leoniv (leoniv) wrote,
leoniv
leoniv

Category:

Датчик натяжения и справедливость



Про датчик натяжения магнитной ленты я уже писал тут и тут. При переделке датчика основное требование – отказаться от «аналогового» питания ±15 В и использовать «цифровое» + 5 В. Потому что помехи от работы генератора датчика проникают в аналоговую часть. Параллельно продумывал новые принципы работы – дифференциальный оптический и емкостной датчики. Оптический получался довольно компактным, но у него есть несколько проблем: чувствительность к внешней засветке, к пыли, да и технология изготовления отражающей поверхности непонятна. Чем дольше я думал про другие датчики, тем больше нравился индуктивный своей надежностью. Тем более, я уже наточил каркасов, не пропадать же им!



Штатный индуктивный датчик натяжения ленты магнитофона «Электроника-004» содержит генератор в виде емкостной трехточки (генератор Колпитца на каскаде с общим коллектором), который питает передающую катушку.



Приемная катушка подключена к обычному диодному детектору. Чтобы нелинейность детектора сказывалась меньше, питание генератора выбрано ±15 В, размах напряжения на приемной катушке достигает 7 В.



При уменьшении напряжения питания будет уменьшаться амплитуда напряжения на приемной катушке, его будет труднее выпрямить. В магнитофонах Studer применяется питание передающей катушки от логической микросхемы серии 74C с напряжением питания 10.2 В. Причем используется парафазный выход. Для улучшения линейности детектора в нем применены диоды Шоттки.

При дальнейшем снижении напряжения питания до 5 В линейность детектора может оказаться недостаточной. Можно, конечно, построить активный выпрямитель на ОУ, но учитывая значение несущей частоты (1.2 МГц) тут дешевым ОУ LM358 не обойтись, нужно что-то более быстрое. Можно построить синхронный детектор на ключах, но схема получается довольно громоздкой.

Случайно в поле зрения попала микросхема SA612A. Эта микросхема предназначена для применения в радиоприемниках и содержит гетеродин и двойной балансный смеситель.



Она как нельзя лучше подходит для датчика. Генератор может питать передающую катушку, а сигнал с приемной можно подать на вход смесителя, который в данном случае будет работать как синхронный АМ-детектор.



Схема генератора остается такой же – емкостная трехточка. Только катушку генератора надо подключить через разделительный конденсатор C2, чтобы не нарушить режим транзистора генератора по постоянному току.

Сигнал генератора внутри микросхемы поступает на один из входов балансного модулятора. На второй вход надо подать сигнал с приемной катушки. Входы имеют внутреннее смещение, поэтому надо использовать разделительные конденсаторы. Один из входов заземлил через C4, на другой через C5 подал сигнал с приемной катушки.

Чтобы не выйти за пределы линейности данной микросхемы, сигнал пришлось поделить (R1, R2). Поскольку синхронный детектор чувствителен к фазе, добавил цепочку фазовой коррекции R18C10. Подбором резистора R18 можно добиться нулевого фазового сдвига. Ниже показаны осциллограммы на выходе смесителя без этой цепочки (слева) и с цепочкой (справа).



Вообще, фазовый сдвиг тут совсем небольшой, к тому же, он несколько меняется при введении металлической пластинки между катушками. Поэтому можно было обойтись вообще без коррекции фазы.

На осциллограммах видны пульсации удвоенной частоты – это результат перемножения сигнала на самого себя. Постоянная составляющая сигнала будет зависеть от амплитуды сигнала с приемной катушки. Вершины пульсаций через одну более низкие. Как я понимаю, это проникновение на выход смесителя несущей частоты, которая в два раза ниже частоты пульсаций.

Выходной сигнал детектора снимается с парафазных выходов (выводы 4 и 5). По постоянному напряжению выходы находятся на потенциале 3.3 – 3.9 В, что выходит за допустимый диапазон входного синфазного напряжения ОУ LM358 при питании 5 В. Поэтому сигналы делятся с помощью делителей R3R5 и R4R6. Если бы использовался rail-to-rail ОУ, тогда можно было бы обойтись без делителей.

