Синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

“Основы автоматики и системы автоматического управления ”

на тему:

Синтез системы автоматического регулирования

радиального положения пятна

Рязань 2008

Содержание

Задание

Введение

Расчет датчика положения

Расчет линейного электродвигателя

Расчет оптической системы

Расчет корректирующего устройства

Заключение

Список литературы

Приложение

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра САПР вычислительных средств

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине "Основы автоматики и системы автоматического управления”

студентки_Поповой Е.Ю. ___________________________группы 050_

Тема

Синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна

Срок представления работы к защите: ______________ г.

Исходные данные для выполнения работы:

λ=8 мкм;

F=150;

k_у=3;

Т=3·10^-4 с;

d_к=15 мм;

В=1 т;

R_k=4 Ом;

W=100 витков;

m=30 г;

μ=40 г/с;

c=0 н/м.

Руководитель работы _ _ /подпись/

Задание выдано ______________ г.

Задание принято к исполнению  /подпись/

Введение

 

В настоящее время оптические дисковые системы нашли множество применений. Возможность записи значительного объема информации и простота тиражирования делает оптический диск очень привлекательным. В сфере записи и хранения данных системы с прямой оптической записью информации стали штатными периферийными устройствами компьютеров.

Просто осуществляемое сканирование по плоской поверхности диска при считывании, обеспечивающее быстрый доступ к информации, важное качество таких систем. Дополнительным достоинством оптических дисков является отсутствие физического контакта между считывающей головкой и несущем информацию слоем, так как считывание осуществляется пучком света, сфокусированным на этом слое. Защитный прозрачный слой, покрывающий носитель информации, предохраняет мелкие детали от повреждений и затеняющих частичек.

Как и в обычной граммофонной записи, информация расположена по спирали, которая называется дорожкой. Дорожка представляет собой спиральный прерывистый пунктир из меток записи. Метки являются маленькими областями, имеющими оптический контраст с окружающей их зеркальной поверхностью, например черные элементы в виде черточек или продолговатые углубления (питы) на поверхности. Метки вызывают изменение отражения от диска вдоль дорожки. Оптическая считывающая головка, которая в данном случае заменяет механическую иглу граммофона, преобразует изменения отражения в электрический сигнал. Для этого объектив головки фокусирует лазерный луч в маленькое пятно на дорожке и направляет луч, отраженный от диска, на фотоприемник. Таким образом, сигнал с фотоприемника модулируется во времени в соответствии с метками на дорожке вращающегося диска.

Высокая плотность в записи информации достигается с помощью оптических средств, которые представляют собой оптический сканирующий микроскоп со средним увеличением. Предел плотности записи обусловлен дифракцией света, которая определяет минимальный диаметр пятна в фокальной плоскости. Размер пятна пропорционален длине волны света λ, излучаемого полупроводниковым лазером. Для используемых в настоящее время лазеров это составляет 10⁹ - 10¹¹ бит на диск. На рис.1 показаны основные оптические элементы считывающей головки.

Диск

O

З D

Л

Рис.1. Базовая оптика.

Излучение полупроводникового лазера Л фокусируется через прозрачную подложку диска на поверхность, несущую информацию, с помощью объектива микроскопного типа О. Часть отраженного света, собираемого тем же объективом, направляется полупрозрачным зеркалом З на детектор (фотоприемник) D.

Для сканирования всего диска эта конструкция должна быть укреплена на каретке, перемещающейся по радиусу диска. При этом малые и кратковременные ошибки (отклонения) пятна от дорожки устраняются за счет перемещения компактной головки относительно каретки.

Дорожки записи (САРД). В видео дисковых системах дополнительно используется система управления в тангенциальном направлении (вдоль дорожки), предназначенная для компенсации высококачественных изменений скорости считывания.

Таким образом, в настоящее время оптические дисковые системы снабжены пятью системами автоматизированного регулирования, а именно:

–  Вращения диска (САРВ);

–  Тангенциального слежения (САРТ);

–  Радиального слежения за дорожкой (САРД);

–  Радиального перемещения каретки (САРРП);

–  Вертикального слежения за фокусировкой (САРФ).

Расчет датчика положения

 

Система радиального слежения за дорожкой предназначена для фиксации считывающего пятна в пределах дорожки при перемещениях диска, вызываемых эксцентриситетом, движением каретки, действием внешних вибраций, ускорений и т.д. Функциональная схема CAPD содержит те же компоненты, что и САРФ и показана на рис. 2.1.

g(t)

 

х(t)

Усилитель

мощности

 

 

 

 

Датчик Усилитель Корректирующее

положения устройство

Рис.2.1. САРД.

Датчик положения отклонение считывающего пятна относительно дорожки в радиальном направлении. После усиления и коррекции сигнал с выхода датчика положения подается на ЛЭД, перемещающий головку считывания в направлении перпендикулярном дорожке в сторону уменьшения отклонения от дорожки.

Сигнал ошибки получается оптическими средствами. Наиболее часто используется метод двух пятен и радиальный двухтактный метод.

В методе двух пятен постоянная составляющая (ПС) сигнала детектора содержит информацию о положении сканирующего пятна относительно информационной дорожки, причем величина ПС будет минимальной, если пятно находится на дорожке (в этом случае отражение света минимальное). Зависимость величины ПС сигнала от радиального положения пятна приведена на Рис.2.2. При , где n = 0, 1, 2, …, а q – расстояние между дорожками предполагается, что центр пятна совмещен с центральной линией дорожки.

 

Относительный уровень ПС

 

 

 

 

 

в

 

а