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

необходимо вводить большое затухание, чтобы уменьшить ее резонанс­ ные свойства. Учитывая, что в конечном итоге важна стабильность ско^ рости ленты в рабочей зоне, т. е. у магнитных головок, стараются изо­ лировать этот участок ленты с одной стороны введением значительных масс в виде маховиков, а с другой — уменьшением силовых возмуще­ ний, приложенных к этим массам со стороны подающего и приемного узлов.

щим узлом, что еще больше изолирует ленту в рабочей зоне.

Один из путей уменьшения жесткости связи — это увеличение дли­ ны отрезков ленты между ведущим и приемным узлами, а также между стабилизирующим фильтром и подающим узлом, так как жесткость отрезка ленты, как известно, обратно пропорциональна его длине. Для того чтобы не увеличивать габариты механизма, длину ленты меж­ ду указанными узлами увеличивают за счет петель. Лента натягивает­ ся подпружиненными рычагами. Для уменьшения резонансных явле­ ний подпружиненные рычаги часто снабжают различного рода демпфе­ рами (воздушными, масляными и т. д.). Эффективность указанных мер увеличивается, если в механизме присутствуют высокочастотные ко­ лебания, которые свойственны механизмам, работающим с высокими скоростями ленты. Поэтому с учетом указанных рекомендаций стро­ ятся, как правило, профессиональные магнитофоны. На рис. 8, а приведена кинематическая схема такого магнитофона.

Вбытовых магнитофонах, работающих с низкими скоростями лен­ ты, эффективность указанных мер снижается. В них применение ста­ билизирующих фильтров приводит только к ухудшению пусковых характеристик, увеличению массы и габаритов. Поэтому стараются спро­ ектировать механизм таким образом, чтобы периодические составляю­ щие скорости ленты находились вне диапазона слухового восприятия или по крайней мере вне максимума слухового восприятия (2—10 Гц). Для этого узлы механизма изготавливают с необходимой точностью, стабилизируют как режим их работы, так и величину упругой связи между ними, стараясь сделать ее как можно более слабой. Очень эф­ фективная мера также режим «идеального протягивания».

Всхеме ЛПМ, приведенной на рис. 6, практически трудно обеспе­ чить «идеальное протягивание», т. е. сохранить равенство и постоянство натяжения ленты справа и слева от ведущего вала независимо от ее количества на катушках, даже применяя разомкнутые следящие си­ стемы стабилизации натяжения ленты, использующие фрикционные весочувствительные муфты (см. ниже). Тем не менее большинство со­ временных магнитофонов до настоящего времени строится по такой схе­ ме. При этом в хорошо выполненных и грамотно сконструированных ЛПМ удается снизить величину коэффициента детонации до 0,12— 0,15% и обеспечить стабильность средней скорости ленты до 1%. Од­ нако в связи с непрерывно повышающимися требованиями к качеству

30

записи — воспроизведения звука, особенно в аппаратуре высших клас­ сов, повышаются требования и к стабильности скорости ленты. Поэтому в последних конструкциях ЛПМ намечается тенденция почти пол­ ностью реализовать принцип «идеального протягивания». Для повы­ шения степени стабилизации натяжения ленты начинают широко внедряться замкнутые следящие системы, управляющие величиной вращающих моментов подающего и приемного узлов в зависимости от

Инерцион­ ный ролик

На рис. 8, б приведена кинематическая схема ЛПМ с использова­ нием механической замкнутой следящей системы стабилизации натяже­ ния ленты (см. гл. 4). Лентопротяжный механизм состоит из тех же основных узлов, что и обычный. Дополнительными элементами явля­ ются узлы измерения натяжения ленты. Они представляют собой ры­ чаги с возвратными пружинами, вращающиеся относительно осей 1. На концах рычагов укреплены штыри 2, с которыми соприкасается лен­ та при своем движении. При изменении суммарной силы натяжения в левой ветви (аналогично может быть рассмотрена и правая ветвь) изменяется угловое положение измерительного рычага, что и исполь­ зуется для управления вращающими моментами подающего и прием­ ного узлов. Управление вращающими моментами происходит за счет силы давления, возникающей на измерительном рычаге и преобразуе­ мой чисто механическим путем (с помощью тяг или рычагов), напри-

31

мер в силу осевого давления фрикционной муфты подающего или при­ емного узла.

