1
Budowa magnetowidu
Magnetowid — precyzyjne urządzenie mechaniczno-elektroniczne przeznaczone do
zapisywania na taśmie magnetycznej obrazów telewizyjnych i towarzyszących im dźwięków.
Magnetowid składa się z trzech głównych części składowych:
— konstrukcji nośnej wraz z obudową;
— mechanizmu;
— układów elektronicznych.
Dwie podstawowe części składowe, mechanizm i układy elektroniczne, są równie ważne
i precyzyjne. Obie te części składowe muszą być do siebie dopasowane, pod względem
sygnałów przenoszonych i sygnałów sterujących, aby mogły razem współpracować.
Konstrukcja nośna magnetowidu stanowi ramę wykonaną z tworzywa metodą wtrysku,
służącą do zamocowania mechanizmu, układów elektronicznych na płytkach drukowanych
i wielu innych elementów tworzących urządzenie. Z konstrukcją nośną jest związana płyta
czołowa, na której są umieszczone przyciski i pokrętła regulacji i sterowania oraz
wyświetlacz funkcji. Na tylnej płycie znajdują się zwykle zaciski i gniazda wejściowe
i wyjściowe.
Obudowa i płyta dolna są najczęściej wykonane z wyprofilowanej blachy stalowej z otworami
wentylacyjnymi.
Mechanizm wykonuje wszystkie funkcje związane z ruchem taśmy i wirujących głowic.
Najważniejsze zadania mechanizmu są następujące.
1. Napędzanie taśmy magnetycznej.
- Prędkość taśmy jest zawsze stabilizowana elektronicznie.
- Prędkość taśmy powinna mieć małą nierówno-mierność.
- Mechanizm powinien zapewniać stały naciąg taśmy, utrzymywany poniżej dopuszczalnej
konstrukcyjnie wartości.
- Mechanizm musi zapewnić dobry kontakt między taśmą a głowicami magnetycznymi.
- Mechanizm nie może powodować żadnych uszkodzeń taśmy (często występuje
niszczenie krawędzi taśmy).
- Mechanizm powinien mieć wbudowane czujniki chroniące taśmę i elementy
magnetowidu przed uszkodzeniem w przypadku wystąpienia niesprawności.
2. Napędzanie wirujących głowic
- Prędkość i kąt wirowania są stabilizowane elektronicznie.
2
- Wymagania wobec błędów czasowych sygnału warunkują małą nierównomierność
wirowania głowic i nie dopuszczają istnienia jakichkolwiek drgań mechanicznych
taśmy.
3. Mechanizm musi wykonywać wszystkie funkcje eksploatacyjne.
- Ładowanie i wyładowywanie kasety.
- Wyprowadzanie taśmy z kasety i ustawianie jej do opasania z bębnem oraz
wprowadzanie powrotne taśmy do kasety.
- Zapis, Odczyt, Przewijanie z podglądem, Obraz nieruchomy oraz inne funkcje zależnie
od konstrukcji.
Parametry mechanizmu mają decydujące znaczenie dla wymienności nagrań.
W mechanizmie magnetowidu można wyróżnić następujące zespoły funkcjonalne.
- płyta główna;
- bęben z dyskiem, głowicami i silnikiem;
- koło zamachowe z wałkiem napędowym, rolką dociskową i silnikiem;
- zespół wyprowadzania i wprowadzania taśmy;
- winda kasety z własnym napędem;
- zespół napędzający szpule kasety;
- elementy wykonawcze, sterujące i zabezpieczające (silniki, elektromagnesy, przełączniki,
czujniki położenia i stanu).
Płyta główna. Wszystkie zespoły i elementy tworzące mechanizm są zmontowane na
sztywnej płycie nośnej, która musi zapewniać stabilność mechaniczną urządzenia, ponieważ
warunkuje ona poprawność pracy całego urządzenia. Na rysunku l pokazano typową płytę
nośną magnetowidu wykonaną z lekkiego stopu aluminiowego, metodą odlewu
ciśnieniowego.
Rys. 1. Płyta główna mechanizmu magnetowidu
Płyta jest odlewana najlepszym ze stosowanych obecnie rozwiązań. W wielu konstrukcjach
stosuje się jednak płyty wykonane z blachy stalowej odpowiednio wyprofilowanej w celu
poprawienia sztywności.
Bęben wizyjny jest najważniejszym i najbardziej precyzyjnym zespołem mechanizmu. Bęben
składa się z dwóch głównych części: dolnej nieruchomej, zamocowanej sztywno na płycie
nośnej i górnej, nazywanej często dyskiem, zamocowanej obrotowo na osi bębna. Do dysku
są przymocowane głowice wizyjne, które podczas pracy razem z nim wirują, stykając się
jednocześnie z przesuwającą się taśmą. Na rysunku 2 przedstawiono dysk wizyjny przed (a)
i po (b) zamontowaniu magnetowidu. Przedstawiony na rysunku dysk ma 4 głowice: 2
wizyjne i 2 foniczne.
