкий диапазон рабочих частот (от нуля до величины, определяемой быстродействием логических элемен­тов). Это устройство имеет логический выход (вывод 9 элемен­та D7.2). В режиме частотного сравнения сигналов характери­стика дискриминатора релейна: при f<f0 на выходе присут­ствует 1, а при f>f0 — 0.

В режиме фазового сравнения выходной сигнал представ­ляет собой последовательность импульсов логической единицы с частотой f0 и относительной длительностью К3, пропорцио­нальной разности фаз сравниваемых частот (см. рис. 5):

clip_image010

где Кз — относительная длительность (коэффициент заполне ния) импульсов на выходе ИЧФД; гр — фаза сигнала f, ф0 — фаза сигнала f0. Переключение режима частотного сравнения в фазовое производится автоматически при равенстве частот сравниваемых сигналов.

Таким образом, когда диск начинает вращаться со ско­ростью 33 1/3 (45,11) об/мин, длительность импульсов напряже­ния на обмотках Yl — Y4 уменьшается пропорционально разно­сти фаз частот f и f0 сигналов, поступающих с выхода ИЧФД (вывод 9 элемента D7.2) на стробирующий вход микросхемы D1 (вывод 1), и поддерживается такой, что f=f0 во всем до­пустимом диапазоне моментов нагрузки.

Переключателем S1 устанавливают частоту вращения, а подстроечными резисторами R8 и R9 — опорную.So.

clip_image012clip_image014clip_image016clip_image018

Рие. 4. Монтажная плата входного устройства со схе­мой расположения деталей.

Рис. 5. Порядок следования импульсов.

Рис. 6. Аналог микросхе­мы К548У HI Б.

Рис 7. Электрическая схе­ма дешифратора.

Устройство собрано на двух монтажных платах размерами 80×153 мм (рис. 3) и 30×40 мм (рис. 4), изготовленных из . фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Вторая, с микросхемой А1, установлена рядом со светодиодными дат­чиками.

Электромагниты Y1 — У4 состоят из двух бескаркасных по­луобмоток, содержащих по 1200 витков провода ПЭВ-2 0,17. Их наматывают на шаблоне и жестко устанавливают на сер­дечнике (см. рис. 1). Активное сопротивление Одной полуоб­мотки — около 90 Ом.

Микросхемы D2, D4 — D8 серии К134 можно заменить на ИМС серий К155, К133, уменьшив сопротивление резисторов R20, R21 (см. рис. 2) до 330 Ом, но при этом возрастет по­требление тока: от источника +5 В. Вместо микросхемы К548УН1Б допустимо использовать две ИМС К538УН1 или собрать заменяющее ее устройство (рис. 6). Дешифратор можно выполнить по схеме, представленной на рисунке 7.

Развиваемый электродвигателем момент можно увеличить, соединив незадействозанные входы микросхемы D3 (выводы 2, 5, 8, 11) с выходами 6, 4, 7, 5 дешифратора (показано на риунке 2 штриховыми линиями). В этом случае одновременно будут включены две обмотки.

Налаживание устройства состоит в установке частоты опор-ого генератора 3200 Гц для 33 1/3 об/мин и 4330 Гц Для 5,11 об/мин. Необходимо также подобрать оптимальное поло­жение датчиков относительно электромагнитов по минимально­му времени разгона.

Опорный генератор может вырабатывать и более высокую частоту, иметь кварцевую стабилизацию и делители с необходи­мыми коэффициентами пересчета. Допустимо использовать и удвоенную частоту сети (100 Гц), сократив число зубцов обода (см. рис. 1) вдвое и изменив соответствующим образом кон­струкцию блока электромагнитов. Частота вращения диска в этом случае будет 33 1/3 об/мин.

Моделист-конструктор N 10/1983

OCR Pirat

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты