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
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).
Рис 2. Принципиальная схема устройства управления.
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):
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.
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
nauchebe.net
Понадобилось мне как то запустить двигатель привода диска от CD-ROM, но обнаружив на нем четыре вывода, стало понятно, что просто подключить питание к нему не получится. Все дело в том, что данный двигатель, а так же двигатели и от жесткого диска, есть не что иное, как синхронный трехфазный двигатель постоянного тока, в состав которого входят три обмотки. Что бы заставить его вращаться, нужно поочередно подавать на каждую обмотку напряжение, управляемое трехфазным генератором. В начале частота генератора мала, но при раскрутке двигателя, плавно повышается. Недостатком подобного способа включения является то, что частота повышается, не зависимо от быстроты раскрутки самого двигателя, из-за чего он может «не разогнаться» или вовсе остановится. Для синхронизации степени ускорения двигателя и быстроты нарастания частоты генератора используют датчики положения ротора, из-за чего схема вырастет, так как сигналы от датчиков нужно чем-то обрабатывать.
Однако, в настоящее время, есть решение запуска двигателя от CD/DVD-ROM – это однокристальные драйверы, которые вместо дополнительных датчиков определяют положение ротора с помощью собственных обмоток двигателя. На основе такого драйвера и я запустил двигатель от CD.
За основу был взят, выпускаемый промышленностью, драйвер TDA5140. Схема подключения двигателя к драйверу представлена на рисунке.
 |
Конструкция выполнена на печатной плате и особенностей не имеет.
 |
После сборки все завелось с пол-оборота.
| [hmyt][/hmyt] |
Так же любые вопросы можно обсудить на форуме.
electroteh.oxnull.net
Этот двигатель предназначен для вращения диска в накопители. Скорость вращения этого двигателя может быть 300 или 360 об/мин, что зависит от типа дисковода. Скорость вращения 360 об/мин имеет дисковод диаметром 5,25" с высокой плотностью записи, все остальные имеют скорость 300 об/мин.
Вращение оси диска (шпинделя) может, осуществляется с помощью ременной передачи, что в современных дисководах не используется, и системой прямого привода, которая используется в современных дисководах из-за своей надежности, компактности и дешевизне. Кроме этого в отличие от ременной передачи в прямой используется автоматическая установка скорости. В более старых дисководах с прямым приводом необходима ручная подстройка скорости. Для этого на шпинделе есть специальные стробоскопические метки и регулятор скорости. Необходимая скорость вращения устанавливается тогда, когда при вращении шпинделя эти метки будут казаться не подвижными.
Эти платы содержат в себе схемы управления приводом головок, головок чтения/записи, вращающимся двигателем, датчиками диска и т. д. Эта плата осуществляет взаимодействие дисковода и платы контроллера в компьютере.
Во всех дисководах гибких магнитных дисков для ПЭВМ используется интерфейс SA-400. Благодаря этому любой отдельный дисковод можно подключить к этому контроллеру.
Практически любой дисковод имеет два разъема: один для подачи электропитания, а второй для передачи сигналов управления и данных к дисководу и от него. Для подключения питания используется четырех контактный линейный разъем Mate-N-Lock большого и малого размеров. Общий вид разъема и назначения контактов показано на рисунке 3. Надо иметь в виду, что в больших и малых разъемов питания нумерация контактов идет по разному. В таблице 1 показано назначение контактов.
Рисунок 3
Таблица 1
| Большой разъем кабеля питания | Малый разъем кабеля питания | Сигнал | Цвет провода |
| Контакт 1 | Контакт 4 | +12 В | Желтый |
| Контакт 2 | Контакт 3 | Общий | Черный |
| Контакт 3 | Контакт 2 | Общий | Черный |
| Контакт 4 | Контакт 1 | +5 В | Красный |
Для передачи данных и сигналов управления используется 34-контактный разъем. В некоторых дисководах такой разъем может использовать и для питания и для передачи сигналов управления и данными.
Контроллер дисководов это набор микросхем, которые устанавливаются на отдельной плате или вшиваются в материнскую плату и служат интерфейсом между дисководами гибких дисков и системой. Если контроллер выполнен в виде отдельной платы, то она устанавливается в специальный слот расширения на системной плате. В современных компьютерах контроллер находится на материнской плате.
