САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Факультет аудиовизуальной техники

Кафедра технической электроники

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

на тему

«Расчет функциональных узлов блока управления

бесколлекторным микродвигателем оптического диска»

Специальность 201400 «Аудиовизуальная техника»

Выполнил студент гр. 817

Пустоваров К.С.

С-Петербург

2012 г.

ВВЕДЕНИЕ 2

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 3

1. Описание структурной схемы блока управления бесколлекторным микродвигателем 4

2. Ведущий микродвигатель диска. Режим работы. 6

2.1. Импульсный режим работы двигателя 11

2.2. Граничная частота следования управляющих импульсов 15

2.3. Расчет основных соотношений, характеризующих работу двигателя 16

3. Выходной каскад блока управления 20

3.1. Расчет основных соотношений, характеризующих работу выходного каскада блока управления 22

4. Датчик положения ротора 25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40

ЛИТЕРАТУРА 41

Введение

Одним из наиболее быстро развивающихся технических направлений является вопрос считывания цифровой звуковой и видеоинформации с оптических дисков. Технология цифровой оптической записи и последующего воспроизведения сигнала с диска аккумулировала в себе новейшие достижения в различных областях науки и техники - оптике, физике, теории помехоустойчивого кодирования. Исследуются вопросы цифровой обработки сигнала, цикловой и тактовой синхронизации, системы автоматического регулирования.

Формирование высокого качества изображения электронного кинематографа требует постоянного совершенствования лазерных считывающих устройств (ЛСУ), изучения CD- и DVD-проигрывателей.

Эти устройства, кроме узлов цифровой обработки информационных сигналов, содержат и ряд сложных автоматических систем. В данной пояснительной записке производится расчет блока управления бесколлекторным микродвигателем постоянного тока (БДПТ).

Применение бесколлекторных микродвигателей, благодаря их бесшумной работе и высокой надежности, является определяющим при разработке современной бытовой и профессиональной звукотехнической аппаратуры.

Техническое задание

а) Тема проекта - Блок управления бесколлекторным микродвигателем оптического диска.

б) Область использования - отдельный функциональный узел в составе - и -проигрывателей.

в) Основные технические характеристики:

U₀⁵⁰⁰ = 5.75 В - напряжение фазной обмотки в режиме НС;

U_П = 14.5 В - напряжение питания БДПТ;

I₀ = 0.28 А - ток фазной обмотки;

I_Н = 0.84 А - ток двигателя потребляемый от источника питания;

М_Н1 = 0.3 Н•см - момент нагрузки;

М_П⁵⁰⁰ = 2.0 Н•см - пусковой момент в режиме НС;

Т_М = 0.025 с - электромеханическая постоянная времени;

Т_Э = 24•10^-5 с - электромагнитная постоянная времени;

n = (200-500) об/мин - частота вращения двигателя

г) Условия эксплуатации - в закрытом корпусе, t=(+5..+50)⁰C

д) Состав проекта - пояснительная записка и графическая часть (принципиальная схема блока); формат А4, А3.

е) Перечень расчетного материала: расчетные соотношения исполнительного двигателя, расчет транзисторных ключей, шунтирующих диодов, согласующего устройства, узла защиты от перегрева.

1. Описание структурной схемы блока управления бесколлекторным микродвигателем

Для выпускаемой и вновь разрабатываемой звукотехнической цифровой аппаратуры является актуальным применение бесколлекторных микродвигателей постоянного тока. Это связано с их высокой надежностью, малым уровнем шумов, приемлемыми массогабаритными характеристиками. Такие двигатели успешно применяются в видеомагнитофонах, проигрывателях оптических дисков, видеопроекторах и др. Они обладают плавностью хода, более чем десятикратным увеличением срока службы по сравнению с коллекторными микродвигателями.

В состав БДПТ входят датчики положения ротора (ДП). Для функционирования двигателя требуется электронный коммутатор (К), который по сигналам от ДП подключает соответствующие обмотки к источнику электропитания постоянного тока. Требуемая скорость вращения обеспечивается определенной долей напряжения питания U_П. Для этого служит дополнительный сигнал управления U_У, который вырабатывается сумматорами, частотными и фазовыми дискриминаторами, широтно-импульсными модуляторами (ШИМ), ограничителями тока и совместно с сигналами от ДП воздействует на выходные транзисторы коммутатора.

Построение блоков управления бесколлекторными микродвигателями (БУМ), выполненных на основе дискретной элементной базы, приводило к появлению громозких механизмов транспортирования носителя звуковой информации.

Поэтому современным и перспективным является разработка и использование в звукотехнической аппаратуре бесколлекторных микродвигателей и блоков управления ими на основе специальных интегральных микросхем, в состав которых входят электронный коммутатор, формирователи сигналов коммутации и сигналов управления U_У, обеспечивающих требуемую скорость вращения.

Структурная схема БУМ изображена на рис.1.1.

Напряжение питания блока +U_П к фазным обмоткам двигателя подается через трехфазный мостовой усилитель, выполняющий функции электронного коммутатора К. С помощью К осуществляется периодическое подключение обмоток двигателя к источнику питания. Коммутатор выполняет функцию коллектора двигателя. Сигнал для управления коммутатором поступает с магнитоуправляемого датчика положения ротора ДП. Появление этого сигнала определяется пространственным расположением полюсов ротора Р. Штриховая линия на рис.1.1 обозначает такую магнитную связь.

Рис.1.1. Структурная схема управления микродвигателем диска