Схема выработки сигналов управления в системах автоматического управления

Головка управления (см. рис. 15.20), работает в двух режимах — «Запись» и «Воспроизведение». В режиме воспроизведения головка считывает информацию с магнитной ленты, а усилитель направляет ее к цепям, предназначенным для обработки. Считываются только фронты записанных импульсов управления, но дальше изображать импульсы управления будем в форме прямоугольного сигнала.

Генератор импульсов управления в режиме «Воспроизведение»

Рис. 15.21. Генератор импульсов управления в режиме «Воспроизведение»: а — схема усилителя с головкой; б — записанный сигнал управления; в — считанный сигнал управления

На рис. 15.21 представлена схема головки с усилителем и импульсы на входе и выходе устройства.

Как следует из рис. 15.21, сигналы на выходе усилителя являются результатом дифференцирования фронтов сигнала управления.

В режиме «Запись» сигнал управления создается специально, так как он не соответствует ни одному из сигналов, которые используются в телевидении. Как правило, рис. 15.22, сигнал управления получают из полного видеосигнала, который сначала освобождается от сигнала яркости, а затем из него извлекаются синхронизирующие импульсы полей частотой 50 Гц. Далее с помощью делителя частоты повторения импульсов на два получают импульсы с частотой 25 Гц. Эти импульсы используются для управления генератором, представляющим одно- вибратор. Каждым входным импульсом одновибратор переключается и генерирует импульс длительностью 24 мс при паузе, равной 16 мс. Таким образом, контрольный сигнал синхронизируется с частотой 25 Гц при соотношении длительности импульса к паузе 60/40 %.

Генератор импульсов управления в режиме «Запись»

Рис. 15.22. Генератор импульсов управления в режиме «Запись»: а — схема генератора; б — полный видеосигнал; в — полный синхросигнал; г — импульсы полей; д — импульсы полей, деленные на 2;

е — сигнал управления

Система автоматического регулирования электропривода блока вращающихся головок

Структурная схема САР блока вращающихся головок представлена на рис. 15.23. При работе видеомагнитофона в режиме «Запись» источником опорной частоты является, синхронизирующие импульсы полей, а в режиме «Воспроизведение» используется частота 4,433 МГц (рис. 15.21; 15.22). Переключение из режима «Запись» в режим воспроизведения осуществляется переключением переключателя S1.

Грубое управление частотой вращения барабана БВГ осуществляется цифровым компаратором частоты, а точное фазовым компаратором. В схеме применяется широтно-импульсная модуляция сигналов ШИМ с компараторов и их фильтрация с помощью фильтра нижних частот ФНЧ перед подачей в схему управления двигателем.

Независимо от типа применяемых датчиков для измерения положения и частоты вращения вала электродвигателя всегда: FG (Frequency Generator) — частотный генератор и PG (Phase Generator) — фазовый генератор. Особенность конструкции заключается в том, что внутренняя подвижная часть барабана включает два цилиндрических тела с распределенными магнитными полюсами.

Рассмотрим вариант формирования сигналов FG и PG с помощью датчиков Холла. На рис. 15.24 представлена конструкция БВГ.

Количество пар полюсов цилиндров изменяется в зависимости от конструкции БВГ, но все их объединяет то, что обязательно есть дополнительная пара полюсов на одном или двух цилиндрах, которая обеспечивает возможность правильной установки магнитных головок барабана (иногда имеется только один цилиндр с дополнительной парой полюсов).

Система автоматического регулирования БВГ

Рис. 15.23. Система автоматического регулирования БВГ

Напротив каждого из двух магнитных цилиндров расположены два датчика Холла, предназначенные для формирования сигналов управления. Датчик Холла представляет собой интегральную микросхему, которая реагирует на наличие магнитного поля, даже если оно существует очень короткое время.

Конструкция блока вращающихся головок

Рис. 15.24. Конструкция блока вращающихся головок

Вращение барабана сопровождается появлением двух серий сигналов трапецеидальной формы, частота которых может быть разной для различных моделей ВМ, рис. 15.25. В результате сравнения импульсов FG и PG образуются окончательные сигналы прямоугольной формы — меандра.