Реализация принципа «идеального протягивания» ленты открывает новые возможности при конструировании ЛПМ. Например, учитывая что натяжение ленты в таких конструкциях практически не изменяет­ ся, остаются постоянными и силы давления, действующие на магнитные головки. Это позволяет отказаться от использования лентоприжимов, что увеличивает срок службы головок. Лентоприжимы, кроме того, могут быть дополнительным источником возникновения продольных колебаний ленты.

Постоянство натяжения ленты приводит к стабилизации нагрузки на ведущий вал. Стабилизация натяжения ленты как при рабочем ходе, так и при ускоренных перемотках, уменьшает возможность ее механических деформаций (вытягивания и т. д.), улучшает качество на­ мотки ленты в рулоне. Одним из существенных преимуществ исполь­ зования замкнутого следящего привода для стабилизации натяжения ленты является также возможность работы ЛПМ как в горизонталь­ ном, так и в вертикальном положениях.

При проектировании ЛПМ с «идеальным протягиванием» ленты необходимо также учитывать все выше рассмотренные рекомендации, касающиеся обычной схемы.

Типы ЛПМ и их кинематические схемы

Назначение и конструктивное выполнение отдельных узлов ЛПМ и их взаимодействие определяются его кинематической схемой. Ки­ нематические схемы весьма разнообразны. При выборе или при оценке кинематической схемы следует исходить не только из того, чтобы получить наилучшие механические и электрические характеристики, но и следует учитывать назначение магнитофона, удобство работы, технологичность изготовления, надежность и особенно стоимость.

Рассмотреть все варианты существующих кинематических схем ЛПМ практически невозможно, но чтобы дать конструктору представ­ ление о построении ЛПМ, приводимряднаиболеехарактерныхпространственных кинематических схем. Пространственные кинематические схемы позволяют наглядно понять не только взаимодействие основных узлов механизма, но и проследить систему блокировки и управления этими узлами. В качестве примеров выбраны конструкции, имеющие, как правило, не один, а несколько характерных признаков. В ряде при­ меров кинематические схемы приводятся с некоторыми упрощениями.

Трехмоторный лентопротяжный механизм. Как пример такого ме­ ханизма приводим ЛПМ магнитофона «GX-365» фирмы «Akai» (рис. 9). Этот четырехскоростной механизм имеет косвенный привод ведущего вала. Допускает двухсторонний рабочий ход только при воспроизве­ дении, так как используется по одной головке стирания и записи. Им управляют с помощью кнопочного выключателя. Магнитофон ра­ ботает как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях. Приемный 6и подающий / узлы — активные, т. е. использованы в качестве

32

привода специальные электродвигатели (с мягкими характеристиками) с системой тормозов. На валах двигателей укреплены подкату шечники. От узла 6 вращение передается на счетчик количества ленты 4 к на программный механизм 5. Для привода ведущего вала 13 используется реверсивный гистерезисный трехскоростной электродвигатель 21. На его валу укреплена двухступенчатая насадка 3. Узел протягивания ленты состоит из ведущего вала 13 и прижимного ролика 11. Момент вращения от насадки 3 на валу электродвигателя 21 передаетстя ма­ ховику 9 ведущего вала посредством плоского пассика 7. Изменение

13 18

Рис. 9

скорости движения ленты (19,05; 9,53 и 4,76 см/с) осуществляется переключением обмоток электродвигателя переключателем 2. Двухсту­ пенчатая насадка на валу электродвигателя 21 служит для перехода с сети питания 50 Гц на сеть 60 Гц. Последнее выполняется механиче­ ским путем — перебрасыванием пассика 7 на нижнюю ступень насадки 3 специальным рычагом (на схеме онне показан). Переход на четвертую скорость (38,1 см/с) происходит заменой насадки (большего диаметра), которая устанавливается на ведущем валу и закрепляется гайкой. Узел магнитных головок состоит из головок стирания 18, записи 17, воспроизведения 14 и направляющих стоек. Головка воспроизведения 14 укреплена на рычаге 15, который под действием электромагнита 16 может перемещать ее в вертикальном направлении для воспроизведения при обратном ходе.

