книги из ГПНТБ / Козырев А.В. Конструирование любительских магнитофонов

Ч а с т ь II

ЛЕНТОПРОТЯЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МАГНИТОФОНОВ

Г л а в а 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛЕНТОПРОТЯЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Лентопротяжный механизм (ЛПМ) магнитофона предназначен для перемещения магнитной ленты относительно магнитных головок при записи и воспроизведении (основные режимы работы) и для ускоренной перемотки ленты в прямом и обратном направлениях (вспомогательные режимы).

Лентопротяжный механизм — это связующее звено между маг­ нитной лентой, магнитными головками и электрической частью маг­ нитофона. Перемещая ленту в рабочих режимах, ЛПМ является источником ряда искажений, которые вносятся в процессе записи

ивоспроизведения. В основном эти искажения обусловлены изменени­ ем скорости ленты и непостоянством контакта ленты с магнитными го­ ловками. Как известно, медленное изменение скорости ленты вызывает изменение тональности звука при воспроизведении, мгновенные из­ менения скорости ленты приводят к возникновению как частотных, так

инелинейных искажений записи. Последние характеризуются появле­ нием дополнительных комбинационных частот, не существовавших при записи. Непостоянство контакта магнитной ленты с головками приводит к возникновению модуляционных шумов, ухудшению записи н воспроизведения высших частот и т. д. Характерно, что эти искажения невозможно скомпенсировать усилительным устройством магнитофона.

Поэтому от конструкции и тщательности изготовления ЛПМ зависит не только удобство эксплуатации и надежность работы магнитофона, но и качество записи и воспроизведения.

Принцип работы. Чтобы понять принцип работы, назначение от­ дельных узлов, их взаимодействие между собой, рассмотреть причины, вызывающие изменение скорости ленты, и дать некоторые рекомендации по проектированию как отдельных узлов, так и ЛПМ в целом, рассмот­ рим его общую кинематическую схему (рис. 5). Эта схема, не раскры­ вая конструктивных особенностей выполнения тех или иных узлов, позволит наглядно проследить их назначение, взаимодействие и усло­ вия работы.

ЛПМ состоит из следующих узлов и устройств: привода, узла ве­ дущего вала, подающего узла, приемного узла, узла магнитных го­ ловок (включая тракт движения ленты), узла стабилизации скорости

12

движения ленты в виде инерционного ролика, узлов передачи вра­ щения, тормозных устройств, узлов управления и вспомогательных устройств.

Катушка с магнитной лентой устанавливается на оси держателя катушки (подкатушечнике) подающего узла. При рабочем ходе (запись, воспроизведение) магнитная лента протягивается узлом ведуще­ го вала, касаясь магнитных головок, после чего поступаетна катушку,

Рис. 5

установленную на приемном узле. Протягивание ленты в большинстве случаев осуществляется вращающимся ведущим валом и прижимным роликом. На рис. 5 показан узел магнитных головок, состоящий из трех головок. Стирающая головка (ГС) позволяет перед записью унич­ тожить «следы» прежней записи. Записывающая головка (ГЗ) в процессе записи преобразует электрические колебания звуковой частоты в маг­ нитный поток, который фиксируется на ленте. Воспроизводящая го­ ловка (ГВ) преобразует остаточный переменный магнитный поток, возникающий при движении ленты, в электрические колебания зву­ ковой частоты.

Для протягивания магнитной ленты с несколькими скоростями необходимо изменять скорость вращения ведущего вала. Вращение

13

ведущего вала осуществляется приводом ЛПМ. В качестве привода в современных магнитофонах используются исключительно электро­ двигатели. Вращающий момент от привода может передаваться ве­ дущему валу либо через систему передач вращения, либо ведущий вал является непосредственно продолжением вала двигателя. Вращающий момент от привода в одномоторных конструкциях посредством си­ стемы передач передается также приемному и подающему узлам.

При намотке ленты ось приемного узла, на котором устанавлива­ ется приемная катушка, должна вращаться с такой скоростью, чтобы не образовывались петли, т. е. на участке «ведущий вал — приемная катушка» создается определенное постоянное натяжение ленты, не меняющееся в зависимости от ее количества на катушке. Для выпол­ нения последнего условия необходимо по мере намотки ленты изменять скорость вращения приемного узла. В процессе записи и воспроизве­

Чтобы перемотать ленту в первоначальное положение после запи­ си или воспроизведения, нужно изменить направление вращения по­ дающей катушки. При этом прижимной ролик отводят от ведущего вала. При обратной перемотке также обязательно некоторое натяжение лен­ ты, чтобы рулон был плотно намотан, витки его не сбивались и не рас­ сыпались. Желательно, чтобы натяжение ленты при перемотке, как и при рабочем ходе, оставалось постоянным, иначе плотность намотки будет неодинаковой в конце и начале рулона. Ускоренная перемотка ленты в прямом направлении осуществляется так же, как и в обратном, при этом функции подающего и приемного узлов меняются местами.

