Кассетная дека TK-190
Давным-давно, во времена расцвета кассетной звукозаписи, появилась идея сделать кассетную деку не совсем обычной конструкции. Эта идея была бредовой с самого начала, так как для ее реализации требовались непомерно большие трудозатраты. Тем не менее, она частично была воплощена в жизнь. Работы, как обычно, начались с самой интересной части - дизайна корпуса и функций управления. Затем последовала разработка ЛПМ и процессора управления. Когда эти узлы были практически закончены, нужно было приступать к разработке аналогового тракта. Эта задача оказалась слишком сложной и получилось так, что реализация проекта затянулась. Тут пришел компакт-диск, и дальнейшие работы в области магнитной записи стали бессмысленными.
Кассетная дека TK-190 проектировалась с фронтальной загрузкой кассеты, подобно видеомагнитофонам. Это позволяло уменьшить высоту корпуса и получить дополнительную свободу в компоновке ЛПМ. Ценой, правда, его существенного усложнения...
На передней панели деки под окном для загрузки кассеты размещались только самые необходимые кнопки управления. Слева размещались кнопки полного отключения сети "POWER" и выброса кассеты "EJECT", а под ними - гнездо для стереотелефонов. Регулятора громкости не было, так как предполагалась цифровая регулировка.
Остальные кнопки управления сгруппированы на откидывающейся клавиатуре, которая расположена внизу правой части передней панели. На клавиатуре расположены следующие кнопки:
- "VIEW" - включение режима "обзор" для кнопок "<<" и ">>"
- "APLD" - включение режима "автопоиск" для кнопок "<<" и ">>"
- "PEREAT" - включение режима бесконечного проигрывания одной стороны кассеты
- "AUTO PL" - включение режима автоматического проигрывания после загрузки кассеты
- "DISPLAY MODE" - переключение режимов дисплея, в разных режимах на дисплее индицируется разное количество параметров (частичное отключение дисплея)
- "DOLBY ON/OFF", "DOLBY B", "DOLBY C" - переключение режимов шумопонижения
- "SAVE" - сохранение настроек в энергонезависимой памяти
- "MEMORY" - возвращение к показаниям счетчика, сохраненным в памяти
- "TIMER/COUNTER" - переключение режима счетчика "реальное время - условные единицы"
- "RESET" - сброс счетчика
- "LEFT", "LEFT/RIGHT", "RIGHT", "–", "+" - кнопки регулировки уровня записи и громкости стереотелефонов
- "NORM" - нормализация уровня (чтение сохраненного значения)
- "SEARCH" - автоматическая настройка уровня записи
- "MUTE" - запись паузы
- "FILTER" - включение MPX-фильтра
- "TEST" - автоматическая настройка тока подмагничивания
- "NORM BIAS" - чтение тока подмагничивания из памяти
- "RECORD" - включение режима записи
Над откидывающейся клавиатурой расположен дисплей, построенный на различных светодиодных индикаторах. Для индикации режимов работы ЛПМ используются два матричных (5х7) индикатора, на которых рисуются символьные обозначения режимов работы (PLAY - треугольник, STOP - квадрат, FFD - два треугольника вправо и т.д.). Счетчик выполнен на четырех матричных индикаторах. Средний уровень сигнала отображается на светодиодных линейках, квазипиковый выводится на дополнительные миниатюрные 7-сегментные индикаторы в цифровом виде. Такие же индикаторы используются для отображения значения тока подмагничивания. Различные режимы работы отображаются с помощью соответствующих символов, которые выполнены в виде трафаретов, подсвечиваемых светодиодами.
Управление таким дисплеем в то время было очень громоздким. Использовались две интегральных схемы КР580ВВ79, которые обслуживали дисплей в режиме динамической индикации и сканировали клавиатуру. Печатные платы в то время разводились на миллиметровке и рисовались рейсфедером. Но я уже делал из зеленых стержней для шариковой ручки лак, которым покрывал платы. Со всех контактных площадок перед пайкой лак удалял механически (скальпелем).