Узел стабилизации движения ленты представляет собой свободно вращающийся ролик, на оси которого укреплен маховик 19. В этот

узел также входит подпружиненный рычаг с направляющей стойкой 20. Управляют ЛПМ кнопочным переключателем 10, путем соответствую­ щего переключения электродвигателей и электромагнита 8, управляю­ щего прижимным роликом. К вспомогательным органам управления от­ носятся: автостоп обрыва ленты, представляющий собой подпружи­ ненный рычаг 12, воздействующий при обрыве ленты на концевой выключатель (на рис. не показан), он же служит для выбора петель ленты при пуске и останове, счетчик ленты 4 и программный меха­ низм 5.

Рис. 10

Чтобы катушки с лентой не спадали с подкатушечников при ра­ боте в вертикальном положении, оси подкатушечников снабжены зам­ ками-защелками.

Рассмотренная конструкция является характерным примером вы­ полнения ЛПМ современного магнитофона, предназначенного для полупрофессиональной и высококачественной любительской записи.

Двухмоторный лентопротяжный механизм. Примером двухмотор­ ного ЛПМ может служить механизм магнитофона «Комета МГ-201М» (рис. 10). Вращающий момент от насадки 9 на валу ведущего двигате­

19,05 см/с). Переключение скоростей осуществляется путем перестанов­ ки пассика 13 на трехступенчатой насадке 9. Для перестановки пассика служит рычаг 11, перемещение которого по высоте выполняется ку­ лачком 14 переключателя скоростей. Ведущий узел состоит из ведуще-

34

го вала 15 и прижимного ролика 17% установленного на качающемся рычаге 18, обеспечивающем его самоустановку по отношению к веду­ щему валу. Рычаг 18 закреплен на кронштейне 22, поворачивающемся относительно оси 23. Управление прижимным роликом производится электромагнитом 8. В магнитофоне используются две головки: уни­ версальная 25 и стирающая 24. Лента прижимается к универсальной головке лентоприжимом.2#. Приемный узел состоит из подкатушечника 5 и шкива 7, вращающихся на неподвижной оси. Вращающий момент от маховика 16 посредством пассика 12 передается шкиву 7. В маг­ нитофоне используется так называемый весочувствительный приемный узел, т. е. связь между подкатушечником 5 и шкивом 7 фрикционная (применено фетровое кольцо). По мере намотки ленты масса ее растет, •сцепление подкатушечника со шкивом 7 увеличивается, что приводит к увеличению передаваемого момента. При этом в некоторых пределах стабилизируется натяжение ленты. Подающий узел имеет анало­ гичную конструкцию, за исключением того, что вращающийся шкив в его нижней части заменен диском, жестко связанным с подкатушеч­ ником 1. Для ускоренной перемотки ленты служит отдельный дви­ гатель 4. Момент вращения от его вала передается на обрезиненный ролик 3 фрикционной передачи. В зависимости от направления пере­ мотки изменяется направление вращения двигателя, и ролик 3 вводится в зацепление либо с подкатушечником 5, либо с подкатушеч­ ником 7. Включение ролика 3 осуществляется рычагом 19, который управляется ручкой, закрепленной на валике 2. Для остановки подкатушечников в момент выключения механизма или при переходе на другой режим работы служат колодочные тормоза 6 и 26, механически связанные с узлом прижимного ролика и переключателем перемотки. Управляют ЛПМ в режимах записи и воспроизведения с помощью клавишного переключателя 21.

