CC BY
9
О. В. ПОРИЦЪКИЙ
ЗАСТОСУВАННЯ МОДУЛЯЦШНИХ МАГН1ТНИХ ГОЛОВОК У ПРИСТРОЯХ АВТОМАТИКИ
В останн! роки усшшно розвиваеться принцишально новий техшчний напрям у застосуванш метод1в I засоб!в магштного за-пису в автоматиц!. В основ 1 його лежить застосування жорсткого кшематичного зв'язку м1ж вщносним рухом магштноТ сигнало-грами (на якш записано програму чи шшу шформащю, необхЦну для нормально!" робота системи) 1 рухом виконавчих оргашв об'ек-та автоматизацп.
При використанш цього принципу часто виявляеться можли-вим побудувати вщносно просп, надшш та зручш в експлуатацп датчики положения, шляху, швидкосп 1 на щй основ! вдало роз-в'язувати задач! автоматизацп об'екпв, як\ не шддаються зви-чайним схемам автоматизацп або потребують для здшснення цих схем надм1рно складного \ коштовного рбладнання.
Основш переваги таких систем: 1) висока точшсть подач! команд, обумовлена жорстким кшематичним зв'язком магштного ноая (або магн!тно1 головки) та виконавчих оргашв \ можливютю запису магштних ¡мпульЫв (вщбитшв) мало"! довжини; 2) вщносна швидшсть переналагоджень системи (стирання старо'1 та запису-вання ново"! програми); 3) можлившть використання безконтакт-них метод1в запису 1 в1дтворення; 4) придатшсть для роботи у важ-ких умовах експлуатацп; 5) висока надшшсть.
Практичне здшснення пристрот автоматики, яю грунтуються на цьому принцип!, стало можливим внасл!док усшшного вико-нання ряду науково-дослщних роб!т.
Одним з основних завдань було створення вщтворювальних головок, як! надшно працюють при широкому д!апазон! змши швид-кост! ноая (в!д нуля до десятюв метр!в за хвилину). Як вщомо, в!дтворювальн! головки шдукщйно"! системи, що широко застосо-вуються в техшщ магн!тного запису, е перетворювачами «швид-к!сного типу» (Ух водача пропорщйна швидкост! зм!ни магштного потоку в осерд!: е= —ЫФ/М). Тому при в!дтворенн! посл1довност!
¡мпульсгв напруга на виход1 тако! головки пропорщйна швидкосп руху нос1я. Практично це означав, що шдукцшш вщтворювальш головки неможна використовувати при швидкостях ноая менших за 2—3 см/сек.
Аналопчш завдання розв'язуються в техшщ магштного зайису на основ1 застосування р1зних систем потокочутливих головок, в1ддача яких пропорщйна величин! магштного потоку в осерд! (е = кФ) I тому, у певних межах, не залежить в1д швидкосп руху сигналограми та частоти сигналу.
На практищ застосовують дв1 основш системи потокочутливих головок: 1) головки з нашвпровщниковими чутливими елемён-тами, яким властив1 гальваномагнггш ефекти (наприклад, ефект Холла); 2) модуляцшш магнггш головки (скорочено ММГ), що грунтуються на принцип! модуляци магштним потоком сигналограми високочастотного магштного потоку збудження, який при-мусово створюеться в магштному кол1 головки за допомогою спе-щальних, обмоток.
На жаль, уа в ¡дом! до початку роботй системи таких головок характеризувалися малою в1ддачею (одинищ або нав1ть частки мшвольта) 1 нестшшстю в робот! [1]. Тимчасом системи автоматики працюють в умовах, колй можлив1 р1зн1 змшй живильних напруг, сильш наведення на сполучш Л1н1'£, поштовхи 1 в1брацп внаслщок спрацьовування р!зних виконавчих пристро!в. Тому для шдви-щення спйкосп проти перешкод { надшносп роботи системи бажано мати високий р1вень сигналу в1д датчиюв.
У 1956 р. на кафедр! акустики та звукотехнши КП1 були впер-ше сформульоваш основш принципа розробки ММГ з шдвищеною вщдачею [2]. У 1957—1958 рр. в 1нститут1 автоматики Держплану УРСР були усшшно випробуваш перца дослщш зразки таких головок [3]. "
Модулятор ММГ з високою вщдачею являе собою мострву схему з резонансним настроюванням плечей моста (рис. 1,а). В одну з д1агоналей моста подаеться напруга збудження, а з друго! — зш-маеться вихщний сигнал.
Резонансне настроювання моста дае можливкть значно (при-близно на два порядки) шдвшцити напругу друго\' гармошки. Сл!д шдкреслити, що зростання вщдач! при резонансному настроюванн! моста значно б1лыпе за електричну добротшсть контура модулятора. Пояснения цього слщ шукати у внутршньому зворотному зв'язку, який посилюе шдмагшчування модулятора струмами друго! гармошки [4].
Перший зразок ММГ мав ряд конструктивних \ технолопчних недолив. Наприклад, використання в модулятор! тонкого фери-тового юльця збиыпувало розм!ри { знижувало мехашчну мщ-шсть головки. Спроби замшити феритове юльце пермалоевим за-кшчилися невдачею внаслщок значного залишкового намагтчу-вання пермалою при перехщних процесах вимикання.
14*
211
Використання запропонованого I. В. Вагнером розр1эного пер-малоевого модулятора дало можливють зменшити розм1ри i спожи-
Рис. 1. OcHOBHi принципи конструкци i схеми вмикання моду-
ляцшних головок: а — ММГ з феритовим торо'1'дом (1957—1958 pp.); б — ММГ з пластин-частим пермалоевнм ¡модулятором (1962 р.); в — елемент багатодор1ж-koboï широкосмуговоУ MME (1964 р.).
вання енергп" та дещо розширити частотний д1апазон ММГ (рис. 1,6) [5].
Найбиьший внесок у дальше полшшення конструкци i робо-
чих параметр!в ММГ зробила група сшвробггниюв 1нституту кь бернетики АН УРСР, яка працювала шд кер1вництвом Б. Б. Тимофеева та А. I. Таранухи. Застосування модулятора з тонко1 перма-лоевоТ фольги та деяш змши у схем1 та конструкцп магштного кола дали можливкть створити багатодор1жкову широкосмугову ММГ, основш параметри яко1 так!: 20 дор1жок на стр1чш завшир-шки 35мм; вихщна напруга — 3—10 в з дор1жки завширшки 1 мм\ ширина смуги частот — вщ 0 до 50 кгц; тобто параметри значно
I---[
Рис. 2. Спрощена принцитальна схема датчика перемщення «¡«агштна л1-
ншка».
вини, шж у аналопчних головок заруб1жних розробок (рис. 1,в) [4].
Розробка першого дослщного зразка ММГ з високою выдачею дала можлившть створити перил елементи автоматики з жорстким кшематичним зв'язком вщносного руху сигналограми та виконав-чих оргашв.
У 1957—1958 рр. в 1нститут1 автоматики Держплану СРСР було розроблено лабораторний дослщний зразок датчика перемь щень для металор1зальних верстат1в з програмним керуванням, умовно названий «магштна лшшка» [6]. Лшшку датчика зроблено з латуш, на якш гальвашчним способом осаджено тонкий шар феромагштного покриття (сплав №Со, тип I). На лшшщ запису-валось гармошчне коливання, причому густина запису досягала 25 повних перюд1в на 1 мм довжини ноая. Таким чином, довжина кожно1 швхвшп та запису вщповщала масштабнш позначщ — 0,02 мм. Сигнал з виходу ММГ шсля детектування надходив на спещальний формувальний пристрш, на виход1 якого виникали коротю ¡мпульси при просуванш лшшки на вщстань, яка дор!в-нюе довжиш швхвил1 запису. Спрощену принцишальну схему датчика наведено на рис. 2.
У 1958 р. у тому ж шституп було розроблено датчик поло- : ження «магштш упори» для системи програмного керування то1- , карно-револьверним верстатом 1341П заводу верстат1в-автомат1в ¡м О. М. Горького [7]. Розробкою системи програмного керування керував канд. тех. наук Г. А. Спину. Окрем1 напрямки вели т- ' женери Ю'. I. Кобус, В. 6. Пзила, 6. Г. брошевич, О. В. Пори-цький.
Основна програма цього верстата, тобто шформащя про посл1- Ч/. довшсть уах операцш, збер1гаёться на перфокарт!. Частина про-грами, яка стосуеться розм!р1й деталей (магштш м1тки, ям визна-чають мкце зупинки супорта при кожному переход!), записуе-ться на дор1жках, розмщених вздовж тв1рно1 магштного барабана: Запис провадиться тд час налагоджування верстата натискуванням I кнопки на пульт1 керування. При цьому спеша льна схема посилае , 1мпульс в обмотки запису ушверсально1 ММГ. ММГ встановлена | на полозках I так юнематачно зв'язана з верстатом, що будь-яке 1 перемпцення супорта або поворот револьверно? головки спричинюе вщповщне перемщення ММГ вздовж барабана. Шсля записування 1 кожного 1мпульсу храповий мехашзм повертае магштнйй барабан на один крок (на наступну дор1жку). •
Шд час робота в автоматичному режим! черговий перехщ три- ^ вае доти, доки головка не «на'ще» на записаний ранш 1мпульс. При цьому супорт перебуватиме точно в тому ж положенш, що й Ц шд час записування програми. Пот1м зчитаний головний ¡мпульс ; • дае команду на зупинку супорта 1 подготовку до наступного пере- " ходу.