Пожалуй, самым интересным узлом любой кассетной деки является ЛПМ. Ниже на фотографиях представлены разные ракурсы ЛПМ, что позволяет получить представление о компоновке и об устройстве отдельных частей механизма.
Всего ЛПМ имеет 4 двигателя: ведущий двигатель, который приводит в движение только маховик ведущего вала, двигатель подмотки/перемотки, которые вращает приемный и подающий узлы, двигатель привода планки головок, который служит для переключения режимов ЛПМ и двигатель механизма загрузки кассеты. На ЛПМ размещена и обслуживающая его электроника, она как бы "размазана" по свободным местам механизма. ЛПМ управляется с помощью стандартной 8-разрядной шины, которая кроме разрядов данных имеет набор сигналов WRn и RDn. Шина совместима с многими микропроцессорами, в этой деке применен микроконтроллер семейства MCS-51.
Приемный и подающий узлы использованы готовые от ЛПМ магнитофона "Вильма-104". От того же аппарата применены ведущий двигатель, двигатель подмотки, прижимной ролик и ведущий узел с таходатчиком.
На рисунке виден механизм загрузки кассеты. Внизу слева виден рычаг открывания крышки окна загрузки кассеты, которая является принадлежностью корпуса, а не ЛПМ. Ниже виден электромагнит торможения системы загрузки и двигатель загрузки. Над двигателем расположена плата драйвера этого двигателя, которая управляется логическими сигналами, позволяет регулировать скорость вращения, осуществляет динамическое торможение и может вырабатывать сигнал перегрузки двигателя с регулируемым порогом. Дальше расположена плата регистров управления, сверху на которой установлен разъем параллельной шины. Выше видна каретка, которая служит для установки кассеты. На каретке расположен оптический датчик наличия кассеты, провода от которого тянутся к плате усилителя оптодатчика. Каретка перемещается в направляющих под действием двух зубчатых планок. Синхронизация движения планок осуществляется механическим "короткозамыкателем" (вал с шестернями сверху механизма). При загрузке кассеты осуществляются два дискретных перемещения: вначале горизонтальное, затем вертикальное. Эти перемещения осуществляются с помощью двух пар зубчатых планок, которые приводятся в движение шестернями, которые, в свою очередь, получают вращение через редуктор от двигателя загрузки. В первой ступени редуктора для уменьшения шума используется пассик. Переключение с горизонтального движения на вертикальное производится с помощью электромагнитов, которые переключают шестерню последней ступени редуктора.
На рисунке ЛПМ показан с другой стороны. Сбоку видны оптические датчики положения вертикальной зубчатой планки и плата усилителей сигналов датчиков.
Этот рисунок позволяет получить общее представление о компоновке ЛПМ. В центре расположено стальное шасси, на котором крепится ведущий узел, прижимной ролик и планка головок с электроприводом. Сзади вертикально расположена плата управления ведущим двигателем, на которой реализована система кварцевой стабилизации частоты вращения ведущего вала.
На рисунке слева внизу видны мощные транзисторы управления электромагнитами, рядом с ними расположен один из разъемов питания ЛПМ. На правой направляющей с внутренней стороны видна плата усилителей сигналов оптических датчиков положения горизонтальной планки. Сами датчики расположены в толще направляющей.
На этом рисунке внизу видна плата регистров управления и механизм загрузки кассеты. В задней части ЛПМ виден один из двух электромагнитов, которые переключают редуктор механизма загрузки кассеты. Также виден шкив и пассик первой ступени редуктора. В поддоне шасси расположена плата усилителя воспроизведения (УВ), часть которой закрыта экраном. Сзади ЛПМ расположена плата управления двигателем привода планки головок.
Этот рисунок демонстрирует ведущий узел. Подпятником маховика служит фторопластовая вставка, которая находится внутри пластмассового держателя. Сзади ЛПМ хорошо виден двигатель привода планки головок.
