Меню

Стабилизатор вращения двигателя кассетного магнитофона

Стабилизатор вращения двигателя кассетного магнитофона

При отладке контроллера ведущего двигателя для катушечного магнитофона «Электроника-004» наткнулся на проблемы, поэтому решил пока этот проект приостановить. Чтобы неспешно подумать, что делать дальше. В целом все работает, но есть несколько нехороших моментов. Пока так и не получилось красиво стартовать двигатель. А в установившемся режиме не нравится то, что система постоянно дергает двигатель шумоподобным сигналом. Я понимаю, что фаза с датчика всегда немного дрожит, но в аналоговой системе все более спокойно. Наверное, это вопрос усиления и частотной коррекции. Хотя, конечно, тут тоже все терпимо, цифровая стабилизация работает лишь немного хуже аналоговой. Пока образовалась пауза, решил попробовать адаптировать ту же систему для кассетной деки.

В моей самодельной кассетной деке используется аналоговая схема кварцевой стабилизации скорости, сделанная по мотивам схемы магнитофона «Маяк-010». В той схеме применялся редкий кварц, которого у меня не было, поэтому переделал делители частоты для работы с обычным часовым кварцем. Частота таходатчика вместо 506 Гц получилась 512 Гц, что соответствует отклонению скорости +1.2%. На слух это не особо заметно, но все равно не очень хорошо. Да и сама схема давно устарела.

В деке я применил ЛПМ от магнитофона «Вильма» (такой же применялся и в «Маяк-010»). На мой взгляд, это лучший отечественный кассетный ЛПМ. Единственный минус – это шумные электромагниты, которые я сразу заменил электроприводом. Хотя назвать его «отечественным» можно лишь с большой натяжкой. Фактически, это копия ЛПМ магнитофона «Dual C 839».

ЛПМ этого магнитофона был не похож на другие ЛПМ, применявшиеся в те годы. Говорят, его сделала легендарная немецкая фирма Ernst Plank, но никаких точных данных по этому поводу я не нашел. На заглавном фото поста как раз такой ЛПМ – оригинальный Dual. Он имел закрытый тракт и автореверс – это довольно редкое сочетание. Кинематическая схема абсолютно симметричная: два одинаковых ведущих вала, одинаковые маховики, одинаковые ролики, одинаковая сила их прижима.

В магнитофонах «Вильма» реверса не было. В старших моделях (например, «Вильма-102») было два вала и закрытый тракт, а более дешевые модели были одновальными.

Привод вала здесь косвенный, с помощью плоского резинового пассика. В двухвальных моделях один и тот же пассик приводит в движение оба маховика.

Ведущий двигатель (ДКВ-001) весьма необычный для магнитофона – в нем используется полый ротор без ферромагнитного сердечника. Этот двигатель – копия мотора швейцарской фирмы Maxon. Эта фирма знаменита тем, что делала двигатели для марсоходов.

Оригинальные моторы имеют черный корпус и красные крышечки коллектора, в ЛПМ от Dual именно они и стоят.

Внутри маховика вклеена магнитная полоса, имеющая 100 пар полюсов. При вращении маховика в обмотке таходатчика наводится ЭДС с частотой в 100 раз выше частоты вращения ведущего вала. Еще одно преимущество такого датчика – он имеет кольцевую конструкцию, все витки и все полюса магнита работают одновременно, поэтому неточности изготовления усредняются. Это дает малый уровень джиттера на выходе датчика.

Катушка таходатчика выполнена оригинальным способом. Пластиковый каркас, на котором имеется углубление в виде змейки, покрыт гальваническим способом слоем меди. Потом лишняя медь удалена токарной обработкой, в результате на каркасе сформирована катушка в виде «змейки» из 100 сегментов.

В контроллере ведущего двигателя катушечного магнитофона есть все необходимое, даже больше. Здесь требуется устройство фактически с одним входом (куда подаются импульсы таходатчика) и одним выходом (куда подключается мотор). Остальные сигналы вспомогательные – включают и выключают двигатель, выбирают скорость, сигнализируют о захвате частоты.

Формирователь таходатчика здесь нужен другой. В двигателе ДБ-95 от магнитофона «Электроника-004» установлена магнитная головка, дающая высокий уровень сигнала. А тут на выходе таходатчика сигнал всего лишь 5 – 7 мВ от пика до пика. Его надо сначала усилить, а только потом компарировать. Новый формирователь собрал на любимом сдвоенном ОУ LM358.

Первый ОУ усиливает сигнал примерно в 80 раз. Заодно он выполняет роль фильтра. Входной разделительный конденсатор C1 вместе с входным резистором R8 образуют фильтр, отсекающий низкие частоты. Например, наводки 50 Гц. Ослабление на этой частоте не такое больше, всего -10 дБ, но это лучше, чем ничего. Конденсатор C5 параллельно резистору обратной связи снижает усиление на высоких частотах, отсекая высокочастотные помехи и шумы. АЧХ первого каскада показано на графике. Курсор расположен на номинальной частоте тахогенератора 506 Гц. Ход АЧХ не очень крутой, поэтому система вполне будет работать на частотах вдвое выше или вдвое ниже номинальной.

Второй каскад – это компаратор с гистерезисом. Величина гистерезиса задана делителем R12R14. На второй вход компаратора подается постоянная составляющая входного сигнала, которая выделяется цепочкой R13C10. Это обеспечивает автоматическую центровку порога срабатывания относительно входного сигнала.

Даже самые простые схемы скрывают в себе неожиданные сюрпризы. Тут ничего серьезного нет, но весьма забавно. На первый взгляд не совсем очевидно, что время старта схемы (время вхождения в рабочий режим) будет минимально, когда постоянные времени цепочек R11C1 и R13C10 будут равны. Посмотрим процесс старта:

Читайте также:  Что такое втулки стабилизатора гольф 4

Видно, что в первый момент ОУ U2:1 находится в насыщении. Это логично, так как конденсатор C1 разряжен, на инвертирующем входе ноль, а на неинвертирующем –половина питания. Когда конденсатор C1 зарядится, формирователь начинает работать.

Теперь сделаем на первый взгляд довольно безобидную вещь – увеличим емкость C10 в два раза. Вроде, станет только лучше, улучшится фильтрация сигнала. Снова посмотрим старт:

Теперь после зарядки C1 формирователь работать не начал – на C10 все еще слишком низкое напряжение. График уходит вправо, если посмотреть дальше, то окажется, что задержка включения выросла в 10 раз!

Теперь попробуем уменьшить C10 в два раза по сравнению с первоначальным. И снова посмотрим старт:

Опять в пределах времени симуляции формирователь не заработал. Здесь ситуация чуть лучше, но все равно задержка включения растянулась во много раз.

Дело в том, что оба конденсатора (C1 и C10) заряжаются от одного источника – выхода ОУ U2:1. И зарядиться они должны до одного напряжения – примерно до половины питания. Пока ОУ U2:1 находится в насыщении, зарядка идет быстро. Когда на выходе ОУ появляется сигнал, зарядка замедляется. Поэтому лучше всего, если оба этих конденсатора одновременно достигнут нужного напряжения. Они не обязательно должны иметь одинаковую емкость. Главное, чтобы постоянные времени RC-цепочек были равны.

Чтобы крутить коллекторный двигатель достаточно просто подать на него напряжение питания. Поэтому та часть схемы, которая коммутировала обмотки бесколлекторного двигателя и определяла положение ротора, здесь просто не нужна. Вместо этого нужен выходной усилитель. При номинальной скорости ленты 4.76 см/с двигатель потребляет примерно 35 мА при напряжении 4.5 В. На холостом ходу – 20 мА при 3.5 В. Напряжение питания всей схемы здесь 9 В, желательно иметь возможность подавать на двигатель почти всё для быстрого разгона. Использовать ОУ в выходном усилителе я не стал. Он только мешает получать на выходе полный размах напряжения. К тому же, LM358 не терпит по входу напряжение 5 В при таком же питании. Один сдвоенный ОУ в схеме уже есть, не хочется ставить еще.

Задача может быть решена на двух транзисторах. Делителем R19R20 усиление подобрано таким, чтобы при максимальном входном сигнале (а это 5 В) на выходе было что-то близкое к 9 В. Лучше, если будет легкое ограничение. В результате получился усилитель с усилением K = 2. При этом отношение резисторов довольно далеко от K-1, но в транзисторных схемах это обычно так. Здесь нет той идеальности, как в схемах на ОУ. Усиление будет зависеть от многих факторов, в частности, от нагрузки. С реальной нагрузкой оно близко к 2. В данном случае этот усилитель находится в петле обратной связи, поэтому его стабильность не имеет значения.

Кроме усиления, схема должна осуществлять фильтрацию ШИМ-сигнала. Как было сказано в предыдущих постах. здесь ШИМ-сигнал состоит из 8-разрядного ШИМ с частотой 62.5 кГц, плюс небольшая добавка SDM со спектром от 1 кГц и выше. Фильтр структуры Sallen-Key можно построить на чем угодно, классически они строились на эмиттерных повторителях. Но можно взять любой неинвертирующий усилитель. А это как раз наш случай. С расчетом поможет FilterPro от TI, где можно указать коэффициент передачи фильтра. В данном случае указываем 2. На схеме указаны номиналы для фильтра Баттерворта 2-го порядка с частотой среза 350 Гц.

На частота 1 кГц фильтр имеет затухание -20 дБ, на частоте 60 кГц – около -50 дБ. Поведение фильтра в полосе заграждения не совсем красивое, но оно вполне устраивает.

Соединив все вместе, включил питание. К моему удивлению, даже с коэффициентами от ДБ-95 система запустилась и двигатель вышел на нужную скорость. Немного поигравшись с коэффициентами, сделал вполне красивый старт. Здесь все намного легче, чем с катушечником.

В кассетных магнитофонах используется скорость 4.76 см/с. В диктофонах можно встретить скорость 2.38 см/с и даже ниже. Некоторые любители магнитной записи повышают скорость ленты до 9.53 см/с и вместе с высоким качеством кассетных лент получают качество лучше, чем у катушечников. Можно остановиться на чем-то промежуточном, скажем, 7.62 см/с. Поскольку для катушечного варианта у меня были предусмотрены в программе 4 скорости, я не стал это выкидывать и для кассетника. Сделал полный набор от 2.38 до 9.53. В алгоритме PID у меня учитывается его период дискретизации (пропорционально увеличивается вес коэффициента I и уменьшается D), поэтому с одними и теми же коэффициентами нормально работают все скорости.

Для интереса сравнил колебания частоты с датчика скорости для аналогового (левая часть графика) и цифрового (правая часть) регуляторов. Масштаб графиков увеличен в 100 раз. Характер колебаний немного разный, у цифровой системы они более быстрые. Но пиковые значения примерно одинаковы.

Можно утверждать, что система вполне работоспособна, хотя программу еще можно шлифануть. Лучшие коэффициенты для установившегося режима не совсем подходят для переходных режимов, все-таки и тут процесс разгона надо делать отдельно. Хочется верть, что и для катушечного магнитофона регулятор тоже получится.

Читайте также:  Втулка стабилизатора уаз 452

Схему, прошивку, сервисную программу, исходники для микроконтроллера и компьютера можно скачать тут.

  • Current Music:Savage — Don’t Cry Tonight

Источник

Стабилизатор вращения двигателя кассетного магнитофона

Всем привет, история следующая:

Имеется советский магнитофон Электроника 302-1, нужна помощь в создании простой схемы для изменения диапазона и регулировки скорости коллекторного двигателя постоянного тока. Регулировка скорости мне необходима для того, чтобы можно было сводить два музыкальных трека между собой, с разным количеством ударов в минуту (BPM), соответственно с двух проигрывателей, аудио-микшером.

Сама схема желательно должна обладать стабилизатором напряжения и оборотов для двигателя с обратной связью, чтобы при вращении «неидеально» ровных движущих частей магнитофона (пассика, прижимного ролика, тонвала и т.д.) уменьшить детонацию.

Если тема с обратной связью слишком геморройна, тогда можно придумать что-нибудь со стабилизатором напряжения LM317.
Питание всех частей мафона (движка, фонокорректора, светодиодов с резисторами) — 9В, 1А (б.п. от какой-то электроники), поэтому хочу чтобы под 9В пахало

Идея в том, что нужно регулировать одним переменным резистором напряжение в таком виде (один на схеме виртуальный, для показа принципа работы, на схеме он должен быть один, с одним тумблером переключения диапазона):

То есть чтобы схема с серединой регулировки переменника выдавала ровно 4.8 В (при таком значении более-менее ровно по тону играет магнитофон, ну потом юстировать буду)

Еще нужно придумать схему, которая включает зеленый светодиод, при достижении 4.8 В на двигателе (либо в определенном диапазоне, например 4.79-4.81 В). Это поможет на вид определить так называемый «ноль»:

Источник



Крабовые Ручки ♋ Almois Jobbing Official

Журнал о технических устройствах и технологиях. Ковыряние в бытовой технике, электронике: что внутри, как это работает, опыт эксплуатации. Выбор лучшего товара — отзывы, достоинства и недостатки. ПоДЕЛОчная: ремонт (техники, электроники) своими руками, сделай сам, самоделки. Полезные советы, лайфхаки.

Крабовые ручки | Almois Jobbing Official

Мотор из кассетного магнитофона: устройство, питание, разновиды

Исследуем типичный для старой аудио-плёночно-кассетной техники [например, Sony CFS-B7S] мотор-привод-двигатель, который крутил кассету для её проигрывания, записи и перемотки.

Коллекторный мотор из кассетного магнитофона. Двигатель из магнитолы. Моторчик с помойки

Sankyo SHU Series

На задней (нижней) крышке конкретно этого мотора такие надписи:

Надписи

Sankyo — очень популярный в Японии производитель моторов, серво-приводов, промышленных роботов и пр. Их, такие вот (Фото 1, Фото 2) моторчики можно встретить в технике таких японских брендов как Yamaha, Nakamichi, Teac, Sony, Hitachi и др.

Смысл маркировки SHU9L. Цифра 9 означает, что мотор нужно питать напряжением 9 вольт, буква L — вращение против часовой стрелки (или CCW — counterclockwise, если смотреть на мотор сверху-спереди, т. е. со стороны торчащего вала). Варианты маркировки: 6 — питание 6 вольт, 9 — 9 В, 2 (два) — 12 В, L — CCW, R — CW (clockwise). Все эти моторы 2-х скоростные: 1600/3200 RPM. Всё это узнаём из Service&Repair [стр. 1225].

«- + H L» Минус тут — это ноль, земля, чёрный провод; + — это красный провод с постоянным номинальным напряжением 9 В. Впрочем, внутри мотора имеется контроллер оборотов, который выдаёт фиксированный ток-напряжение на щётки, при любом входном напряжении от 5.5 до 9 вольт. Таким образом, гарантируются фиксированные обороты 3200 об/мин, что важно при проигрывании аудиокассет.

H и L — это выходы как бы тахометра. На холостом ходу при 9.0 вольтах питания имеем напряжение 0.12В на L и 8.34В на H. Если мотор начинает испытывать сопротивление (возрастает момент инерции; плёнку зажевало — обороты из-за этого снизились), тогда напряжение на L возрастает, а на H снижается. Магнитофон может это как-нибудь использовать (например, останавливать проигрывание, сигнализировать).

Контроллер оборотов

Теперь разберём моторчик, но не этот слишком хороший и рабочий, а другой, почему-то неработающий и более типичный (для дешёвой техники):

Нерабочий коллекторный моторчик от магнитофона. Разборка, устройство. Драйвер внутри

Заднюю крышечку (на Фото 3 справа) подцепляем отвёрткой через щель, из которой выглядывают контакты, и, стараясь не сломать этот кусок платы с контактами, вытаскиваем крышку-заглушку. Вместо планки с просто щётками и подшипником обнаруживаем целое электронное устройство:

Вид сзади и внутри платы с электронными деталями из мотора от кассетного аудио магнитофона

Причём дорожки платы здесь изготовлены буквально заливкой припоя в лунки эбонитового (наверное) круга. В другом похожем моторчике (Mabuchi Motor, 9V, CW) плата более вменяемая:

Вид снаружи и изнутри платы моторчика из кассетного аудио магнитофона. Mabuchi Motor, 9V

Что это за плата, зачем микросхема? Это всё называется контроллером скорости (оборотов) низко-вольтного коллекторного мотора постоянного тока (Low-voltage DC motor speed controller). Согласно даташиту на LA5527, этот драйвер (контроллер оборотов) занимается тем, что выдаёт фиксированный ток (величина тока задаётся переменным резистором) на щётки-коллектор ротора, почти независимо от напряжения питания. На вход 1.8-10 вольт (максимум 12, номинал 9), ток мотора — 1А максимально, задаётся потенциометром (видим его, голубенького, на Фото 4).

Эта стабилизация выходного тока нужна для того, чтобы обороты мотора и скорость проигрывания музыки не зависели от входного напряжения, которое может просесть по мере посадки батареек (те магнитофоны любили работать от шести батареек 1.5В) или из-за близкой к максимальной громкости динамиков.

Кстати, этот драйвер-контроллер — как раз то, что нужно для питания светодиодов от батареек в фонарике: задаём переменным резистором номинальный ток светодиода (на который он рассчитан) и запитываем его батареей в 3, 4.5, 6, 9 или 12 вольт — без разницы. Далее, никак не реагируя на снижение напряжения батареи по мере её разряда, светодиод светит с одинаковой яркостью до упора, пока батарейки не сдохнут в ноль.

На Фото 4 видно, что микросхема LA5531 вспучилась и треснула:

Читайте также:  Стабилизатор 12 вольт схема lm317

Мотор из кассетного магнитофона: устройство, питание, разновиды 1

Вот почему мотор не работает — микруха сгорела.

Лучшее описание технических характеристик подобных контроллеров для моторов — даташит TDA7274. Там внизу много полезных графиков зависимости оборотов от температуры, оборотов от напряжения питания и т. п.

В частности, при вращении переменного резистора обороты мотора линейно зависят от этого вращения. Поэтому китайцы продают такие «контроллеры коллекторного мотора с линейной регулировкой оборотов» отдельно (с большим переменным резистором с рукояткой) по 3 бакса: лоты на Ebay. Так что, при использовании для чего-нибудь этого моторчика (например, в качестве бормашинки или минидрели с цанговым патроном), если хочется регулировки оборотов, можно просто вынести переменный резистор наружу, заменив его на большой-удобный.

RL-фильтр

Кроме контроллера с щётками в исследуемом моторе есть ещё две запчасти:

Отвалилась шайба от контактов коллектора и обмотки. Статор с кольцевым магнитом и подшипником скольжения.

Справа на Фото 6 корпус-статор с кольцевым магнитом (с двухполюсной намагниченностью) и бронзовым подшипником скольжения. Слева — ротор с какой-то отвалившейся шайбой. В роторе из работающего мотора шайба припаяна к трём контактам коллектора-обмоток:

Целый ротор из работающего коллекторного мотора. Как устроен мотор из кассетного магнитофона

Что это за шайба?

Шайба - это три резистора с сопротивлением 250к. Кольцо из коллекторного мотора. RL фильтр

Материал шайбы похож на резистор. На шайбу нанесены три серебряных пятна (реально из серебра), к которым можно припаять контакты. Сопротивление между соседними контактами (фиолетовые стрелки на Фото 8) составляет примерно 250 кОм. На всякий случай припаиваем шайбу обратно:

Припаянная шайба-резисторы к якорю коллекторного мотора

Но что это? Три варистора для защиты от скачков напряжения? Три NTC-терморезистора для снижения тока на обмотки при нагревании мотора для стабилизации оборотов? (По даташитам все эти микросхемы типа LA5527, TDA7274 не стабилизируют обороты в зависимости от температуры окружающей среды — при росте температуры обороты растут; поэтому таким стабилизатором могло бы быть это кольцо.)

Оказывается, это обыкновенные резисторы [Permanent Magnet Motor: Maintenance (part 2)], которые подключены параллельно каждой обмотке для создания RL-фильтра (R — резистор, L — индуктивность) радио-частотных помех (radio frequency interference, RFI), . Эти помехи возникают от искрения между щётками и контактами коллектора, излучаются с мотора на неэкранированные проводники аудио-устройства и, в итоге, подмешиваются в виде шума в аудио-сигнал. Резисторы сами по себе эффективно тушат высокочастотные колебания, а в совокупности с индуктивностью обмоток — помехи радио-частоты.

Мотор ДЛ39-0,1-2 от магнитофона Электроника 323

Теперь отечественный (советский) производитель.

Мотор ДЛ39-0,1-2 из советского магнитофона Электроника 323

Вращение вала по часовой стрелке. Шкив на валу сделан из латуни (или бронзы?) и сейчас страшно прокручивается. Надписи сзади:

Задняя крышка с надписями, мотор ДЛ39, сделан в СССР, из магнитофона Электроника

ДЛ — это, наверное, двигатель лентопротяжный. Знак ОТК СССР, сделан в январе 1986 года, напряж.9В. Драйвер-контроллер находится снаружи, на отдельной платке:

Плата драйвера-контроллера оборотов мотора ДЛ39 с КР198НТ1Б и КТ816В1

«Микросхема» КР198НТ1Б — это 5 транзисторов NPN 15В 30мА в одном копусе. КТ816В — кремниевые мезаэпитаксиально-планарные структуры p-n-p усилительные… [подробнее…]. Также есть переменный резистор для установки выходного тока-оборотов. В общем, смысл сего устройства такой же, что и у импортных, но оно большое и в корпус мотора не влезло.

Моторчик от советского магнитофона Электроника-323 в разобранном виде.

Оказывается, внутри бочонка с мотором находится мотор поменьше, в своём копусе. А в большом бочонке — резиновые прокладки. Разбираем маленький бочонок:

Советский коллекторный мотор внутри, компоненты, устройство

Тут всё красиво: магниты покрашены в красный и синий цвета (чтоб как в учебнике), оба подшипника скольжения крутятся сферически в своих хитрых опорах, щётки с огромными ризинками, конденсатор… КМ5 (с кучей золота и платины внутри).

Комментарии (8):

Вечера доброго.
Что можете рассказать о таком электромоторе фирмы Sankyo d6nr0(или O), ниже написано (80126-A).
Стоит в старой караоке машине.
Не могу определить её год выпуска, пытаюсь найти хотя бы по названию электромотора.
С уважением.

Almois JobbingAlmois Jobbing

Обыскал весь инет — нечего не нашёл ? Как-то по старым деталям нет датащитов. Наверное потому, что тогда они были бумажные, а оцифровывать их сейчас у производителя желания 0.0%.

Koff, вам что-то конкретное надо узнать про него ? Если он аналогичен магнитофонным, то можно просто его заменить похожим.

Электроника 323. Мошете сказат номинал сопротивления находяшее с лева от микросхема КР198НТ1Б. У меня это сопротивление сломан…

Almois JobbingAlmois Jobbing

Если слева по Фото 12, то 24К (килоОма).

Практически все стабилизаторы скорости вращения советского производства это было омно ещё то. Микросхема КР198НТ1Б перегревалась и дохла на ура отчего её название знал наизусть практически каждый кто разбирал те кассетники. А вот с той поры как в руки стали попадать пусть и китайские но кассетники с моторчиками-драйверами люди узнали нормальное качество и стабильность оборотов самого мотора.

Кстати, автор забыл упомянуть ещё и безколлекторные(импортные-отечественные) моторы и главное коллекторные с бронзовыми щётками моторы с прерывателями на якоре японского производства устанавливаемые в магнитолы Panasonic в 80-х годах прошлого века. Вот там качество было зашибись. Есть такой экземпляр могу скриншоты внутренностей моторчика выложить.

Источник