7. Лентопротяжные механизмы видеомагнитофонов

В современных устройствах видеозаписи использую»· строчную запись, при которой дорожка записи не непрерывна, а разделена на строчки. Информация, содержащаяся в каждой последующей строчке, является продолжением информации, содержащейся в предыдущей строчке. Различают поперечно-строчную и наклонно-строчную запись. При поперечно-строчной записи строчки записи практически перпендикулярны направлению движения носителя записи (рис. 21). При наклонно-строчной записи строчки образуют с направлением движения носителя записи угол β, отличный от нуля и прямого утла (рис. 22).

Поперечно-строчная запись применяется в профессиональных видеомагнитофонах с четырьмя головками, наклонно-строчная - в бытовых, полупрофессиональных, а также в профессиональных видеомагнитофонах с одной и двумя вращающимися головками.

Принцип осуществления поперечно-строчной записи поясняет рис. 21. Магнитная лента1 транспортируется со скоростью ν_л механизмом с открытой петлей. При поперечно-строчной записи запись и воспроизведение осуществляются не неподвижными, как при продольной, а четырьмя вращающимися видеоголовками 3, расположенными на диске 2. Диск с видеоголовками вращает специальный скоростной двигатель. Для обеспечения необходимого контакта с головками лента проводит через направляющие, которые формируют вогнутую поверхность в месте контакта с видеоголовками. Сигнал подводится к видеоголовкам при записи и снимается с них ери воспроизведении с помощью токосъемника. Головки работают поочередно. В случае поперечно-строчной записи скорость записи-воспроизведения не совпадает со скоростью перемещения ленты, а значительно превышает ее и определяется движением видеоголовок на ленте. Так, в принятой в настоящее время частоте вращения диска с видеоголовками 239 ^с-1 и поперечной плотности записи 2,5 стр/мм скорость записи составляет около 40 м/с при скорости ленты 39,7 см/с.

Рис 21 Расположение дорожек Рис.22. Расположение дорожек при

При поперечно-строчной записи. Наклонно-строчной записи.

Рис 23. Принцип поперечно-продольной

записи.

Наклонно-строчная запись осуществляется одной или двумя головками, также расположенными на вращающемся диске. Поскольку строки при наклонно-строчной записи имеют большую длину, чем при поперечно-строчной записи, диск видеоголовок имеет больший диаметр. Для осуществления записи поверхность диска наклонена по отношению к направлению движения ленты на некоторый угол β (рис. 23, а). Очевидно, что на такой же угол будут наклонены строчки на видеограмме.

По способу огибания диска лентой механизмы для наклонно-строчной записи бывают типов Ω-петли и -петли. В первом случае (рис. 24, 6) расположение ленты в тракте ЛПМ имеет вид греческой буквы Ω, во втором (рис. 24, в) - буквы .

В бытовых и некоторых типах профессиональных видеомагнитофонов лента размещается в кассетах. В этом случае механизмом осуществляется ее автоматическая заправка в лентопротяжный тракт, а траектория движения различна в кассетах разных типов. Наибольшее распространение в бытовых устройствах получила кассета типа VHS (Video Home System). В аппаратах с кассетой VHS используется так называемая М-траектория движения ленты (рис. 24, г), поскольку эта траектория по форме напоминает букву Μ.

Лента перематывается с одной катушки на другую, расположенную в той же плоскости, огибая барабан с головками на угол, несколько превышающий 180°. Если при наклонно-строчной записи используется одна вращающаяся головка, то в этом случае запись непрерывного сигнала невозможна, в ней образуется разрыв на время перехода головки с одного края ленты на другой, т. е. с конца одной строчки на начало следующей строчки. В видеомагнитофонах с α-петлей сигнал прерывается на 40 ... 50 мкс, в устройствах с Ω-петлей - более чем на 300 мкс.

При двух вращающихся головках перерыва в записи нет - она осуществляется с перекрытием, как и при поперечно-строчной записи.

При наклонно-строчной записи диск вращается с частотой 50 с^-1, скорость записи-воспроизведения также значительно превышает скорость движения ленты. В видеомагнитофонах с наклонно-строчной записью используется более узкая лента, чем в аппаратах с поперечно-строчной записью.

