Четыре скорости

Многие промышленные магнитофоны имеют дополнительную скорость ленты 4,76 см/сек. Поэтому при обмене магнитными фонограммами возникает потребность в такой скорости. Для записи речи в настоящее время наиболее экономична скорость ленты 2,38 см/сек. Учитывая сказанное, желательно в магнитофоне иметь еще эти две скорости, переоборудовав магнитофон в четырехскоростной.

Имеется несколько способов переключения скоростей движения ленты. Наиболее простой способ основан на перестановке пассика с одной ступени шкива двигателя на другую. Однако при четырех скоростях диаметры крайних ступеней шкива отличаются друг от друга более чем в 8 раз. Поэтому при большой скорости пассик сильно натягивается и создает дополнительную нагрузку на двигатель, у которого нагрузка и так увеличивается из-за большой скорости. На малой же скорости получается недостаточное натяжение пассика, который, учитывая еще малую площадь ступени, начинает проскальзывать, увеличивая детонацию. В более сложных методах меняется скорость вращающегося магнитного поля статора двигателя путем переключения пар обмоток статора или питанием двигателя от генератора, частота колебаний тока которого может меняться. Для асинхронных двигателей в этих методах необходимо предусматривать методы компенсации или исключения изменения скорости вращения ротора в зависимости от нагрузки. Имеются также способы переключений, использующие перекидные промежуточные ролики. Конструкция таких переключателей сложна и трудно выполнима в домашних условиях. Во всех упомянутых методах при переключениях меняется скорость вращения маховика, установленного на ведущем валу.

Стабилизирующий фактор маховика (кинематический момент) пропорционален его массе (весу), квадрату радиуса центра масс относительно оси вращения и угловой скорости вращения. Поэтому для получения достаточного стабилизирующего фактора на малой скорости ленты приходится увеличивать вес, диаметр, угловую скорость. Увеличение веса нежелательно в переносных моделях магнитофона (так, для скорости 2,38 см/сек вес маховика пришлось бы увеличить до 8 кг). Большой диаметр затрудняет компоновку механизма с усилителем и органами управления. Повышение угловой скорости вращения возможно только с одновременным уменьшением диаметра ведущего вала. Тонкий ведущий вал непрочен и требует высокой точности обработки. Кроме того, небольшое загрязнение вала (прилипание порошка ленты) вызывает заметную детонацию. Таким образом, рассмотренные методы из-за отмеченных особенностей не позволяют простыми способами создать четырехскоростной лентопротяжный механизм, который имел бы небольшие коэффициенты детонации на малых скоростях.

Предлагаемая конструкция узла ведущего вала (рис. 41) при небольшом его весе обеспечивает приемлемые, коэффициенты детонации на малых скоростях. Понятно, что собрать такой узел из готовых (покупных) деталей нельзя и необходимо иметь базу для проведения токарных работ высокой точности. Для его установки на плате из механизма исключается рама двигателей 9 (см. рис. 5), а боковые двигатели устанавливаются на индивидуальных стойках 11 (по три стойки на двигатель).

Рис. 41. Узел ведущего вала на четыре скорости: 1 - маховик со ступенчатым валом; 2 - пассик; 3 - плата; 4 - ручка перестановки скорости; 5 - вал с фланцем; 6 - втулка с фланцем; 7 - спиральная пружина; 8 - безынерционное колесо; 9 - ведущий вал; 10 - винт М3×5; 11 - стойка кронштейна; 12 - пластина кронштейна; 13 - втулка ведущего вала; 14 - шкив; 15 - электродвигатель М3; 16 - рама двигателя; 17 - ось маховика; 18 - фиксатор

Ведущий электродвигатель 15 (см. рис. 41) прикрепляется в трех точках к раме 16 с использованием резиновых прокладок, выполняющих роль амортизаторов. На оси двигателя помещен шкив 14, имеющий канавку для пассика 2. Диаметр шкива по сечению канавки равен 16 мм. На раме двигателя жестко закреплена также ось маховика 17. С целью снижения трения маховик со ступенчатым валом 1 опирается на ось через шарик от подшипника. Привод маховика пассиком выполнен не по наружному диаметру, а по меньшему диаметру (диаметр по сечению канавки 32 мм), что уменьшает детонацию, вызываемую двигателем. Резиновый пассик также демпфирует детонацию, так как вместе с маховиком он представляет собой механический фильтр.