3
Rys. 2. Dysk wizyjny 4-głowicowy (2 głowice wizyjne+ 2 głowice foniczne hi-fi)
Obecnie są stosowane różne konfiguracje wielu głowic na dysku. Niektóre ze stosowanych
kombinacji pokazano na rys. 3. Podobny zestaw głowic podwójnych stosuje się w
magnetowidach mających montaż elektroniczny. Wysokość czoła na rys. 3 podano
przykładowo, ponieważ różnią się one w zależności od konstrukcji.
Rys. 3. Różne konfiguracje głowic magnetycznych na wizującym dysku; a) normalny układ 2 głowic, tzw. SP
(system standardowy); b) układ SP + fonia hi-fi; c) układ SP + LP (system długogrający) — system
o wydłużonym czasie audycji i zmniejszonej prędkości taśmy; d) układ SP + LP + tzw. Trick —jedna z głowic
pary SP podwójna, ma szersze czoło (ok. 70 µrn), stosowana do odtwarzania obrazów nieruchomych);
e) układ SP + Trick; f) układ SP + LP w zestawie głowic podwójnych; SP — system standardowy;
LP — system długogrający
4
Jednym z warunków poprawnego zapisywania i odczytywania sygnałów jest zmniejszanie do
minimum drgań taśmy podczas przesuwania się jej wzdłuż spirali po obwodzie bębna.
Wszelkie możliwe drgania taśmy mogą powodować powstawanie błędów czasowych
(nierównomierności) w sygnale, aż do utraty kontaktu taśmy z głowicą i powstawania
zaników. Drgania taśmy zależą od oporów tarcia. W celu zmniejszenia tarcia stosuje się
specjalne nacięcie na obwodzie dysku. Nacięcia te powodują utrzymywanie się cienkiej
warstwy powietrza między powierzchnią dysku i taśmy, co znakomicie zmniejsza tarcie,
a zatem także błędy czasowe sygnału. Na rysunku 4 pokazano współpracę taśmy z bębnem
i dyskiem, kierunki drgań taśmy oraz warstewkę powietrza pod taśmą.
Rys. 4. Współpraca taśmy z bębnem; / — dysk; 2 — nacięcia;
3 — głowica; 4 — bęben; 5 — podpora krawędzi taśmy; 6 — wejście
taśmy; 7 — wyjście taśmy; 8 — taśma; 9 — powietrze
Bardzo istotnym zagadnieniem dla minimalizacji błędów czasowych jest dokładność
ustawienia głowic na dysku. Przekazywanie sygnałów z części nieruchomej bębna do
wirujących głowic w czasie zapisu oraz drogą powrotną w czasie odczytu odbywa się przez
tzw. transformator wirujący (rys. 5). Transformator wirujący tworzą dwa płaskie pierścienie
ferrytowe z rowkami na wewnętrznych powierzchniach, w których mieszczą się uzwojenia
oddzielne dla każdej głowicy. Jeden z pierścieni jest przymocowany do wewnętrznej
powierzchni wirującego dysku, a drugi do stojana bębna. Po zmontowaniu szczelina między
pierścieniami wynosi 0,1—0,2 mm. Sygnał przenosi się z jednego pierścienia na drugi drogą
indukcyjną. W starszych typach magnetowidów dysk był napędzany silnikiem prądu stałego
przez pasek, obecnie stosuje się częściej silniki bezkomutatorowe przełączane hallotronami,
umieszczone wprost na osi bębna. Rozwiązanie takie odznacza się bardzo dużą
niezawodnością i doskonałymi parametrami sterowania.
Rys. 5. Transformator wirujący: l — wirnik; 2 — uzwojenia; 3 — stojan
5
Napęd taśmy. Tor taśmy w typowym mechanizmie magnetowidu VHS pokazano na rys. 6.
Taśma odwija się z lewej szpuli kasety i zaraz po wyjściu jest napinana ramieniem regulatora
naciągu. W chwili gdy naciąg taśmy spada, wzrasta kąt wychylenia ramienia, co powoduje
wzrost siły hamowania lewej szpuli; jest to typowe sprzężenie mechaniczne stosowane
w magnetofonach. Następnie taśma przesuwa się po obwodzie rolki, której zadaniem jest
uspokojenie ewentualnych drgań taśmy mogących powstawać na dźwigni regulatora naciągu.