Для того чтобы избежать провисания и случайного разматывания ленты при неработающем магнитофоне, а также остановить ленту, ЛПМ снабжается тормозными устройствами. Последние воздействуют на приемный и подающий узлы, а в ряде конструкций и на ведущий узел.

При протягивании ленты надо ограничить ее перемещение по высоте, для чего применяют направляющие стойки или ролики. Ограничить перемещение ленты по высоте необходимо не только для то­ го, чтобы получить ровный рулон ленты, но и чтобы исключить изменение уровня сигнала при записи, воспроизведении и наложении дорожки на дорожку в случае многодорожечной записи. Для обеспечения надежного контакта ленты с магнитными головками нередко используют лентоприжимы. Система направляющих стоек и лентоприжимов совместно с

14

магнитными головками образует тракт движения ленты. Для уменьше­ ния износа магнитных головок тракт движения ленты часто включает в себя штыри, отводящие ленту от головок в режимах перемотки.

Управление всеми узлами ЛПМ осуществляется, как правило, механическим или электромеханическим способом посредством ры­ чагов, тяг электромагнитов, приводимых в действие клавишным, кно­ почным, рычажным или другим переключателем.

В некоторых конструкциях ЛПМ, работающих с высокими ско­ ростями ленты, для сглаживания колебаний скорости магнитной лен­ ты, используют стабилизирующий фильтр (инерционный ролик). Его, как правило, выполняют в виде массивного, свободно вращающегося маховика.

Кроме рассмотренных основных узлов, ЛПМ может иметь вспомо­ гательные устройства, существенно облегчающие его эксплуатацию. К ним относятся счетчики, автостопы, устройства временной остановки ленты, устройства программного воспроизведения записи и т. д.

Основные требования. Кроме обязательных требований, предъяв­ ляемых к лентопротяжным механизмам, ниже рассматриваются и же­ лательные требования, расширяющие эксплуатационные возможности бытовых магнитофонов.

Лентопротяжный механизм должен обеспечивать:

—стабильное протягивание магнитной ленты относительно маг­ нитных головок в режимах записи и воспроизведения. Величина от­ клонения средней скорости ленты от номинальной и колебания скорости (коэффициент детонации) должны быть обязательно в преде­ лах, указанных в ГОСТе 12392—71 для данного класса магнитофонов;

—работу с магнитной лентой, намотанной либо на стандартную катушку, либо на кассету. Возможны комбинированные конструкции

ЛПМ, состоящие из двух механизмов, допускающие работу как со стандартными катушками, так и с кассетами. Магнитофон конструи­ руют так, чтобы лента наматывалась на катушки рабочим слоем внутрь рулона. В ЛПМ с односторонним рабочим ходом при записи и воспроизведении используют катушки с вращением согласно ГОСТу 12392—71 против часовой стрелки. Этим же стандартом для каждого класса магнитофона предусмотрено использование катушки опреде­ ленной емкости. Так, например, магнитофоны I класса с питанием от сети должны работать с катушками № 18, I I и I I I классов— с катуш­ ками № 15.

В магнитофонах с питанием от автономных источников и универ­ сальным I I класса применяют катушки № 15, I I I класса — катушки

№13 и IV класса — катушки № 10;

—ускоренную перемотку ленты в прямом и обратном направлениях во вспомогательных режимах. Время перемотки для различных клас­ сов магнитофонов определено ГОСТом 12392—71 и в среднем составляет 3—4 мин для лент толщиной 37 мкм. В кассетных магнитофонах

время перемотки кассеты типа МК60 обычно не превышает 1,5 мин;

— в. зависимости от класса магнитофона протягивание магнитной ленты с несколькими номинальными скоростями;

15

—быструю остановку ленты как при рабочем ходе, так и при ускоренных перемотках; для чего необходимы тормозные устройства;

—торможение подающих и приемных узлов при выключенном магнитофоне, чтобы исключить провисание и спадание ленты с ка­ тушек;

—удобство заправки его лентой, чтобы смена катушек или кас­ сет не занимала много времени;

—время его пуска 0,5—2 с, т. е. отрезок времени, прошедший с момента включения органом управления режима записи или воспроиз­ ведения до момента, когда средняя скорость ленты достигнет номиналь­ ного значения;

—чтобы органы его управления осуществляли блокировку при переходе с режима на режим, при которых происходит изменение направления движения ленты, а также блокировку режима «Запись» от случайного его включения. В кассетных магнитофонах блокировка режима «Запись» производится самой кассетой;

—высокую надежность не только с точки зрения безотказной работы отдельных узлов механизма, но также и эксплуатироваться без таких профилактических работ, как смазка в течение всего срока служ­

бы магнитофона, наработка на отказ должна в среднем составлять 1500 ч;