Одшею з найважливших переваг тако'1 системи е моб1льшсть у переналагоджуванш, тобто можлив1сть швидко стерта непотр1бну 1 записати нову програму.
Завод верстат1в-автомат1в ¡м. О. М. Горького випустив доел 1 дну ' партш таких верстат1в. Верстат викликав великий ¡нтерес у с'пе-щал1ст1в як нашо1 краши, так 1 за* кордоном (його неодноразово демонстрували на заруб1жних виставках).
Функцюнальну схему датчика положения «магштш упори» наведено на рис. 3. 4
На початку 60-х роюв визначився новий центр по розробщ методов практичного використання ММГ в автоматищ, а саме: ко-лектив одше! з лабораторШ Луганського фШалу шетитуту «Дш-провуглеавтоматика$, який працюе шд кер1вництвом шж. К>. Г. €в-тухова I шдтримуе ткний зв'язок з КП1.
Один з основних напрям1в робота ще! лабораторп — розви-ток метод1В i засоб1в автоматики, як1 грунтуються на магштному запис! на неспещальних ноаях. П1д цим термшом розумпоть стальш троси, м1рний дргг, рейки та будь-як! шип детал1 машин, виготовлеш з магштних матер1ал1в.
За короткий час ця лаборатор1я розробила к1лька зразив моду-лящйних головок I вщповщних електронних схем (у нашвпровщ-
никовому виконанш), придатних для робота в тяжких умовах екс-плуатаци; розробила i перев!рила на практищ к1лька конструк-щй записуючих1 i стираючих головок; досладила магштш власти-boctî ряду конструкщйних сталей [8].
В результат! дослщжень встановлено, що б1лышсть марок сталей мають непогаш з погляду магштного запису властивостк ■ 103
коерцитивна сила —20 — 40 (до 100) ав/м; магштна ¡ндукщя
(8000 -i- 16 000) 10~4 тл\ коефЩент прямокутносп — 0,7 0,8. KpiM того, б1лышсть матер1ал1в виявилась здатною довго збе-
6,36 (запас) 756
Доелещюшафи
ММГ — Оеюкторт Лат л m А Машойя 306 Cn/aefa
Ф&щф-ПФ "V" фш ОКИ щ> Фарфп. спет
127650гц
^Аг-
306*226 КюиНюц
блок ; жАпет I
-6.36 •636
■3006
•6,36
контроль режиму
■3006 ~w
•4506
Рис. 3. Функцюнальна схема датчика положения «магштш упори».
р1гати магштш м^тки шд час робота з важкими мехашчними напр уженнями (стальш троси — до 1 року).
Лаборатор1я запропонувала нову схему побудови засоб1в авто-матизаци з використанням ММГ. На вщмшу вщ описаних вище систем з попередшм нанесениям магштних м1ток запропоновано систему з безперервним повторениям процеав «запис — вщтво-рення».
Записуюча головка, винесена трохи вперед по ходу руху ма-шини або и рухомого вузла, перюдично наносить магштш в1дбитки на деталь, яку використовують як нскпй запису (дргг, трос, рейка, напрямний полозок тощо). ГПсля того, як щеТ ж мггки досягае вщтворююча головка, в систему надходить сигнал про те, що за-дану вщстань пройдено. ГПсля цього м1тка стираеться.
Залежно в1д способу пор!внювання сигнал1в шд час запису-вання 1 сигнал1в вадтворювання можна робитИ висновок про положения виконавчогр органу в даний момент, про величину пройде-ного ним шляху або про його швидысть (рис. 4).
За цим принципом побудоваш розроблеш Луганським фша-
лом шституту «Дтровуглеавтоматика» д'ослщш зразки таких, здавалось би, дуже в1дм1тних один в1д одного прилад1в, як системи автоматики швидкохщноТ авалки для квадратно"-гшздово1 с1вби, вим1рювача швидкосп (индикатора проковзування) гумотросових конвейерних стр1чок I попереднш макет датчика швидкосп та шляху рейкового транспорту [8].
Основш параметри датчиюв положения шляху 1 швидкосп — це насамперед роздшьна здатшсть, яка вщбивае максимально до-сягнуту густину запису на одинищ довжини ноая р I точшсть по-дач1 сигналу при зчитуванш ¡мпульс1в Ах.
Залежно вщ конкретних умов щ величини можуть коливатись у широких межах вщ р < 25 Iмп/мм 1 Ах > 1 -т- 3 мк (при засто-
Рис. 4. Блок-схема побудови датчика шляху з безперервним повторениям процесу «запис—вщтворення» (запис чергового ¡мпульсу в]'дбуваеться при зчитуванш" попереднього).