Kolejno taśma przesuwa się po czole głowicy kasującej głównej. Głowica ta pracuje tylko
w czasie zapisywania i wtedy kasuje poprzednią treść na całej szerokości taśmy. Na dalszej
drodze taśma wchodzi na kołek prowadzący, którego dwie prowadnice w postaci małych
talerzyków służą do ograniczenia ruchów pionowych taśmy. Wysokość prowadnic można
regulować, a zatem ustalać położenie taśmy w stosunku do bębna. Kolejno taśma wchodzi na
kołek wybierający, który dzięki pochyleniu wprowadza taśmę na linię śrubową prowadnicy
bębna. Prowadnica ta jest podporą dolnej krawędzi taśmy, wzdłuż linii śrubowej na całej
długości styku taśmy z głowicami.
Rys. 6. Tor taśmy w magnetowidzie VHS: l — kołek prowadzący; 2 — głowica kasująca; 3 — rolka;
4 — taśma; 5 — ramię regulacji naciągu; 6 — szpula lewa; 7 — rolka przewijania; 8—szpula prawa;
9 — silnik; 10 — wirujący dysk; 11 —kołek wybierający; 12— kołek prowadzący;
13 — rolka prowadząca; 14 — głowica kasująca (fonii); 15—głowica fonii/synchro; 16 — rolka
dociskowa; 17 — kołek; 18 — wałek napędowy taśmy; 19 — kaseta; 20 — szpula zabierająca
Prowadnica dolnego bębna decyduje o położeniu taśmy w stosunku do głowic, ma więc
istotne znaczenie dla wymienności nagrań. Materiał, z którego jest wykonany bęben, i gład-
kość powierzchni decydują o oporach tarcia taśmy, co z kolei ma ścisły związek z błędami
czasowymi w odczytywanym z taśmy sygnale. Współczynnik tarcia taśmy nie powinien
przekraczać 0,15.
Prawidłowe ustawienie biegu taśmy na bębnie polega na ustawieniu dolnej krawędzi na
podporze (prowadnicy) dolnego bębna, równomiernie na całej długości opasania. Dokonuje
się tego za pomocą regulowanych kołków prowadzących, po obu stronach bębna. Z wyjścia
bębna taśma zostaje wybrana kołkiem wybierającym spiralę, przesuwa się dalej przez kołek
prowadzący do zestawu głowic fonicznych i synchronizacji. Zestaw składa się z 3
niezależnych obwodów magnetycznych zamkniętych w jednej obudowie:
- głowica kasująca ścieżkę fonii, stosowana przy dogrywaniu dźwięku;
- głowica uniwersalna fonii, mono- lub stereofoniczna;
- głowica uniwersalna impulsów synchronizacji.
W dalszym ciągu taśma, przez kołek poziomujący, biegnie do wałka napędzającego z rolką
dociskową. Wałek napędowy jest osadzony w kole zamachowym o dużym momencie
bezwładności; zmniejsza to skutecznie nierównomierność przesuwu taśmy. Koło zamachowe
może być napędzane silnikiem prądu stałego przez pasek lub też silnikiem bezkomu-
tatorowym zintegrowanym na wspólnej osi.
Istnieje bardzo wiele możliwych kształtów toru taśmy, sposobów doprowadzania taśmy do
bębna i chowania taśmy na powrót do kasety. Na rysunku 7 pokazano schematycznie
istniejące rozwiązania stosowane w różnych systemach magnetowidów.
6
Rys. 7. Kształty torów taśmy w różnych systemach magnetowidów: a) VHS-M; b) VHS-U; c) VHS-C —
kamerowid; d) V —2000 M; e) V-2000 U; f) Betamax; l — bęben; 2 — głowica kasująca;
3 — głowice wizyjne; 4 — głowica fonii; 5 — głowica kasująca fonii; 6 — głowica fonii/synchro;
7—wałek; 8 — rolka; 9 — taśma; 10— kaseta
Kształt toru taśmy i sposób jej prowadzenia mają wielkie znaczenie dla jakości mechanizmu
i kosztów jego produkcji. System wyprowadzania typu „M" stosowany powszechnie
w magnetowidach VHS został do tej pory dość wysoce wyoptymalizowany.
Winda kasety. Pierwsze konstrukcje magnetowidów były ładowane kasetą do góry, co
wymagało naciśnięcia windy ręką w celu wprowadzenia kasety do położenia pracy. Obecnie
prawie wyłącznie stosuje się (z wyjątkiem magnetowidów przenośnych) ładowanie kasety do
przodu (ang. front loading system). Winda ma własny napęd za pomocą silniczka, który przez
ślimak i przekładnie zębate nadaje ruch kasecie. Winda „połyka" kasetę ruchem poziomym,
a następnie opuszcza ją umieszczając dokładnie na zabierakach szpul. Dolne położenie kasety
jest sygnalizowane do mikroprocesora sterującego pracę urządzenia.
Zabezpieczenia. Mechanizm magnetowidu ma wiele czujników, których zadaniem jest
wykrycie niesprawności. Czujniki wysyłają sygnały do centralnego mikroprocesora
sterującego pracę magnetowidu.
- Czujnik końca taśmy — zadziałanie tego czujnika powoduje wyłączenie funkcji,
zatrzymanie taśmy lub włączenie przewijania w lewo i zatrzymanie magnetowidu po
przewinięciu.
- Czujnik początku taśmy — działa podczas przewijania w lewo i powoduje zawsze
zatrzymanie ruchu taśmy. Czujniki początku i końca taśmy są określane systemem
zapisu. VHS ma czujniki optyczne, w innych systemach stosuje się czujniki indukcyjne
lub kontaktowe.
7
- Zabezpieczenie przed przypadkowym skasowaniem taśmy. We wszystkich typach
magnetowidów stosuje się zabezpieczenia kasety podobne do stosowanych
w magnetofonach i kasetach typu compact.
- Czujnik położenia kasety — umożliwia włączenie dalszych funkcji wtedy i tylko wtedy,
kiedy kaseta znajdzie się we właściwym położeniu.
- Czujnik rosy — wyłącza wszystkie funkcje magnetowidu w przypadku wystąpienia
kondensacji pary wodnej na powierzchni bębna.
- Czujnik obrotów prawej szpuli, działający podczas odczytywania zapisywania
i przewijania, zabezpiecza taśmę przed zapętleniem; brak sygnału, świadczący
o nieruchomym stanie szpuli, powoduje wyłączenie ruchu taśmy.
- Czujnik obrotów dysku, działający podczas zapisywania i odczytywania, powoduje
wyłączenie funkcji w przypadku unieruchomienia dysku.
Uproszczony schemat blokowy. Układy elektroniczne magnetowidu tworzą bloki funkcjonalne
zmontowane najczęściej na płytkach drukowanych. Na rysunku 8 pokazano bardzo
uproszczony schemat blokowy prostego magnetowidu. Podstawowym blokiem
elektronicznym są tory sygnałowe zapisywania i odczytywania. W wielu magnetowidach są
one zbudowane na jednej płycie drukowanej. Firmy europejskie w odróżnieniu od japońskich
unikają dużej płyty drukowanej i umieszczają tory poszczególnych sygnałów na oddzielnych
płytkach. Takie rozwiązanie ułatwia technologię produkcji, ale pogarsza niezawodność
urządzenia. Drugim blokiem są układy serworegulacji napędów dysku i taśmy;
w magnetowidach wielostandardowych o dodatkowych funkcjach układy te są bardzo
rozbudowane. W najnowszych generacjach stosuje się cyfrowe układy serworegulacji.
Kolejnym blokiem jest płyta sterowania i kontroli. Układy te zawierają zwykle jeden lub dwa
mikroprocesory wraz z pomocniczymi stopniami wejściowymi i wyjściowymi. Oddzielnym
blokiem funkcjonalnym jest mechanizm wraz z czujnikami, przełącznikami, elektro-
magnesami itp. elementami. Płyta sterująca z klawiszami i wskaźnikami funkcji stanowi
zawsze wydzielony blok usytuowany na przedniej ściance magnetowidu. Tuner (głowica
w.cz.) wraz ze zwrotnicą oraz modulator stanowią oddzielne bloki związane z sygnałami
wejściowymi i wyjściowymi. Całe urządzenie jest zasilane napięciami stabilizowanymi
z bloku zasilacza.
8
Rys. 8. Uproszczony schemat blokowy magnetowidu
Obsługa serwisowa. Podczas eksploatacji magnetowid należy chronić przed wilgocią
i kurzem. Kurz i wilgoć niszczą głowice, taśmę i mechanizm. Eksploatacja powinna odbywać
się w temperaturach + 5 ÷ + 30°C.
Okresowa obsługa magnetowidu polega na czyszczeniu mechanizmu. Producenci zalecają
czyszczenie po każdych 500 h pracy. Czyszczenie polega na delikatnym odkurzeniu
i wymyciu niektórych zespołów. Do mycia należy stosować czystą szmatkę nie
pozostawiającą nitek lub irchę umoczoną w czystym spirytusie. Należy wymyć całą powierz-
chnię bębna oraz głowice wizyjne. Głowice należy myć delikatnie poruszając szmatką
ruchem poziomym. Każdy najmniejszy nawet ruch szmatką podczas mycia w kierunku
pionowym może zniszczyć głowice. Do czyszczenia i mycia bębna i głowic nie wolno
używać żadnych metalowych narzędzi pomocniczych (skrobaków, śrubokrętów itp.). Ponadto
należy umyć cały tor taśmy, wszystkie powierzchnie stykające się podczas pracy z taśmą oraz
rolki, paski i gumowe pierścienie napędowe. Producenci zalecają wymianę głowic wizyjnych,
silników, pasków, rolek gumowych po 2000 h pracy.