Параметры характеризующие лентопротяжные механизмы. Основной задачей лентопротяжного механизма является транспортирование ленты с заданной номинальной скоростью V₀. Однако из-за действия различных дестабилизирующих факторов действительная скорость V отличается от номинального значения; причем отклонение может быть постоянным и переменным:

V=V₀V-Vn,

где ΔV -постоянное отклонение от номинального значения; Vn - переменная составляющая скорости. Скорость ленты в механизме характеризуют следующие показатели:

Средняя скорость ленты - путь, проходимый лентой в единицу времени. Значения средней скорости стандартизованы: 304,8; 132,4; 76,2; 38,1; 19,05; 9,53; 4,76 см/с. В аппаратах точной записи используются все номиналы скоростей, причем в АМЗ широкого назначения может быть установлена любая из них. В профессиональных магнитофонах используют скорости 76,2; 38,1 и иногда 19,05 см/с, В бытовых - 19,05; 9,53 и 4,76 см/с. Кассетные магнитофоны с лентой шириной 3,81 мм рассчитаны на скорости 4,76 и 2,38 см/с. В профессиональных видеомагнитофонах лента движется со скоростью 39,7 либо 19,85 см/с.

Отклонение средней скорости от номинальной (нормированной), оцениваемое в процентах. Оно приводит к тому, что при записи и воспроизведении на разных аппаратах время воспроизведения отличается от времени записи, а также искажается тембр звуковых сигналов. Допустимое отклонение средней скорости от номинальной не превышает долей процента.

Дрейф скорости - случайное изменение средней скорости, оцениваемое в процентах номинального значения. Допустимое значение дрейфа скорости в зависимости от класса аппарата лежит в пределах 0,5... 3 %.

Рис 24. Расположение барабана с видеоголовкой и ленты при наклонно строчной записи (а), расположение ленты в механизме типа -петли (б), -петли (в) и схема М-траектории ленты в кассетном видеомагнитофоне (г);

1-кассета, 2-барабан, 3-видеоголовки, 4-ведущий вал, 5-прижимной ролик, 6-направляющие ролики, 7-стирающая головка, 8-головки звука и систем слежения, 9-лента.

Дрейф скорости вызывают разные причины - проскальзывание ленты, изменение напряжения питания двигателей, нестабильность частоты питающей сети, упругие деформации ленты, изменение ее размеров из-за колебаний температуры и влажности и др.

Колебания скорости - отклонение скорости от среднего значения. Скорость ленты в ЛПМ не является постоянной, а совершает непрерывные периодические к непериодические колебания около среднего значения. Колебания скорости оценивают

коэффициентом колебаний скорости.

A=Vn/V_ср=(V_мах – V_min)/2V_ср

Рис 25. Зависимость чувствительности Рис 26. Векторная диаграмма сложения слуха к колебаниям высоты тона. скоростей ленты и головки

при строчной записи

где V_мах - максимальное значение скорости за время измерения;

V_min -минимальное значение скорости за время измерения; V_ср - среднее значение скорости; =Vn=(V_мах – V_min)/2 – отклонение скорости.

Коэффициент колебаний скорости измеряют в определенной полосе частот в зависимости от назначения аппарата. При звукозаписи колебания скорости приводят к мгновенным изменениям высоты тока, называемым детонацией. Заметность детонации при прослушивании записанных программ зависит от частоты детонации. Она максимальна в области 2... 10 Гц и спадает с увеличением и уменьшением частоты. Поэтому магнитофоны принято характеризовать не коэффициентом колебаний скорости, а коэффициентом детонации Ад. Значения коэффициента детонации у современных магнитофонов лежат в пределах ±(0,04...0,7%). Колебания скорости у устройств точной записи могут быть более значительными

Колебания скорости возникают из-за неидеальности изготовления вращающихся элементов лентопротяжного механизма, наличия у них эксцентриситетов и эллиптичности. Эти колебания имеют периодический характер, частота их совпадает или кратна частоте вращения соответствующих элементов ЛПМ .