Одна плата контроллера в компьютерах РС и ХТ может обслуживать четыре дисковода, два из которых подключались к 34-контактному разъему и два к 37-контактному разъему, который находится с внешней стороны на крепежной скобе. Для компьютеров АТ использовалась плата, которая содержала в себе контроллеры накопителей гибких и жестких дисков. На ней есть 34-контактные разъемы, к которым подключаются накопители.
studfiles.net
Использование: в авиации, в частности на большегрузныхбезфюзеляжных самолетах . Сущность изобретения: дисковый двигатель содержит расположенные на периферии диска прямоточные воздушнореактивные двигатели и на боковых поверхностях лопатки двух компрессоров, выход одного из которых подключен к входу в камеру сгорания прямоточных двигателей, а выход другого - к вытяжной камере, выходы реактивных сопя подключены к газовой камере . 3 и.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 Р 02 К t1/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4920938/06 (22) 28,02,91 (46) 07.05.93. Бюл, N 17 (75) В.И.Головкин (56) Патент США N 3045427, кл, 60 39,34, опублик. 1962. (54) ДИСКОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование; в авиации, в частности на большегрузных безфюзеляжных самолеДисковый двигатель предназначен для использования в авиации, в частности„на большегрузных безфюзеляжных самолетах.. Цель изобретения — двигатель большой мощности, предназначенный для привода через трансмиссию нескольких винтовых движителей, и экономичный по расходу топвива.
Цель достигается размещением по периметру горизонтально расположенного диска нескольких ПВРД, которые при вращении диска вокруг вертикальной оси в кожухе со сверхзвуковой окружной скоростью обеспечивают наибольшие значения, скорости истечения газов из их сопла, Эти условия достигаются повышением давления в камере сгорания (более чем в 30 раз больше, чем на срезе сопла) и предельным повышением температуры при сгорании топлива. Требуемые условия создаются при помощи центробежного вентилятора, представляющего собой верхнюю поверхность диска, на которой установлены стационарные лопатки, создающего в зоне вертикальной стенки кожуха — воздушной камере— Ы 181391 0 А1 тах, Сущность изобретения. дисковый двигатель содержит расположенные на периферии диска прямоточные воздушнореактивные двигатели и на боковых поверхностях лопатки двух компрессоров, выход одного из которых подключен к входу в камеру сгорания прямоточных двигателей, а выход другого — к вытяжной камере, выходы реактивных сопл подключены к газовой камере,3и.! с повышенную плотность воздушного потока.
Полученный скоростной напор при входе в камеру сгорания ПВРД обеспечивает максимальную для данного топлива скорость истечения газов из сопла в газовую камеру, отделенную от воздушной камеры разделительной стенкой. В газовой камере исходящий из сопл поток падает на жаростойкие лопатки, тормозится и между лопатками вы- 00 ходит в вытяжную камеру, в которой созда- -.а но пониженное давление воздушного () потока от лопаток нижней поверхности дис- ) ка, и далее выбрасывается в атмосферу.
Воздух к нижней поверхности диска поступает через полую вертикальную ось, вокруг которой на подшипниковых опорах вращается диск.
Дисковые двигатели располагают в пло- 1 скости левого и правого крыльев самолета при противоположном направлении вращения дисков. Запуск двигателя осуществляют от ТРД, расположенного на поверхности крыла над диском и связанного с трансмиссией. После набор высоты турбины ТРД отключают, а вентилятор продолжает подачу воздуха на поверхности диска, 1813910
Подача топлива к камере сгорания каждого ПВРД осуществляется по трубам от топливной камеры, в которую топливо поступает под давлением через отверстия в стенке полой оси, Изменение мощности дискового двигателя осуществляют через клапаны топливной камеры и блок управления топливоподачей и зажиганием путем изменения числа оборотов диска, а при снижении и посадке прекращением подачи топлива к ряду ПВРД.
При снижении и посадке через дисковое сцепление отключается ряд винтовых двигателей, а затем через редуктор они включаются на противоположное вращение для торможения на посадочной полосе, В связи с большими центробежными силами диск изготовлен из композитных материалов.
На фиг. 1 показана установка двух дисковых двигателей на безфюзеляжном самолете, где .1.— дисковые двигатели, 2— турбореактивные пусковые двигатели, 3— винтовые движители, 4 — топливные баки, 5 — грузовые отсеки, 6 — хвостовое крыло, На фиг. 2 показан центральный узел дискового двигателя и его разрез, где 7 — лопатки центробежного вентилятора, 8— вертикальная полая ось, 9 — вращающийся вокруг нее диск из композитных материалов, 10 — ограждающий. их кожух, расположенный в крыле самолета, i1 подшипниковые опоры диска и полой оси, 12 — отверстия для подачи топлива в стенке полой оси, 13 — компрессор ТРД. 14 — камера сгорания и турбина ТРД, 15 — редуктор трансмиссии, 16 — крыло самолета, 17 — вал отбора мощности от диска, 18 — воздухопровод, 19 — топливопровод, 20 — топливная камера, 21 — блок управления топливоподачей и зажиганием..