жения ленты. Данную конструкцию можно рассматривать на примере механизма магнитофона «ТК.248» фирмы «Grundig» (рис. 11). В ра­ бочих режимах вращение от шкива 6 на валу электродвигателя 9 посредством пассика 10 передается маховику 21 ведущего вала 20. Магнитофон имеет две скорости движения ленты (9,53 и 19,05 см/с). Переключение скорости достигается переброской пассика с помощью вилки 5 относительно двухступенчатого шкива 6. Управление вилкой производится поворотом кулачка 8, поворачиваемого ручкой 7.

Пассик 10 вращает и подкатушечник приемного узла 13 через промежуточный ролик 12, находящийся в зацеплении с диском 14, который установлен на оси приемного узла. Узел подающий (дета­ ли 1 и 2) имеет аналогичную конструкцию. Магнитофон может рабо­ тать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении, для чего в нем используется специальная система натяжения ленты, а подкатушечники снабжены замками. Стабилизация натяжения ленты осу­ ществляется автоматической замкнутой следящей системой, состоящей из измерительных штырей 17 и 31, закрепленных на вращающихся

рычагах 19 и 30, возвратных пружин 18 к 29 и петель из кап­ роновой нити 15 и 34. Петли одним концом закреплены на рычагах 19 и 30, а другим на рычагах 16 и 33 соответственно. Концы нити, закрепленные на рычагах 16 и 33, можно считать жестко закрепленными на плате механизма, так как пружины 32 намного сильнее возвратных пружин 18 и 29. При изменении натяжения ленты петли либо отпуска­ ются, либо затягиваются вокруг дисков / и 14 (подробнее работа этой системы будет рассмотрена в гл. 4). Петли одновременно служат и

Рис. 11

тормозами. Для того чтобы петли не спадали, диски 1 и 14 имеют про­ точки. В магнитофоне используется три магнитные головки: стираю­ щая 27, записывающая 25 и воспроизводящая 24. В рабочих режимах лента прижимается к головкам роликом 26 и лентоприжимом 23. Протягивание ленты выполняется прижимным роликом 22 и ведущим валом 20. Передача момента вращения подающему и приемному узлам осуществляется фрикционной передачей, состоящей из роликов 3 и 4 при обратной перемотке и ролика / / при прямой. Тракт движения лен­ ты построен таким образом, что при ускоренных перемотках лента за счет соответствующего расположения направляющих стоек отво­ дится от магнитных головок. Управляют механизмом с помощью кла­ вишного переключателя 28.

Одномоторный лентопротяжный механизм с непосредственным приводом и двухсторонним рабочим ходом. Примером такого механиз-

36

ма может служить ЛПМ магнитофона «Мелодия-МГ56»(рис. 12). В нем роль ведущего вала 13 выполняет вал двухскоростного электродвига­ теля 11, осуществляющего движение ленты со скоростями 9,53 и 19,05 см/с. Прижимной ролик 12 подводится к ведущему валу электро­ магнитом 3. В магнитофоне используется два комплекта головок, состоящих из стирающей 8 (или 16) и универсальной 9 (или 15). Го­ ловки расположены по обе стороны от ведущего узла. Контакт ленты 6 с головками при записи и воспроизведении производится роликовыми

Рис. 12

или подушечными лентоприжимами 10 и 14. Момент вращения от ведущего двигателя при помощи пассиков 7 и 17 передается промежуто­ чным узлам 2 и 4. Они представляют собой муфты, меняющие направ­ ление передачи момента вращения в зависимости от направления вра­ щения ведущего двигателя. Приемный 5 и подающий / узлы имеют одинаковую конструкцию и представляют собой весочувствительные муфты с электромагнитным управлением (см. гл. 4). Изменение на­ правления движения ленты достигается реверсированием ведущего двигателя и включением в работу весочувствительной муфты узла, на который наматывается лента. Включается муфта промежуточными узлами 2 и 4. При ускоренных перемотках включается электромагнит узла, выполняющего роль приемного, и он начинает работать без про­ скальзывания. Управление ЛПМ полностью электрическое. Оно осу­ ществляется включением электромагнита 3 прижимного ролика, пере­