Конденсаторы C6, C7 вместе с резисторами делителей образуют ФНЧ для сглаживания пульсаций. Постоянная времени тут может быть выбрана меньше, чем в штатном датчике, потому что здесь сглаживаются пульсации удвоенной частоты. Но я ее выбрал такой же, чтобы не нарушать работу петли регулирования натяжения.

Выпрямленный и сглаженный сигнал поступает на вход дифференциального усилителя на ОУ U2:1. У датчика должна регулироваться амплитуда сигнала и величина смещения. Делается это во втором каскаде на ОУ U2:2, который представляет собой неинвертирующий усилитель. Усиление регулируется резистором R15, который включен в делитель обратной связи. Для регулировки смещения служит резистор R12, который регулирует положительное напряжение, добавляемое на инвертирующий вход ОУ. Регулировки имеют некоторое взаимное влияние, но это не сильно мешает настройке.

Для нового датчика была разработана печатная плата, которая по размерам меньше штатной, но имеет те же установочные размеры.



Плата настроилась очень легко. Выставил номинальный диапазон изменения выходного напряжения от 0 до 2.56 В. Поскольку выходной сигнал нового датчика положительный (у штатного он отрицательный), на плате БУ пришлось перепаять резистор и перемычку. Это было заранее предусмотрено при разработке схемы нового БУ.

Установил новую плату на магнитофон, проверил работу датчика совместно с БУ. При отклонении рычага вижу в сервисной программе корректные значения натяжения, все работает прекрасно.

Но стоило включить Play, как настал великий облом. Канал регулировки натяжения ленты с левой стороны, где я установил новый датчик, потерял устойчивость. Натяжитель стал дрожать мелкой дрожью.



Эта была полная неожиданность. Вроде, все осталось так же, как и со старым датчиком. Диапазон изменения величины такой же, постоянную времени фильтра подобрал такую же в симуляторе. Первое, что приходит на ум, это какие-то отличия в быстродействии. Попробовал уменьшать и увеличивать сглаживающие емкости в несколько раз. Ничего не меняется, дрожь не проходит. Попробовал менять коэффициенты PID. Успокоить натяжитель можно только сильным уменьшением коэффициента D, где-то раз в 5. Но тогда переходная характеристика становится неприемлемой, с длительными затухающими колебаниями. Совершенно не понимаю, что могло поменяться и почему теперь нужен совсем другой коэффициент D.

Смотрел осциллографом на выходной сигнал нового датчика – все красиво, никаких помех и пульсаций. У штатного датчика все намного хуже, видны плохо отфильтрованные пульсации с частотой работы генератора. Тем не менее, новый датчик нормально не работает. Если включить PID, на выходе датчика видна красивая синусоида в такт с дрожанием натяжителя.

Ну и где справедливость? Электроника – это такое паршивое занятие, делаешь-делаешь, все стараешься делать правильно, а оно берет и не работает. На ровном месте. Честно говоря, это уже изрядно достало.

Tags: electronics, reel-to-reel, Электроника-004, катушечник, магнитофон, облом
Subscribe

  • Измеритель уровня V0.1

    Сделал первую версию прошивки нового измерителя уровня для магнитофона "Электроника-004". Все еще очень-очень сырое, но уже полоски как-то…

  • Sharp GF-777

    Попал тут ко мне Sharp GF-777. Без преувеличения можно сказать, что это легенда. Обладать таким аппаратом могли лишь избранные. Стоил он когда-то…

  • JVC TD-V662

    Когда просят посмотреть кассетную деку, говорят удивительные вещи. Что не могут найти мастера, который за это бы взялся. Но ведь аналоговая…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 193 comments

  • Измеритель уровня V0.1

    Сделал первую версию прошивки нового измерителя уровня для магнитофона "Электроника-004". Все еще очень-очень сырое, но уже полоски как-то…

  • Sharp GF-777

    Попал тут ко мне Sharp GF-777. Без преувеличения можно сказать, что это легенда. Обладать таким аппаратом могли лишь избранные. Стоил он когда-то…

  • JVC TD-V662

    Когда просят посмотреть кассетную деку, говорят удивительные вещи. Что не могут найти мастера, который за это бы взялся. Но ведь аналоговая…