суванш спещальних гальвашчних покритпв деталей) до р < 25 ¿мп/м I Ах = 1 см (на товстих стальних канатах 0 25—50 мм).
Оцшюючи далыш перспективи застосування ММГ, оид мати на уваз1, що сучасш багатодор1жков1 модул яшйш головки, не по-ступаючись перед шдукцшнимцщодо таких важливих параметр1в, як частотний д1апазон 1 поперечна густина запису, мають ряд важливих переваг: високу вщдачу, незалежшсть В1ддач1 вщ швидкосп нос1я \ вщсутшсть диференщювання вщтвореного сигналу.
Це дае можливкть значно удосконалити звичайш рулонш апа-рати магштного запису,- яю широко застосовуються в автоматищ для програмування 1 контролю. При розробщ такоК апаратури часто виникають питания, зв'язаш з особливостями процесу вщ-творення довгих хвиль або послщовносп ¡мпулыпв модулящйними головками, наприклад питания боротьби з осцилящями частотно! характеристики або ¡мпульсними перешкодами, що виникають вна-аидок одночасного читання двох, трьох ¡мпульав по однш дор1жщ.
Щ ггитання тепер також докладно доойджеш в спещальнш л ¡тер а-тур!.
Зараз в основному шдготовлена науково-техшчна база для широко1 розробки та застосування засоб1в магштного запису з I використанням ММГ у р1зних пристроях автоматики. Р1зномашт-шсть вщомих тепер розробок у щй галуз! переконливо шдкреслюе перспектившсть цього техшчного напряму.
Л1ТЕРАТУРА
1. Порицкий О. В. Воспроизводящие магнитные головки, чувствительные к потоку.— Труды секции звукотехники и электроакустики. Укр. отд. НТОРиЭ. им. А. С. Попова, вып. 1. К., 1958.
2. Порицкий О. В. Воспроизводящая модуляционная магнитная , головка. Авторское свидетельство СССР № 114007, кл. 42д 10<и, с приорите- ,, том от 3.1 1956 г.— «Бюллетень изобре1-ений», 1958, № 7.
3. П о р и ц к и й О. В. Воспроизводящая головка с магнитным усилением.— «Автоматизация и приборостроение». Сб. тр. Ин-та автоматики. Госплана СССР, зып. II. К-, 1961. V
4. Тимофеев Б. Б., Тарануха А. И., Порицкий О. В. Широкополосные модуляционные магнитные головки с высокой отдачей.— Инф. научно-технический сборник «Автоматика и приборостроение» № 4(20). К., 1964. _
5. В а г н е р П. В. Магнитная головка с разрезным пермаллоевым модулятором. Инф. листок № 46 БТИ Киевского СНХ, 1960.
6. Порицкий О. В.,. С п ы н у Г. А. Датчик перемещений. Авторское свидетельство СССР, № 114829, кл. 42в, 3-; 42,350 с приоритетом от 15.IX 1957 г.— «Бюллетень изобретений», 1958, № 8.
7. СпынуГ. А., Порицкий О. В. Датчик перемещения. «Магнитные упоры».— «Автоматизация и приборостроение». Сб. тр. Ин-та автоматики Госплана УССР, вып. I. К, 1958.
8. П о р и ц к и й О. В., Е в т у х о в Ю. Г. Применение магнитной записи на неспециальных носителях в автоматике.— Тезисы доклада, на конференции «Киевские ученые и работники промышленности, строитель- ' ства и транспорта в борьбе за ускорение технического прогресса и повышение эффективности производства». К . 1965.
О. В. ПОРИЦКИЙ
ПРИМЕНЕНИЕ МОДУЛЯЦИОННЫХ МАГНИТНЫХ ГОЛОВОК В УСТРОЙСТВАХ АВТОМАТИКИ
Краткое содержание
Изложены основные принципы нового технического направления в использовании методов и средств магнитной записи в автоматике. В основе этого направления лежит применение жесткой кинематической связи между перемещением магнитной сигналограммы и исполнительного органа объекта автоматизации.
Практическое осуществление соответствующих систем автоматики стало возможным благодаря развитию техники модуляционных магнитных головок.
Приводится краткий обзор опубликованных работ автора В этой области.
0. W. PORITZKY
USE OF THE MODULATION MAGNETIC HEADS IN THE AUTOMATIC DEVICES
Summary
The article gives an account of the general principles of the new technical direction in the use of the methods and means of magnetic recording in automatics. This direction is founded on the application of the hard cinematical connection between the displacement of magnetic sygnalgram and executive organ of the automatization object. Practical realization Of the corresponding systems of automatical became possible owing to the development of the technics of the modulation magnetic heads.
The article gives the survey of the author's published works in this sphere.