37

Лентопротяжный механизм кассетного магнитофона с рычажным управлением. Типовым примером такого механизма может явиться ЛПМ магнитофона «Десна» (рис. 13). Механизм приводится в движение электродвигателем постоянного тока 11. Момент вращения от шкива 12 на валу двигателя передается при помощи пассика 13 маховику 15, укрепленному на ведущем валу 16. Стирающая 2 и универсальная 4 магнитные головки и прижимной ролик 17 установлены на пластине 1, которая под действием рычага 19 может перемещаться вперед или назад. В режимах записи и воспроизведения рычаг 19 с помощью штыря 18 перемещает пластину / вперед.

Рис. 13

При этом ролик 17 прижимается к ведущему валу 16. Для обес­ печения нужного положения кассеты относительно ведущего вала и магнитных головок служат направляющие штыри 3. Момент вращения приемному узлу 9 в режимах записи и воспроизведения передается посредством промежуточной фрикционной муфты 14, которая в этих режимах при перемещении рычага 10 входит в зацепление с пассиком 13 и приемным узлом. Фрикционная муфта 14 работает с проскальзы­ ванием. Рычаг управления, кроме перемещения вперед — назад, может также поворачиваться вокруг оси 8. В режимах ускоренных перемоток рычаг занимает одно из крайних положений. При этом он перемещает промежуточный узел 7, включающий в себя фрикционные и ременные передачи. Вращающий момент от маховика ведущего узла передается через узел 7 обрезиненному диску приемного 9 или подающего 5 уз­ лов. Тормоза колодочного типа 6 воздействуют на обрезиненные по­ верхности этих дисков. Управление тормозами осуществляется ры­ чагом 19.

38

Выбор кинематической схемы, Примеры кинематических схем, рассмотренные выше, в какой-то мере типовые. Знакомство с ними дает наглядное представление о конструкции современного' магнитог фона. Все эти механизмы удовлетворяют основным требованиям, предъ­ являемым к ним. Тем не менее возникает вопрос, какая из схем лучше, какую из них следует выбрать при конструировании магнитофона? На этот вопрос однозначно ответить трудно. Все зависит от требований, предъявляемых к магнитофону, от наличия того или иного вида элек­ тродвигателей, их количества, возможности выполнения механических

ных механизмах функции протягивания, намотки, натяжения ленты и торможения выполняются отдельными электродвигателями. Взаимо­ влияние отдельных узлов друг на друга в таком механизме оказывается минимальным, и в основном происходит через упругую магнитную лен­ ту. В трехмоторном механизме удается осуществить, как правило про­ стыми средствами, более стабильное движение ленты, лучшее качество намотки ее в рулон как при рабочем режиме, так и при ускоренных перемотках. Отсутствие различных передач, муфт и рычагов управле­

дач момента вращения. При этом механические помехи, возникающие в том или ином узле, сказываются в большей мере на стабильности дви­ жения ленты. Поэтому к точности изготовления деталей и узлов ЛПМ, его сборке и регулировке предъявляются высокие требования.

В процессе эксплуатации отдельные узлы изнашиваются, качество протягивания ленты ухудшается. Надежность работы одномоторных механизмов в общем ниже, чем трехмоторных. В большинстве одномотор­ ных конструкций получается более низкое качество намотки ленты, особенно в режимах ускоренных перемоток. Применение одного дви­ гателя в большинстве случаев ограничивает применение катушек боль­ шого диаметра.

Двухмоторные конструкции не имеют каких-либо преимуществ ни перед одномоторными, ни перед трехмоторными механизмами. Функции протягивания, намотки и натяжения ленты у них полностью не разделены. Для передачи момента вращения и управления отдель­ ными узлами используются различного рода муфты, фрикционные пе­ редачи, рычаги, тяги и т. д., как и в одномоторных конструкциях.

В результате конструкция получается такая же сложная и дорогая, как и одномоторная, а по качеству работы она уступает трехмоторным

39