На фиг. 3 показан периметральнь1й узел дискового двигателя, где 22 — вытяжная камера, 23 — камера сгорания ПВРД, 24- входное отверстие, 25 — сверхзвуковое сопло полного расширения, 26 — воздушная камера, 27 — газовая камера с жаростойкими лопатками, 28 — разделительная стенка, Изобретение иллюстрируется следующим примером, Дисковый двигатель диаметром 18 м имеет число оборотов 800 об/мин при окружной скорости 735 м/с, Вентилятор ТРД и центробежный вентилятор создают в воздушной камере давления
5 кг/см, Скоростной напор обеспечивает отношейие давления в камере сгорания и на срезе сопла ПВРД более 30, что при температуре 2500 К создает скорость истечения газового потока из сопла 1515 м/с. При ра"0 ходе воздуха 1,2 кг/с тяга каждого ПВРД составляет 1500 кг. В этом случае диаметр сопла 3 см, диаметр камеры сгорания 30 см, ее длина 85 см, Расход тепловой энергии . составляет 640 ккал/с при расходе. топлива
15 0,06 кг/с.
По периметру диска установлено 64 шт.
ПВРД, которые с учетом потерь развивают мощность 660000 л.с. при удельном расходе топлива 0,02 кг/л,c,ч.
20 Вариантом может служить использоваwe а дисковом двигателе в качестве топлива жидкого водорода, что значительно сократит загрязнение атмосферы, Эффективность дискового двигателя со25 стоит в увеличении мощности двигателя вследствие увеличения диаметра диска-ротора и. сверхзвуковой окружной скорости его вращения, что повышает эффективность сгорания топлива в ПВРД и сокращает его
30 расход.
Формула изобретения
Дисковый двигатель., содержащий кожух и установленный в подшипниках на оси диск с расположенными по его периферии
35 прямоточными воздушно-реактивными дви-гателями, имеющими камеры сгорания и сопла. и расположенными на его боковых, поверхностях лопатками двух компрессоров, выход одного из которых подключен
40 к входу в камеры сгорания прямоточных двигателей, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности двигателя, он снабжен пусковым турбореактивным двигателем, винтовыми движителями, соединяю45.щей их с осью дискового двигателя трансмиссией, газовой камерой с установленными в ней лопатками, и вытяжной камерой,. причем выходы из реактивных сопел подключены к газовой камере, выходы второго компрессора — к вытяжной камере, а диск выполнен из композитных материалов, 1813910
1813910
Составитель В.Головкин
Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор А,Козориз
Редактор Н.Рожкова
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101.
Заказ 1818 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
www.findpatent.ru
В качестве примера бесколлекторного двигателя постоянного тока (англ. Brushless Direct Current - BLDC) можно рассмотреть двигатель вала пятидюймового дисковода гибких дисков.Основными элементами такого двигателя являются статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).Статор представляет собой сердечник с зубцами (англ. tooth), на которых намотаны обмотки трех фаз статора - A, B, C (или U, V, W). В рассматриваемом двигателе 30 зубцов, по 10 на каждую фазу.
На каждом зубце намотаны ~115 витков. Намотка фаз на зубцы чередуется - ABCABCABC... .Ротор представляет собой кольцевой магнит с чередующимися северными и южными полюсами:
Этот двигатель представляет собой так называемый "outrunner", в котором ротор охватывает статор, находится снаружи него. Такие двигатели характеризуются повышенным крутящим моментом и пониженной скоростью вращения.Похожий двигатель применяется и в трехдюймовом дисководе для гибких дисков:
В CD/DVD-приводах также используются такие двигатели:
А вот бесколлекторный двигатель из жесткого диска:
Бесколлекторный двигатель можно использовать в качестве генератора. Для этого выводы его фаз подключаются к трехфазному выпрямителю, собранному по схеме А. Н. Ларионова на трех диодных полумостах из шести диодов (предложена в 1923 году):
Важнейшими параметрами BLDC-двигателя являются константы Kv и Km.
Для увеличения вырабатываемого напряжения можно перемотать статор двигателя, намотав больше витков.
Продолжение следует.
acdc.foxylab.com