Итак, на выходе генератора импульсов переключения магнитных головок, рис. 15.25, возникают импульсы сигналы коммутации магнитных головок, активизирующие магнитные головки А или В. Фаза этих импульсов определяется позицией дополнительной пары полюсов на магнитном цилиндре.

Не следует путать этот сигнал, имеющий форму меандра с соотношением длительности импульса к паузе 50/50 %, с сигналом управления, у которого это соотношение составляет 60/40 %, рис. 15.22, е. Значение частоты FG может изменяться от конструкции к конструкции, но частота фазового генератора PG всегда постоянна и составляет 25 Гц.

Рассматриваем установившийся режим работы САР БВГ: барабан с магнитными головками вращается, а импульсы FG и PG генерируются.

Импульсы частотного генератора FG служат для управления скоростью вращения барабана БВГ, а импульсы фазового генератора PG — для коррекции установки фазы барабана БВГ и ее точной регулировки. Генератор сигналов коммутации магнитных головок выдает импульсы, которые направляются к усилителю магнитных головок — они необходимы только при работе видеомагнитофона в режиме «Воспроизведение».

Рассмотрим принцип работы фазового компаратора (схемы рис. 15.23), представленного на рис. 15.26.

На один вход компаратора подается опорный сигнал 25 Гц на другой измеренные импульсы фазового генератора, рис. 15.23.

Фазовый и частотный генераторы и импульсы переключения головок

Рис. 15.25. Фазовый и частотный генераторы и импульсы переключения головок: а — схема; б — выходной сигнал внешнего датчика Холла, вход 1; в — выходной сигнал внутреннего датчика Холла, вход 2; г — сигнал фазового генератора 25 Гц, выход 3; д — сигнал частотного генератора (частота зависит от марки видеомагнитофона), выход 4, е — импульсы переключения головок 25 Гц со скважностью, равной

двум, выход 5

Нужно получить сигнал, который покажет, с какой частотой и фазой вращается двигатель. Для этого проверяются несколько импульсов в течение одного оборота двигателя, а затем частоту и фазу этих импульсов сравнивают с опорными частотой и фазой. Коррекция скорости вращения двигателей обеспечивается импульсами FG, а их позиционирование — импульсами PG. Необходимо только, чтобы частота этих импульсов была равна частоте опорного сигнала.

Сигнал с фазового генератора преобразуется в фазовом компараторе в напряжение пилообразной формы с помощью RC-цепочки (R5,C3) (рис. 15.26). Когда фаза и, как следствие, частота (а значит, и скорость) вращения двигателя корректны, импульс опорного сигнала располагается точно в середине пилы, как это показано на рис. 15.27, а. Конденсатор С5 отфильтровывает переменные составляющие, и на выход компаратора поступает постоянное напряжение коррекции, которое определяет номинальное значение частоты. Если же фаза генератора отличается от опорной, то импульс опорного сигнала оказывается не на середине пилы (рис. 15.27, б), и образуется постоянное отклонение выходного напряжения — напряжение коррекции AV одной или другой полярности, что определяется направлением отклонения опорного импульса от середины пилы.

Схема фазового компаратора

Рис. 15.26. Схема фазового компаратора

Именно это напряжение AV корректирует скорость вращения двигателя. В зависимости от полярности напряжения коррекции скорость вращения двигателя увеличится или уменьшится. Положения импульса и середина пилы будут сближаться (при одновременном уменьшении напряжения коррекции) до взаимного совпадения, при котором напряжение коррекции достигнет нуля AV = 0. Речь, таким образом, идет о классической САР.

Режим «Запись». Импульсы PG сравниваются с синхронизирующими импульсами полей, частота которых поделена на два. Любое отклонение между заданными и фактическими фазами или частотами детектируется и воздействует на широтно-импульсный модулятор (ШИМ), изменяя соотношении длительности импульса и паузы. Главной частью этой схемы является генератор импульсных сигналов прямоугольной формы, у которого при заданной скорости вращения двигателя длительность импульса и паузы равны, образуя меандр (табл. 15.1).