Здесь хорошо виден двигатель подмотки/перемотки, рядом с которым расположена плата управления. На этой плате кроме схемы управления двигателем размещен усилитель сигналов оптических датчиков вращения приемного узла.
Первоначально планировалось сделать привод боковых узлов с помощью перекидывающегося ролика (айдлера), каксделано во многих фирменных ЛПМ. Но позже от такого решения я отказался и применил обгонные муфты от ЛПМ магнитофона "Вильма-104".
Ниже показано устройство механизма привода планки головок.
На стальном шасси закреплен подшипник ведущего узла и ось держателя прижимного ролика. Планка головок механически изолирована от прижимного ролика, что исключает передачу усилия с ролика на планку. Это усилие ввиду неизбежного эксцентриситета ролика не является постоянным и обычно приводит к колебаниям положения головок. Здесь же планка головок перемещается на четырех латунных призмах, которые скользят по полированным стальным направляющим (в качестве направляющих использовались отрезки ведущего вала кассетного магнитофона). Такое крепление планки головок обеспечивает высокую стабильность положения головок и стойкость к износу.
Перемещение планки головок производит кривошип, прикрепленный с помощью шарниров к планке и к программной шестерне. Для обеспечения стабильности положения планки головок механизм привода не имеет с ней контакта в рабочем состоянии (в состоянии "PLAY"). Это достигается с помощью рабочего зазора в кривошипе. В этом состоянии положение планки определяется только регулировочным эксцентриком, который закреплен на шасси и находится в окне планки головок.
Планку головок прижимают к эксцентрику две пружины, которые расположены снизу шасси. Эта мера исключает влияние неточности работы сервосистем привода планки головок на ее положение.
Программная шестерня приводится в движение с помощью червячного винта, на котором с другой стороны закреплен шкив первой ступени редуктора. Для уменьшения шума вращение от электродвигателя передается на шкив с помощью пассика. Та же программная шестерня является приводом прижимного ролика. Привод содержит коромысло и тягу. Коромысло имеет штифт, который скользит по внутренней поверхности выреза в программной шестерне. Вырез имеет сложную форму, рассчитанную таким образом, чтобы в момент касания ведущего вала скорость подхода ролика была максимальной. Иначе трудно было бы предотвратить образование петель (выбега) магнитной ленты. Нужно отметить, что образованию петель в переходных процессах работы ЛПМ эффективно подавляется программными методами. Например, при переходе в режим рабочего хода с режима перемотки назад необходимо сначала переключить муфту приемного узла, и только затем включать рабочий ход. Муфта, конечно, переключится и автоматически, но на это потребуется время, что может вызвать образование петли. Подмотка также включается ступенчато. Еще до подхода ролика к валу на короткое время включается подмотка малым моментом, которая выбирает петлю. В момент касания ролика включается подмотка с большим моментом, чтобы быстро разогнать приемный узел. И лишь затем включается номинальный момент подмотки.
На последнем рисунке показан вид ЛПМ сзади. Хорошо видна плата управления ведущим двигателем. Используемый ведущий узел от "Вильмы" имеет неплохой тахогенератор в виде кольцевого 100-полюсного магнита внутри маховика и зигзагообразной катушки, изготовленной методом гальванического осождения меди с последующей токарной обработкой. Нужно отметить очень низкий фазовый шум выходного сигнала такого таходатчика, так как все полюса работают одновременно, "усредняя" погрешности изготовления магнита и катушки. Наличие таходатчика позволило реализовать систему кварцевой стабилизации частоты вращения ведущего вала. На плате слева вверху виден обычный часовой кварц, который не является дефицитным и позволяет получить частоту вращения ведущего вала очень близкой к номинальной.
В заключение хочется отметить, что все детали этой конструкции (за исключением готовых узлов от промышленных ЛПМ) были изготовлены в домашних условиях без использования каких-либо станков и другого оборудования.
