Электрофоны

[Admin]

Электрофоны

Общие сведения

Конструктивно электрофон состоит из двух основных блоков: электропроигрывающего устройства (ЭПУ) и усилителя звуковой частоты (УЗЧ). Структурная схема электрофона приведена на рис. 3.1.

Механическая часть электрофона включает в себя: основание, вращающийся диск, привод диска, тонарм. В электронную часть входят усилитель коррекции, усилитель мощности, устройство управления. Управление в современных электропроигрывателях осуществляется с помощью электронно-механических устройств. В узлах тонарма широко применяются электромагнитные элементы.

На рис. 3.2 показана упрощенная конструкция ЭПУ, где основание 2 предназначено для механической связи отдельных узлов проигрывателя. На основании укреплена опора 12 , служащая для фиксации оси 7 диска 11. Диск приводится во вращение двигателем 1 с помощью редукторного устройства 3. Грампластинка 4, установленная на диске, вращается вместе с ним. Игла 5, перемещаясь по спиральной канавке грампластинки, колеблется в соответствии с модуляцией канавки. Механические колебания иглы звукоснимателя 6 преобразуются в электрические сигналы. Звукосниматель закреплен на тонарме 8, который опирается на узел подвеса 9, обладающий двумя степенями свободы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Грузом 10 балансируют тонарм звукоснимателя.

Основным параметром ЭПУ является номинальная частота вращения диска. Номинальные частоты вращения диска определены ГОСТ 18631—73. Их точные значения следующие: 33 '/3; 45,11; 16 2/3; 77,92 мин-1, условные обозначения этих частот 33, 45, 16, 78 об/мин. Коэффициент детонации характеризует периодическую паразитную частотную модуляцию звука из-за колебаний частоты вращения диска. Уровень рокота показывает интенсивность помех от вибраций ЭПУ, характеризует качество механизма привода диска.

Параметры ЭПУ определяются во многом характеристиками головки звукоснимателя: АЧХ, прижимной силой, гибкостью подвижной системы. Значения этих параметров в зависимости от классов исполнения ЭПУ приведены в табл. 3.1.

Системы привода диска

Привод диска ЭПУ можно разбить иа три основных функциональных элемента: основание, диск и электродвигатель.

Основание электропроигрывателя является как главным элементом, объединяющим остальные механизмы конструктивными связями, так и элементом кинематической схемы ЭПУ. От жесткости и массы основания зависит уровень рокота. Способ крепления основания в аппаратуре, упругость подвески влияют на чувствительность ЭПУ к внешним вибрациям.

Диск в ЭПУ выполняет функции приводного механизма и опоры грампластинки. Масса диска, точность его механической обработки, центровка шпинделя, радиальные и вертикальные биения в значительной степени определяют коэффициент детонации.

Основной элемент привода кинематической схемы ЭПУ — электродвигатель. В зависимости от типа электродвигателя и класса исполнения в ЭПУ используются различные передаточные механизмы: фрикционный, ременный, комбинированный (фрикционный с ременным) для косвенного привода диска и без передаточного звена для прямого привода. При косвенном приводе диска частота его вращения меньше частоты вращения ротора двигателя (коэффициент передачи больше 1). Прямой привод имеет коэффициент, равный 1, т. е. частоты вращения диска и ротора двигателя совпадают.

Фрикционная передача применяется в электропроигрывателях второго и третьего классов сложности (П-ЭПУ-60, П-ЭПУ-65СМ. ). Ведущим обычно является асинхронный двигатель переменного тока с высокой частотой вращения ротора. Такие ЭПУ отличаются простотой конструкции и невысокой стоимостью. Кинематическая схема привода диска показана на рис. 3.3. Изменение частоты вращения диска производится с помощью ступенчатой насадки на валу двигателя. Для подстройки частоты ступени насадки делают конусными или изменяют количество оборотов ротора (Р) двигателя (рис. 3.4). Номинальная частота вращения устанавливается подбором насадок. Надежная работа привода требует соблюдение в конструкции ЭПУ величины угла 0 в пределах 100—130°. Угол 0 образован линиями, проходящими через центр промежуточного ролика, центр диска и центр промежуточного ролика и вала двигателя (см. рис. 3.3). При такой величине угла повышается качество передачи вследствие создания автоматического прижима промежуточного ролика к поверхности диска и насадке двигателя (ролик работает на заклинивание) .

При ременной передачи в качестве элемента передачи вращающего момента используется плоский пассик. Сложность выполнения ременного привода с большим коэффициентом передачи (увеличивается проскальзывание пассика на валу двигателя из-за малого угла охвата) требует применения двигателя с пониженной частотой вращения ротора синхронных многофазных двигателей с ферромагнитным ротором (ТСК-1). При установке номинальной частоты вращения диска проигрывателя изменяют частоту напряжения, питающего двигатель. Пониженную частоту вращения ротора двигателя могут обеспечить коллекторные двигатели постоянного тока. Стабилизируют частоту вращения диска при использовании коллекторного двигателя постоянного тока (ЭПУ типа G-602) — его включении в систему регулирования с замкнутой петлей обратной связи. Дальнейшее уменьшение уровня рокота н коэффициента детонации достигается применением сверхтихоходных двигателей, у которых частота вращения ротора равна номинальным частотам вращения диска ЭПУ. Эти двигатели могут передавать вращение диску пассиком или непосредственно диску, установленному на валу двигателя.

При прямом приводе двигатель представляет собой бесконтактную машину постоянного тока с увеличенным количеством полюсов статора, кратным трем. Питающие напряжения при этом должны иметь сдвиг фаз относительно друг друга на 120°. Число полюсов ротора не должно быть равным или кратным числу полюсов статора, в противном случае не возникает вращающий момент. Блок электропитания двигателя (рис. 3.5) состоит из генератора импульсов, собранного на микросхеме DA1, транзисторе УТ15.диодах VD9, VD11. Изменение частоты вращения ротора достигается изменением частоты генератора с помощью ключей на транзисторах VT7, VT8, а подстройка частоты вращения — резистором R17. Импульсы с генератора поступают на кольцевой счетчик на микросхемах DD5, DD6 и DD4 — DD2, который осуществляет сдвиг фаз импульсов на 120°. Полученные импульсы управляют коммутаторами на транзисторах VT12, VT14, VT16, VT18, VT19, VT21, которые непосредственно связаны со статорными силовыми обмотками двигателя.

Прямой привод ЭПУ типа Б1-01 оснащен бесколлек-торным двигателем постоянного тока (рис. 3.6). На двенадцати полюсах статора размещены силовые С и тахоге-нераторные Г обмотки, а также обмотки трансформатора датчика положения ротора Р1 и Р2. Увеличением количества полюсов статора с 6 (в предыдущем двигателе) до 12 достигается более равномерное вращение диска и уменьшение коэффициента детонации. На оси шестнадцатиполюсного ротора расположен восьмиполюсный кольцевой замыкатель.

Вращение двигателя происходит следующим образом. Напряжение ВЧ поступает на первичные обмотки трансформатора положений Я/. Со вторичных обмоток трансформатора П2 в случае, если магнитный поток замкнут замыкателем, напряжение подается на схему управления. К выходу схемы через коммутатор подсоединены силовые обмотки С. Проходящий по силовым обмоткам ток вызывает возникновение магнитного поля статора, которое, взаимодействуя с магнитным полем ротора, образует вращающий момент. Одновременно напряжение, индуцируемое магнитным полем ротора в тахогенераторных обмотках Г, выпрямляется и поступает на блок сравнения и далее на схему управления, вызывая соответствующее изменение силы тока в силовых обмотках С. Тем самым замыкается обратная связь и стабилизируется частота вращения ротора.

В электропроигрывателе «Электроника 017» применен электродвигатель подобного типа. Увеличение стабильности частоты вращения диска достигнуто усложнением схемы электропитания двигателя, введением в нее двух опорных кварцевых генераторов для разных частот вращения диска, а также частотной и фазовой автоподстройки частоты вращения (рис. 3.7). Схема питания выполнена с применением цифровых интегральных микросхем (опорные генераторы, делители частоты, фазовый и частотный детекторы).


Тонарм ЭПУ

Тонарм обеспечивает перемещение головки звукоснимателя с иглой по грампластинке. Головка звукоснимателя служит для преобразования механических колебаний иглы в электрические сигналы.

Важнейший параметр головки, характеризующий условия ее эксплуатации,— прижимная сила, действующая на канавку грампластинки через иглу. Она определяет способность иглы находиться в непрерывном контакте со стенками канавки при воспроизведении грамзаписи. Регулировка прижимной силы осуществляется противовесом тонарма или иным способом, зависящим от конструкции тонарма. Оптимальное значение прижимной силы определяется конструкцией головки и, главным образом, гибкостью ее подвижной системы. Подвижная система звукоснимателя состоит из иглы, иглодержателя и деталей связи иглодержателя с преобразователем, которые передают колебания иглы при проигрывании грамзаписи.

По принципу преобразования механических колебаний иглы в электрические сигналы головки подразделяются на амплитудные и скоростные. Амплитудные головки на выходе генерируют электрический сигнал, пропорциональный амплитуде отклонения иглы, а скоростные — сигнал, пропорциональный колебательной скорости. По физическому принципу преобразования головки могут быть пьезоэлектрические, полупроводниковые, фотоэлектрические, емкостные (амплитудные) и магнитные (скоростные). Наибольшее распространение получили пьезоэлектрические и магнитные головки звукоснимателей. Магнитные головки обеспечивают более высокое качество воспроизведение грамзаписи.

Головка звукоснимателя крепится в тонарме. Качественное воспроизведение грамзаписи возможно, если тонарм обеспечивает траекторию перемещения острия иглы головки звукоснимателя, минимально отличающуюся от траектории резца рекордера, которая представляет собой радиус грампластинки. Кроме того, необходим постоянный надежный контакт иглы с обеими стенками канавки пластинки, а усилие контакта не должно вызывать разрушения иглы и канавки.

Известно три типа конструкции тонармов: рычажный с постоянным углом коррекции; рычажный с переменным углом коррекции; тангенциальный. Заметим, что нелинейные искажения у правильно скорректированных тонармов рычажного типа с постоянным углом коррекции невелики (траектория перемещения иглы незначительно отличается от радиуса), поэтому они получили преимущественное распространение. Отметим, что у тангенциального тонарма траектория движения иглы совпадает с траекторией перемещения резца рекордера. Немаловажное значение имеет соблюдение вертикального угла 0 воспроизведения (рис. 3.8). На этот угол значительное влияние оказывает величина прижимной силы.

Для крепления тонарма к основанию ЭПУ служит поворотная ножка (рис. 3.9). Подшипники осей поворотной ножки должны иметь минимальное трение, а силы трения должны быть меньше прижимной силы примерно на порядок, а в ЭПУ высокого класса, снабженного компенсатором скатывающей силы,— на два порядка. Для обеспечения необходимых параметров ЭПУ тонарм необходимо сбалансировать, т. е. статически и динамически уравновесить относительно вертикальной и горизонтальной осей поворота. В современных ЭПУ применяют тонармы преимущественно с безразличным равновесием, когда их центр тяжести совпадает с горизонтальной осью поворота. Балансировка тонарма производится перемещением груза 10 (см. рис. 3.2): с его же помощью может устанавливаться прижимная сила. Тонарм также не должен иметь собственных резонансов в диапазоне звуковых частот.

Дополнительные устройства ЭПУ

Кроме перечисленных основных узлов, ЭПУ (в зависимости от класса исполнения) содержит дополнительные: компенсатор скатывающей силы, предварительный корректирующий усилитель, устройство включения-выключения ЭПУ, автостоп, микролифт, стробоскоп.

Компенсатор скатывающей силы нейтрализует центростремительную скатывающую силу, действующую в процессе проигрывания пластинки на сбалансированный тонарм. В результате действия этой силы повышается давление на внутреннюю стенку канавки по сравнению с внешней. При этом происходит нарушение баланса стереоканалов. Для компенсации скатывающей силы применяются специальные узлы в конструкции тонарма. Чаще всего это грузик, связанный с хвостовиком тонарма, или пружина, положение которой можно изменять для более точной компенсации. Реже применяются компенсаторы, использующие магнитные силы, наклон поворотной ножки и др. Еще раз отметим, что компенсатор скатывающей силы эффективно работает, если сила трения в подшипниках поворотной ножки составляет приблизительно 1 % от прижимной силы звукоснимателя.

Предварительный корректирующий усилитель звукоснимателя применяется в основном со скоростными головками, так как ЭДС, развиваемая ими, на два порядка ниже ЭДС пьезоэлектрических головок. Амплитудно-частотные характеристики таких головок отличаются от требуемой номинальной АЧХ воспроизведения. Предварительные усилители имеют разнообразные схемные решения, но общее у них одно — результирующая амплитудно-частотная характеристика должна быть одинакова для различных схем.

Устройство включения-выключения ЭПУ обеспечивает пуск и остановку двигателя с одновременной перестройкой приводного механизма в рабочее (или нерабочее) положение. Оно может быть выполнено на механической или электронной основе. В механических устройствах перемещение органов управления связано с функциональными узлами кинематической схемы ЭПУ (Н-ЭПУ-65СМ). Электронные устройства включения-выключения выполняются на переключателях (герконы, оптроны), имеют развитые электронные схемы управления режимами ЭПУ (0-ЭПУ-82С «Электроника 017»), В проигрывателях невысокого класса устройства включения-выключения управляют микролифтом, автостопом, горизонтальным передвижением тонарма.

Устройства автостопа предназначены для остановки вращения диска по окончании проигрывания грампластинки. Автостопы бывают как механические, так и электронные. Элекронные автостопы выполняются на основе датчиков (фотоэлектрических, магнитных, индуктивных и др.).

Микролифт служит для опускания иглы звукоснимателя на пластинку и подъема ее с дорожки грампластинки. Микролифт может быть автоматическим и ручным. Во избежание резких ударных нагрузок на иглу звукоснимателя микролифт снабжается замедлителем. Для них обычно используют невысыхающие вязкие смызывающие материалы. Для микролифтов на электромеханических элементах формируют управляющие сигналы специальной формы.

Стробоскоп в ЭПУ служит для контроля частоты вращения диска и является штатным устройством для проигрывателей нулевого и первого классов сложности. Стробоскопические метки наносятся на край диска ЭПУ или на его нижнюю сторону и освещаются неоновой лампочкой, питаемой от сети переменного тока частотой 50 Гц. При точном соответствии частоты вращения диска номинальной метки на диске кажутся неподвижными. Контроль частоты вращения диска можно производить по стробоскопическим дискам, накладываемым на диск ЭПУ. Для нулевого отклонения частоты вращения диска число стробоскопических меток должно быть для скорости 33 /з — 180; для скорости 45,11 —133; для скорости 77,92—77.

Ремонт и контроль ЭПУ

Неисправности, возникающие в ЭПУ, связаны с дефектами механических узлов или неисправностями электронных схем управления, питания двигателей и др.

Дефекты механических узлов можно обнаружить при внешнем осмотре и проверке функционирования ЭПУ. Рекомендуется такая последовательность поиска неисправности механической части проигрывателя: а) внешний осмотр для обнаружения явных механических повреждений деталей, узлов, монтажа и др.; б) при отсутствии явных дефектов — проверка функционирования проигрывателя в целом или его отдельных частей.

Проверка заключается в последовательной оценке работоспособности функциональных узлов ЭПУ (устройства включения-выключения, переключателя частоты вращения диска, микролифта), контроле номинальной частоты вращения диска, проверке тонарма, головки звукоснимателя и т. д. Повышенный уровень рокота и коэффициент детонации могут быть вызваны неявными дефектами типа: изгибом вала диска, износом подшипников двигателя, ухудшением качества резиновых деталей привода (роликов, пассиков), качества смазывающих материалов. Повышенные уровень шумов и коэффициент детонации возможны вследствие некачественной грампластинки.

Заключительной операцией ремонта должны быть контроль за соответствием параметров проигрывателя номинальным.

Алгоритм поиска неисправности ЭПУ типа И-ЭПУ-65СМ, составленный на основе приведенных рекомендаций, показан на рис. 3.10.

Неисправности схем питания электродвигателей обнаруживаются способом последовательных промежуточных измерений. Алгоритм поиска неисправности в схемах питания двигателей ЭПУ 0-ЭПУ-82С и «Электроника 017», составленные на основе этого способа, приведены на рис. 3.11.

Дефекты тонарма возникают из-за поломки его механических узлов. При этом неисправности, сопровождающиеся изменением установочной базы и длины тонарма, практически не встречаются. Часто ухудшение качества воспроизведения грамзаписи обусловлено перекосом головки относительно горизонтальной плоскости. Перекос головки ухудшает разделение каналов и увеличивает нелинейные искажения. Следует обращать особое внимание на установку требуемой величины прижимной силы. Недостаточное ее значение приводит к увеличению искажений звука. Повышенное значение прижимной силы вызывает увеличение износа иглы и пластинки, а также сопровождается искажениями воспроизведения вследствие изменения вертикального угла коррекции по сравнению с номинальным значением. Головки звукоснимателей в большинстве случаев неремонтопригодны и подлежат замене на аналогичные. Игла звукоснимателя из-за непосредственного контакта с канавкой пластинки изнашивается. Из-за этого, а также вследствие механических дефектов оно заменяется вместе с иглодержателем.

Диагностику предварительного усилителя коррекции осуществляют методом последовательных промежуточных измерений, проверяя прохождение сигнала от звукоснимателя или генератора сигналов. Алгоритм на основе метода дан на рис. 3.12.

Для поиска неисправности цифровых схем используют способы последовательных промежуточных измерений, исключений, сравнений. Общая методика поиска неисправности представляется в виде упрощенной последовательности: исправность исполнительного механизма — исправность управляющего звена (усилителя) — исправность звена передачи сигнала — наличие входного управляющего сигнала (рис. 3.13).

Для ремонта электропроигрывателей необходимо иметь следующие приборы: электронный вольтметр типа В7-27, генератор сигналов низкой частоты типа ГЗ-102, 13-118, осциллограф типа С1-90, С1-78, анализатор гармоник типа С4-51. Следует также располагать набором специальных измерительных пластинок (измерительную пластинку для нахождения коэффициента детонации и уровня рокота типа ИЗМ-0208; измерительную пластинку для определения чувствительности, разделения между стереоканалами, надежности следования иглы звукоснимателя ИЗМ-0281 и ИЗМ-0282; измерительную пластинку скользящего тона для частотных характеристик звукоснимателей ИЗМ-ЗЗС-0133 и др.). С помощью измерительных пластинок производится послеремонтный контроль проигрывателей.

Измерение прижимной силы может быть осуществлено с помощью приспособления (рнс. 3.14), состоящего нз основания 1 с закрепленной на нем упругой пластиной 5, на которую устанавливается игла звукоснимателя. Значение прижимной силы отсчитывается по показаниям стрелки 3 на шкале 4. Тяга 5 связывает стрелку приспособления с пластиной 6. Груз 9 служит для начальной установки показаний приспособления и тарировки. Следует отметить, что приспособление для проверки прижимной силы может быть выполнено и иным способом.

Допустимые отклонения частоты вращения диска определяются по стробоскопическим меткам. Коэффициент детонации находят с помощью детонометра в режиме контроля коэффициента детонации и измерительной пластинки ИЗМ-0208 путем воспроизведения записи сигнала частотой 3150 Гц. Измерение коэффициента детонации стереофонических ЭПУ производят в монофоническом режиме. Отсчет показаний детонометра делают с учетом максимального отклонения стрелки, исключая случайные выбросы, возникающие не чаще одного раза за 10 с.

Относительный уровень рокота измеряется с помощью электронного вольтметра и измерительной пластинки ИЗМ-0208 путем воспроизведения сигнала частотой 315 Гц и «немых» канавок. Уровень рокота определяется по формуле

где Uo, U315 — напряжения при воспроизведении соответственно немых и звучащих дорожек; уЭап —колебательная скорость записи частоты 315 Гц на пластинке; ином—номинальная колебательная скорость записи частоты 315 Гц, см/с.

Надежность следования иглы звукоснимателя по канавке грампластинки определяется с помощью измерительной пластинки ИЗМ-0281 (ИЗМ-0282) и осциллографа. При надежном следовании иглы на экране осциллографа наблюдается синусоидальная кривая, у которой отсутствуют разрывы воспроизводимого сигнала.

Для установления рабочего диапазона частот и неравномерности частотной характеристики используют измерительную пластинку ИЗМ 33C-0133. Отметим, что для стереофонических ЭПУ проверка параметров производится отдельно по каждому каналу. При отсутствии измерительных пластинок качество отремонтированного ЭПУ можно оценить при воспроизведении записи классической музыки или сравнении качества воспроизведения записи на исправном ЭПУ.

Правила безопасности труда при ремонте ЭПУ не отличаются от основных правил обращения с электрической аппаратурой. При этом следует учитывать наличие вращающихся узлов довольно большой массы (диск проигрывателя, электродвигатель) и др.