Другим источником колебаний скорости являются продольные колебания ленты, вызванные случайным изменением коэффициента трения ленты о головку. Такие изменения связаны с наличием шероховатости у рабочих поверхностей лент и головок. Частота этих колебаний, часто называемых струнным эффектом, зависит от материала основы ленты и длины ее колеблющегося отрезка. Так, для отрезка ленты длиной 0,5 м на ацетатной основе частота колебаний составляет примерно 1300 Гц, для лент на лавсановой основе 2000...2500 Гц.

Кроме периодических компонентов а спектре колебаний скорости всегда присутствуют сплошные шумовые составляющие, спектр которых простирается от нулевых частот до нескольких килогерц.

При продольной записи направление скорости движения ленты совпадает с направлением записи-воспроизведения. Поэтому колебания скорости ленты и колебания скорости записи в этом случае понятия совпадающие. Иначе обстоит дело при поперечно- строчной и наклонно-строчной записи, когда направление записи составляет некоторый угол β с направлением движения ленты (см. рис. 25 и 26). При этих способах записи траектория перемещения головки по ленте определяется совместно вращательным движением головки и поступательным движением ленты, а относительная скорость записи может быть найдена как векторная сумма линейной скорости головки (V_г) и скорости ленты (v_л). Соответствующее построение с учетом того, что V_г>>v_л приведено на рис 26. Из рисунка видно, что скорость записи (воспроизведения)

V=V_г + V_л cos 

Отсюда можно получить, что

V/V = (V_г/ V_г)*( V_г/ V)+ (V_л/ V_л)*(V_л/V) cos ,

где Δν - колебания скорости записи (воспроизведения)

V_г и V_л - колебания скоростей головки и ленты соответственно.

РисРис.27.Взаимное расположение ленты и головки

Рис 28. Крутильные колебания ленты.

При поперечно-строчной запаси β=90°. Тогда Δ ν/ν Δν_Γ/ν_Γ, и, следовательно,коэффициент колебаний скорости записи совпадает с относительной нестабильностью частоты вращения диска с головками. Поскольку диск с головками укреплен непосредственно на валу высокоскоростного двигателя, стабильность его вращения, а значит, и скорость записи определяются стабильностью напряжения питания двигателя и возможными качаниями его ротора. На скорость записи никак не влияют лента, приводные ремни, приемные и подающие узлы и другие элементы лентопротяжного механизма. Благодаря этому коэффициент колебаний скорости при поперечно-строчной записи не превышает 10 ^-5... 10 ^-6.

При наклонно-строчной записи β3…16°. Приняв при этом, что cos1, получим V/V = (V_г/ V_г)*( V_г/ V)+(V_л/ V_л)*(V_л/V) (1.5)

Поскольку v_гv н v_лv из (1.5) следует, что отношение Δ ν/ν больше, чем в случае поперечно-строчной записи, но меньше, чем коэффициент колебаний скорости ленты.

Динамика транспортирования ленты в лентопротяжном механизме. В процессе перемещения в механизме магнитная лента совершает различные колебания. На рис. 27 показано взаимное расположение головки и ленты с указанием осей координат. Лента при движении может совершать колебания в направлении оси Х (продольные колебания), оси У (поперечные колебания) и оси Z. Кроме того, она совершает крутильные колебания в плоскости ZОУ на угол θ (рис 28) и в плоскости ZОХ на угол ψ (рис. 29). Последние носят название динамических перекосов. Поперечные колебания ленты приводят к случайному изменению расстояния между лентой и головкой (неконтакту). Продольные колебания, как уже было сказано, вызывают колебания скорости. Крутильные колебания возникают из-за не параллельности поверхностей ведущих и прижимных роликов, а частота этих колебаний совпадает или кратна частоте вращения роликов. Динамические перекосы связаны обычно с неточностью резки ленты при ее производстве и наличием технологических допусков на точность изготовления направляющих элементов лентопротяжного механизма.

Все указанные перемещения ленты являются нежелательными и снижают точность записи и воспроизведения .

Рис. 29. Динамические перекосы ленты.