— такую эксплуатацию, чтобы не являться источником акустиче­ ского шума или электрических помех;

— надежный контакт ленты с головками в процессе работы, а также допускать возможность регулировки угла наклона рабочих за­ зоров головок записи, воспроизведения или универсальной;

—удобство и наглядность управления; Кроме этого, желательно, чтобы механизм имел:

—двухсторонний рабочий ход ленты, при котором запись и вос­ произведение ведутся при любом направлении ее движения, или дву­

сторонний рабочий ход только при воспроизведении;

—такую конструкцию для увеличения срока службы головок, что­ бы происходил отвод ленты от магнитных головок в режимах уско­ ренных перемоток;

—режим «Временный стоп», т. е. устройство для кратковременной остановки ленты при рабочем ходе;

—наличие ряда вспомогательных устройств, упрощающих экс­ плуатацию магнитофона, например таких: счетчика количества лен­ ты, позволяющего находить участки ленты с нужной записью; устрой­ ства выключения механизма при окончании или обрыве ленты, так назы­ ваемый «автостоп»; программных устройств для воспроизведения записи

вопределенной последовательности с автоматической перемоткой ленты после окончания записи или воспроизведения; магазина кассет— устройства, позволяющего в кассетных аппаратах производить автома-

-.^гическую смену кассет;

~~— дистанционное управление с выносного пульта;

—возможность наглядной индикации при изменениях режима работы, переключения дорожек и т. д;

16

прямо пропорциональны величине моментов, прикладываемых к рулону ленты соответствующим узлом, и обратно пропорциональны радиусу намотки рулона. Натяжение ленты слева от ведущего вала, создавае­ мое силой F± (см. рис. 6, а), обеспечивает необходимое взаимодействие ленты с ведущим узлом и создает необходимый контакт ленты с маг­ нитными головками. Натяжение ленты справа от ведущего вала (ре­ зультат действия силы Fs) исключает провисание ленты, появление пе­ тель и обеспечивает необходимую плотность намотки ленты в рулон.

Рис. 6

В общем случае эти силы различны, причем Ft > F2. Результиру­ ющая сила натяжения FQ, действующая на ленту в тракте механизма, равна:

F^F.-F,, Н (гс). (1) Как будет показано в гл. 3, между прижимным роликом в точке'сопри-

18

того чтобы обеспечить это условие, величины вращающих моментов подающего и приемного узлов, создающих натяжение ленты, должны изменяться по мере ее сматывания и наматывания по гиперболическо­

Выполнение условия «идеального» протягивания обеспечивает более высокую стабильность как средней, так и мгновенной скорости ленты. Кроме того, оно позволяет стабилизировать силы давления лен­ ты на головки, уменьшает возможность возникновения паразитной амплитудной модуляции воспроизводимого сигнала, исключает пере­ кос ленты при ее движении, приводящий к потере при воспроизведении высших частот, а также уменьшает износ головок.

Как будет показано в гл. 4, реализация принципа «идеального» протягивания связана с существенным усложнением конструкции механизма. Поэтому в большинстве бытовых магнитофонов условие

В режимах ускоренных перемоток также необходимо выдержи­ вать постоянство силы натяжения. Только в этом случае обеспечива­ ется равномерность натяжения ленты в рулоне,увеличивается ровность его торцевой поверхности, плотность рулона в начале и конце получа­ ется одинаковой.

С точки зрения поддержания постоянства натяжения ленты все механизмы можно условно разделить на две группы. К первой относят­ ся те, у которых условие «идеального» протягивания обеспечивается (притом с довольно высокой точностью), ко второй — те, у ко­ торых оно выполняется лишь частично. Эти группы механизмов отли­ чаются не только конструктивными особенностями, но и, как правило, предельными значениями таких основных параметров, как стабиль­ ность средней и мгновенной скорости.

При движении лента соприкасается с головками, направляющими стойками, датчиками «автостопов» и т. д. В результате возникают си­ лы трения между поверхностями этих элементов и движущейся лен­ той. Поэтому силы натяжения Fx и F2—это суммарные силы, создава­ емые не только вращающими моментами сил приемного и подающего узлов, но и силами трения. В общем случае в зависимости от конструк­ ции тракта движения ленты последние могут как увеличивать, так и уменьшать силы натяжения, создаваемые моментами приемного и подающего узлов.

Необходимо помнить, что любой невращающийся элемент, находя­ щийся в контакте с лентой, при ее движении приводит к возникновению дополнительных сил трения. При этом, как правило, лента соприкасает­ ся с цилиндрическими или близкими к цилиндрическим поверхностями, например, рабочими поверхностями магнитных головок, направля­ ющих стоек и т. п.

Рассмотрим, в качестве примера, дополнительные силы трения, воз­ никающие при взаимодействии ленты с цилиндрической направляющей

19