Изменение выходного напряжения компаратора приводит к изменению равновесия (в одном направлении или в другом), и после фильтрации постоянное напряжение увеличивается или уменьшается. При этом барабан БВГ начинает вращаться быстрее или медленнее.

Сигналы на выходе фазового компаратора

Рис. 15.27. Сигналы на выходе фазового компаратора: а — заданная скорость и фаза; б — заданная скорость, но имеется отклонение фазы.

Сигнал с выхода ШИМ (рис. 15.23), через фильтр нижних частот поступает на схему управления двигателя (драйвер) БВГ.

Режим «Воспроизведение». В этом режиме, рис. 15.23, частота поднесущей цветности 4,43361875 МГц является опорной. Значение этой частоты должно быть выдержано с большой точностью.

Таблица 15.1

Параметры работы САР БВГ

Сигнал

Скорость вращения двигателя БВГ

замедленная

заданная

повышенная

Выходной сигнал ШИМ Рис. 15.23

Постоянное

напряжение

Уменьшается

Стабильно

Увеличивается

С помощью делителя частоты из напряжения поднесущей 4,43 МГц получаются импульсы управления фазовым компаратором частотой 25 Гц вход 1. На его вход 2 поступает сигнал с фазового генератора с измеренной фактической фазой — импульсы PG. Фазовый компаратор функционирует, как описано выше.

В канале управления скоростью вращения электродвигателя БВГ используются импульсы FG (см. рис. 15.23). Значение частоты имеет смысл применительно к какой-либо конкретной марке видеомагнитофона, в частности, она составляет 150 Гц в некоторых моделях Panasonic, 1500 Гц у JVC, 100 Гц у Hitachi и т.д. Схема управления всегда используется одного и того же типа, так же как и режим работы.

Схема цифрового компаратора частоты представлена на рис. 15.28. Сигналы частотного генератора (импульсы FG) поступают на вход цифрового компаратора и интегральную схему, состоящую из импульсного генератора с блокировкой, где импульсы сохраняются. При заданном значении частоты вращения барабана БВГ в компараторе происходит сравнение импульсов с одинаковыми параметрами, и импульсы на выходе компаратора постоянны и созданы теми же импульсами FG.

Изменение, частоты импульсов FG на входе компаратора и с запаздыванием на выходе генератора приводит к разности частоты импульсов и на выходе компаратора появляется напряжение рассогласования.

Напряжение с ШИМ через ФНЧ управляет частотой вращения барабана БВГ головок, что обеспечит грубую регулировку частоты вращения. Такое устройство управления иногда называется цифровым контроллером скорости (Controlled digital speed).

Цифровой компаратор частоты

Рис. 15.28. Цифровой компаратор частоты

Цель этого типа управления заключается в поддержании постоянной скорости независимо от ее цифрового значения. Система гарантирует стабильность частоты вращения на частоте не только 25 Гц, но также и 30 Гц. Это оказывается полезным, поскольку барабан БВГ не всегда вращается с частотой 25 оборотов в секунду. Так, в трекинго- вом режиме он вращается с другой частотой.

При ускоренном и замедленном поиске или остановке кадра скорость протяжки магнитной ленты (а значит, и ведущего вала) изменяется. Считывание одной дорожки будет либо более долгим, либо более коротким, как это показано на рис. 15.29.

Частота вращения барабана БВГ подбирается таким образом, чтобы длина записанной дорожки проходилась головкой в течение 20 мс. В это время частота вспомогательного генератора 4,43 МГц больше не является опорной, роль которой выполняет поднесущая частота сигнала цветности. При этом при переходе с одной дорожки на другую из-за инерционности цепи генератора с блокировкой (рис. 15.28) частота вращения барабана сохраняется.

Схема считывания информации магнитными видеокамерами

Рис. 15.29. Схема считывания информации магнитными видеокамерами: а — направление протяжки МЛ справа — налево; 6 — направление протяжки МЛ слева — направо.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >