leoniv.diod.club

Доработка блока управления

Для кардинального улучшения системы управления магнитофоном требуется замена блока управления (БУ) новым на основе микроконтроллера. Хотя и штатный БУ выполняет свои функции довольно неплохо. К тому же, есть возможность его улучшить с помощью небольших доработок.

Замена логических микросхем

Вообще говоря, замена логических микросхем в БУ не является обязательной. Но она весьма желательна по нескольким причинам. Штатный БУ Э-004 выполнен на логических микросхемах серии К155 (аналог импортной серии 74). Позже в БУ применялась смесь микросхем серий К155, К555 (74LS) и КР1533 (74ALS). Все эти серии характеризуется довольно высоким потреблением тока, при этом их высокое быстродействие в схеме БУ остается невостребованным. Оптимальнее применить в БУ более медленную, но значительно более экономичную КМОП-логику. Что и было сделано в более поздних аппаратах, например, Олимп-005С-1. При такой замене снизится ток потребления БУ, что снизит нагрев блока питания. Кроме того, улучшится помехозащищенность БУ. Часто бывает, что БУ находится в неисправном состоянии и требует замены логических микросхем. В такой ситуации лучше сразу ставить микросхемы КМОП. Лучше всего применить микросхемы серии 74HC, являющиеся функциональными аналогами микросхем серии 74. Для некоторых микросхем найти в продаже КМОП аналоги на так просто (например, для К155ЛА1). Тогда можно не ограничиваться серией 74HC (КР1564), а поискать и среди серий 74HCT (КР5564), 74AC (КР1554), 74ACT (КР1594).

Трудности перевода схемы на другую серию логических микросхем связаны с отдельными фрагментами, где цифровые микросхемы используются как аналоговые. Это элементы задержки, формирователи коротких импульсов и т.д. При переводе надо учитывать некоторые особенности разных серий. Биполярные серии, такие как К155 (74), К555 (74LS), КР1533 (74ALS) и т.д. имеют довольно значительный вытекающий входной ток, что иногда используется в схемах формирования задержек. Входной ток заряжает емкость, а когда напряжение на ней достигает логического порога, происходит переключение элемента. У КМОП-серий входной ток близок к нулю, поэтому такая схемотехника не подходит.

В БУ Э-004 подобный формирователь применяется в схеме включения режима "Пауза". К входу логического элемента D1.2 подключен конденсатор, который должен заряжаться вытекающим входным током. В случае применения КМОП-микросхемы этого происходить не будет, работоспособность нарушится. Исправить ситуацию очень просто, достаточно добавить подтягивающий резистор порядка 5.1 кОм. Его можно включить со входа на +5 В, а можно параллельно диоду VD1, что проще конструктивно.

Еще одно проблемное место схемы - формирователи на входах элемента D3.3. Здесь применены формирователи коротких импульсов на основе дифференцирующих RC-цепочек. На входах элемента с помощью резисторных делителей задан некий потенциал выше логического порога. Для КМОП-микросхем такое решение подходит плохо. Желательно, чтобы напряжение на входах было близко к нулю или напряжению питания. Если напряжение находится между этими значениями, ток потребления микросхемы начнает возрастать (см. график ниже). Это не опасно для микросхемы, но теряется главное качество КМОП-микросхем - микропотребление.

Поэтому делители со входов надо убрать, оставив лишь подтягивающие резисторы. Номиналы подтягивающих резисторов можно взять побольше, например, 22 кОм. Для сохранения той же постоянной времени емкости надо уменьшить до 0.01 мкФ.

Формирователь, выполненный на основе дифференцирующей RC-цепочки, обладает недостатком: на входе логического элемента появляются выбросы выше напряжения питания или ниже уровня земли. Для микросхем TTL-логики они безопасны. Но для КМОП-микросхем выброс может привести к неприятностям в виде защелкивания. Поэтому желательно ограничить или уровень выбросов, или величину тока, тогда справятся внутренние защитные диоды. Для схем, где не требуется высокое быстродействие (как в этом БУ), можно просто включить резистор порядка 5 - 10 кОм последовательно с входом микросхемы. Это желательно сделать для входов 9 и 10 микросхемы D3.3. Проще всего установить SMD-резисторы размером 0805 в разрывах печатных проводников. Такие же резисторы желательно установить последовательно с входами логических элементов D1.1 и D4.3. Такую доработку я проделал, но как показал опыт, можно обойтись и без нее.

Кроме логических микросхем можно заменить и микросхемы ОУ. В БУ Э-004 в регуляторах натяжения применены устаревшие ОУ типа К553УД2. Их можно заменить на TL081CP, корректирующие емкости при этом удаляются. ОУ в корпусе DIP-8 впаиваются таким образом, чтобы вывод 1 попадал в отверстие для вывод 3 штатного ОУ. Никаких изменений в "обвязке" ОУ не требуется.

Фото платы после замены микросхем приведено ниже (фото кликабельно):

Замена других комплектующих

Электролитические конденсаторы желательно заменить импортными аналогичной емкости. На БУ их немного, всего 6 шт. Часть из них используется в схемах формирования интервалов времени, поэтому изменять емкость нежелательно. Остальные конденсаторы можно заменить современными керамическими. В основном это блокировочные конденсаторы по питанию. Устанавливать пленочные конденсаторы в качестве блокировочных не следует.

Замена транзисторов и диодов в БУ как правило не требуется. В случае необходимости несложно найти для них аналоги.

Резисторы МЛТ также не требуют замены. В схеме используются два мощных резистора (R78, R80) по 160 Ом, которые включены параллельно и задают ток удержания электромагнита прижимного ролика. Эти резисторы довольно сильно нагреваются, их можно заменить проволочными резисторами более высокой мощности. Ток удержания электромагнита можно несколько снизить (а вместе с ним и нагрев резисторов), для этого надо увеличить номинал резисторов до 220 Ом.

Для установки порога срабатывания датчика окончания ленты на плате БУ имеется подстроечный резистор. Со временем у него нарушается контакт, поэтому лучше поставить взамен новый подстроечный реистор подходящего размера.

Наиболее актуальной является замена лампочек индикации включения режимов. Со временем лампочки выходят из строя, а найти новые довольно тяжело. Лучше всего установить светодиоды диаметром 3 мм. Для кнопки "Запись" красного цвета, для остальных кнопок - зеленого. Можно для кнопки "Пауза" установить желтый светодиод, зеленый светофильтр кнопки для него не помеха. При установке светодиодов требуется добавить ограничительные резисторы сопротивлением примерно 330 Ом. Проще всего взять SMD-резисторы размера 0805 и впаять их в разрыв печатных дорожек, идущих от светодиодов к транзисторам. Сами светодиоды надо установить на согнутых выводах на высоте 9 мм над платой. Проще всего высоту задать с помощью трубочки, надетой на выводы. Хорошо подходит трубочка от "Чупа-Чупс". Выводы изгибаются на расстоянии 10 мм, считая от торца линзы светодиодов.

Улучшение стабилизации натяжения ленты

Для стабилизации натяжения ленты в магнитофоне "Электроника-004" используются П-регуляторы. При переключении режимов работы ЛПМ возникают заметные затухающие колебания рычагов натяжителей ленты. Особенно заметны эти колебания при включении воспроизведения или записи. Для уменьшения колебаний служат специальные демпферы, заполненные вязкой жидкостью. Но полностью устранить колебания они не могут. Значительно улучшить ситуацию можно добавлением в П-регулятор Д-компоненты. Доработка заключается в добавлении одной RC-цепочки. Такая цепочка была в магнитофоне Revox A-700, есть она и в более поздних магнитофонах "Олимп". На схеме и фото платы эта доработка помечена цифрами 1 и 2.

Параллельно резисторам R29 и R31 включаются цепочки из последовательно соединенного резистора 1 кОм и конденсатора 2.2 мкФ. Графики колебаний рычагов натяжителей ленты при старте ЛПМ без этих цепочек и с ними показаны ниже.

Еще одной проблемой системы стабилизации натяжения ленты является зависимость натяжения от количества ленты на катушках. Для получения постоянного натяжения при большом диаметре рулона от двигателя требуется больший момент, чем при маленьком диаметре. Диапазон изменения диаметра довольно широкий, поэтому напряжение питания двигателя тоже должно меняться в широких пределах. У П-регулятора выходной сигнал пропорционален входному, поэтому с ростом требуемого момента растет и ошибка натяжения. Ниже на графике показано изменение натяжения ленты справа и слева при проигрывании катушки №27. В реальности натяжение изменяется плавно, а ступеньки на графике связаны с тем, что проигрывались короткие фрагменты, далее делалась перемотка на 10 минут вперед, затем снова проигрывался фрагмент и т.д.

Чтобы устранить погрешность натяжения ленты, в регулятор надо добавить И-компоненту, превратив его в полноценный аналоговый ПИД. Такой регулятор использовался в магнитофоне "Олимп-700". Для переделки достаточно удалить резисторы R32 и R33, а вместо них установить цепочки, состоящие из последовательно соединенного резистора 820 кОм и конденсатора 0.33 мкФ. Параллельно конденсатору желательно подключить диод катодом к выходу ОУ. Диод может быть любой маломощный, например, 1N4148. На схеме и фото платы эта доработка помечена цифрами 3 и 4. С таким регулятором натяжение ленты остается строго постоянным при любом количестве ленты на катушках.

Еще одной досадной особенностью данного БУ является возникновение помех частотой 100 Гц в канале записи и воспроизведения. Причиной этих помех являются пульсации напряжения пиатния +15 В, которые возникают в БУ. Это напряжение используется для питания схемы выходных каскадов управления боковыми двигателями, а эта схема потребляет пульсирующий ток. Эта проблема была подробно описана на страничке по доработке боковых двигателей. Там предлагалась доработка схемы выходного каскада. Надо сказать, что эта доработка была не совсем удачной. Можно сделать по-другому: для питания транзисторов VT14 и VT15 использовать вместо +15 В напряжение +5 В. При этом сопротивление резисторов R36 и R38 надо уменьшить до 22 Ом. На схеме и фото платы эта доработка помечена цифрами 5 и 6. Хоть доработка и не исключает пульсирующий ток, но теперь он потребляется от источника +5 В и не оказывает влияния на аналоговый тракт магнитофона.

Дистанционное управление

Штатно в БУ предусмотрено проводное дистанционное управление (ДУ). Это хорошо в условиях студии, где одновременно работает много аппаратов, но для домашнего использования это неудобно. В отверстия печатной платы БУ, предназначенные для впайки жгута разъема ДУ, впаивается небольшая плата с микроконтроллером, которая выполняет функции декодера ИК ДУ. К разъему этой платы подключается фотоприемник, который можно разместить в любом удобном месте. Эта доработка была описана на отделной страничке.

В штатный БУ можно внести и другие доработки. Из известных можно назвать доработку по торможению двигателями, плавное включени обратной перемотки, автореверс. Эти доработки я не делал, так как планирую заменить БУ полностью.

Ридико Леонид Иванович www.leoniv.diod.club e-mail: wubblick@yahoo.com