При разработке узла ведущего вала автором была сделана попытка разместить маховик со ступенчатым валом непосредственно на валу электродвигателя. Такое решение дает возможность сократить вес и габариты узла. Однако испытания показали, что в записи заметно обнаружилась детонация с частотой вибрации двигателя.

Вследствие того, что диаметр по сечению канавки выбран в два раза больше соответствующего диаметра шкива, скорость вращения маховика составляет 1400 об/мин. Наружный диаметр маховика равен 80 мм, а его вес около 650 г. Таким образом, стабилизирующий фактор маховика не хуже, чем у маховика магнитофона "Днепр-11" на скорости 9,53 см/сек (скорость вращения 240 об/мин, диаметр 94 мм, вес 2 кг). Использование большой скорости вращения маховика позволило снизить вес центрального узла примерно в 3 раза.

Ступенчатый вал выполнен заодно с маховиком. Он имеет четыре ступени с диаметрами 40,9 мм (скорость ленты 19,05 см/сек); 20 мм (9,53 см/сек); 9,9 мм (4,76 см/сек) и 4,8 мм (2,38 см/сек). Высота ступени 6 мм. Вращение ступенчатого вала передается безынерционному колесу 8, у которого для надежного сцепления по наружному диаметру, равному 100 мм, закреплено резиновое кольцо толщиной 5 мм. Изменение передаточного числа при работе рассмотренной фрикционной пары (вал-колесо) будет вызывать увеличение коэффициента детонации. Оно возможно из-за деформации резины. Однако так как резина применена на колесе большого диаметра, то ее деформация будет мало влиять на постоянство передаточного числа.

Безынерционное колесо закреплено винтом 10 на ведущем валу 9, имеющим диаметр 6 мм. Вал вращается во втулке 13 и опирается на шарик от подшипника. При изготовлении механизма возможно нарушение соосности ведущего вала и маховика. В этом случае безынерционное колесо во время работы механизма может выходить из зацепления со ступенчатым валом, перемещаясь вверх. Для исключения отмеченного явления следует между втулкой колеса и платой магнитофона установить опорный шарикоподшипник.

Втулка ведущего вала жестко закреплена на пластине кронштейна 12, которая винтами соединена со стойкой 11, укрепленной на плате 3.

С целью создания возможности переключения скорости рама двигателя 16 прикреплена к фланцу втулки 6, надетой на вал 5. Последний привернут за фланец к пласте магнитофона. На его другом конце установлена шайба с гайкой, исключающая спадание втулки с вала. Поворачивание и подъем или спускание рамы двигателя производится прикрепленной к ней ручкой перестановки скорости 4. Для переключения скорости рама поворачивается по часовой стрелке и поднимается или опускается до зацепления соответствующей ступени вала с безынерционным колесом. Выбранное положение удерживается специальным фиксатором 18, выполненным в виде гребенки. В пазы этой гребенки западает выступ рамы, удерживая ее от вертикального перемещения. На фиксаторе установлен толкатель, тягой соединенный с рычагом прижимного ролика (или с электромагнитом). Толкатель при отводе прижимного ролика от ведущего вала немного поворачивает раму по часовой стрелке и отжимает ступенчатый вал от безынерционного колеса с целью предотвращения образования вмятин на колесе. Во время работы механизма ступенчатый вал прижимается к безынерционному колесу с помощью спиральной пружины 7, один конец которой прикреплен к плате 3, а другой - к втулке 6.

Из описания предлагаемой конструкции ведущего узла можно установить, что на любой скорости протягивания ленты стабилизирующий фактор маховика не меняется, сохраняя достаточный уровень коэффициента детонации.

С введением дополнительных скоростей несколько усложняются цепи коррекции усилителя. Они переключаются для разных скоростей, как и в неусовершенствованном магнитофоне, отдельным переключателем В7 (рис. 42), что, как уже отмечалось, расширяет возможности магнитофона. При изменении режимов работы с записи на воспроизведение и обратно переключение цепей осуществляется контактными группами В реле Р4 и Р6, которые в случае отключенных реле находятся в положении "Запись", как показано на рисунке.

Рис. 42. Принципиальная электрическая схема цепей коррекции для четырех скоростей

В режиме воспроизведения подъем частотной характеристики на низких частотах для скоростей 19,05 и 9,53 см/сек осуществляется теми же цепями, что и раньше, а для скоростей 4,76 и 2,38 см/сек - вновь введенными последовательными RC-цепочками С49 R74 и С49 R75 соответственно. Цепи подъема характеристики на низких частотах в режиме записи остались без изменения (Т-образный фильтр R31, R32, С27) и используются на всех четырех скоростях.

Корректирующие цепи, осуществляющие подъем характеристик на высоких частотах, несколько изменены. В них введено, кроме цепей для двух дополнительных скоростей, также переключение их сопротивлений, величина которых определяет высоту подъема характеристик. Переключение осуществляется, контактной группой В′6г, включающей в цепь коррекции при воспроизведении резистор R76. Так как цепи, соответствующие режиму записи, имеют меньшее сопротивление, то в этом режиме происходит большой подъем характеристики на высоких частотах, чем в режиме воспроизведения. Подъем уровня записи на высоких частотах способствует уменьшению шумов при воспроизведении.

Резонансная частота последовательных контуров L1, С22, (L1 + L2) С23, L1, C47 и (L1 + L4) C48 определяется по формуле

где L - индуктивность катушек, мгн;

С - емкость, конденсатора, пф.

Они настраиваются на верхние граничные частоты рабочих диапазонов частот магнитофона, которые равны 20, 16, 8 и 4 кгц для скоростей 19,05; 9,53; 4,76 и 2,38 см/сек соответственно.

Корректирующие катушки L1, L2, L4 намотаны на сердечниках M1000 НМ К10×6×4,5 и имеют по 330 витков провода ПЭВ-1 0,1. Индуктивность катушки составляет 13,5 мгн. Переключатель П7 одноплатный на 4 положения с двумя секторами. Так как величина магнитной проницаемости сердечников имеет большой разброс (800-1200 гс/эрс), то рекомендуется после изготовления катушек измерить их индуктивность и по ранее приведенной формуле уточнить необходимые емкости конденсаторов С22, С23, С47, С48.

С целью сохранения правильного и естественного воспроизведения сделанных записей рекомендуется производить запись и воспроизведение при строго номинальной скорости ленты. Однако из-за изменения напряжения питающей сети происходит уменьшение или повышение скорости ленты относительно номинальной. Вследствие этого при воспроизведении сделанных записей наблюдается изменение тембра звука. Отмеченный недостаток можно устранить, если ввести в магнитофон устройство для регулировки скорости ленты.

Механические регуляторы скорости имеют относительно сложную конструкцию и поэтому нецелесообразны для данного магнитофона. Наиболее легко можно осуществить регулировку скорости чисто электрическим способом, пропуская через обмотки статора ведущего двигателя постоянный ток, который создает тормозящее магнитное поле. Такой способ был опробован на электропроигрывающих устройствах и показал хорошие результаты. Схема включения цепей устройства регулировки скорости ленты приведена на рис. 43.

Рис. 43. Схема регулировки скорости ленты

Напряжение блока питания, подводимое к двигателю М3, выпрямляется диодами Д16, Д17. Сила постоянного тока, проходящего через обмотки статора двигателя, регулируется потенциометром R77, ручка которого "Peг. скор." выведена на панель управления. Фазосдвигающий конденсатор С4 и добавочный конденсатор С3 совместно с обмотками статора одновременно служат сглаживающими фильтрами выпрямителей.

Так как тормозящее магнитное поле уменьшает скорость вращения вала двигателя, то прежде всего нужно заменить шкив двигателя на шкив большего диаметра, который создавал бы превышение скорости ленты на 2-3% при крайнем правом (по схеме) положении движка потенциомера R77. Затем следует подобрать сопротивление резистора R76 такой величины, чтобы при крайнем левом (по схеме) положении движка потенциометра R77 скорость ленты была бы ниже номинальной на 2-3%. Нежелательно сильно уменьшать скорость вращения вала двигателя, так как при уменьшении скорости ниже 2700 об/мин из-за нарушения оптимального режима уменьшается жесткость двигателя и повышается его чувствительность к колебаниям напряжения сети питания. Во время регулировки магнитофон рекомендуется питать от сети, имеющей номинальное напряжение.

Регулировка скорости ленты целесообразна лишь в том случае, если магнитофон имеет точный индикатор скорости. Такой индикатор можно построить по ранее упомянутому принципу стробоскопического эффекта. Он состоит также из вращающегося стробоскопического диска. Освещение, которое производится неоновой лампочкой, установленной в самом магнитофоне. Диск диаметром 90 мм вырезается из плотной бумаги. На нем наносят 79 меток. При этом необходимо соблюдать одинаковые расстояния между ними, иначе установка скорости будет затруднена. Диск приклеивается к верхней плоскости безынерционного колеса. Для наблюдения меток в плате магнитофона делают круглое отверстие диаметром 20-30 мм. Около этого отверстия внутри магнитофона к его плате прикрепляют неоновую лампочку так, чтобы свет от нее падал на диск. В момент установки номинальной скорости метки кажутся неподвижными, Приведенное число меток соответствует диаметру ведущего вала 6 мм. В случае использования вала другого диаметра, число меток можно определить по формуле Z = 13,191d, где d - диаметр ведущего вала в миллиметрах. Понятно, что число меток округляется до целого числа.

На рис. 44 показано расположение ручек управления усовершенствованного магнитофона. Ручка перестановки скорости ленты находится примерно в центре платы под крышкой. Индикация установленной скорости осуществляется по рискам с цифрами 19; 9,5; 4,7 и 2,3 и по высоте ручки. Под крышкой с левой стороны на плате размещена также кнопка "Стирание" и ее выключатель.

Рис. 44. Расположение ручек управления на усовершенствованном магнитофоне

На панели управления проведены следующие изменения. В верхнем левом углу вместо переключателя режима работы "З-В" помещена ручка переключателя дорожек "2-1". Над ручкой регулировки тембра по низким частотам "НЧ" расположен выключатель "АРУЗ", а над ручкой "ВЧ" - ручка "Peг. скор.". Переключатель коррекции "19-9,5" преобразован в переключатель "ТР" (трюковой записи). Вместо переключателя рода работы "Ход - Стоп" установлен переключатель "Коррекция - 19; 9,5 4,7; 2,3". Сверху выключателя громкоговорителей "ГР" закреплен переключатель "MB" (медленный возврат). Внизу панели управления находятся четыре клавиши рода работы - "КО" (кратковременная остановка), "З" (запись), "СТ" (стоп) и "В" (воспроизведение). Клавиши перемотки ленты, включения питания и режима усилителя, а также ручки регуляторов уровня записи, тембра по высоким и низким частотам, выключатель громкоговорителей и индикатор уровня оставлены без изменения.

Дальнейшим усовершенствованием магнитофона "Пионер" может явиться замена ламповых предварительного усилителя и генератора высокой частоты на транзисторные с целью снижения веса магнитофона из-за применения более легкого силового трансформатора. Однако придется установить низкоомные головки, характеристики которых пока еще не очень высокие. Можно рекомендовать универсальную головку от магнитофона "Весна", имеющую ширину рабочего зазора 3,5 мкм. Придется также применить стрелочный индикатор уровня записи.

Использование полностью транзисторных схем позволит разместить в магнитофоне двухканальные усилители и преобразовать его в стереофоническую модель с четырехдорожечной записью. Однако создать такую модель может только опытный радиолюбитель, так как постройка даже упрощенной модели магнитофона занимает все свободное время в течение нескольких месяцев. Поэтому читатель, решивший построить магнитофон, должен оценить свои возможности и только после этого выбрать соответствующее решение. Затем следует запастись терпением, настойчивостью - и цель будет достигнута.