Механика магнитофона

Практически принято работать с неизменной скоростью движения ленты, которая должна иметь одно из стандартных значений, чтобы запись, сделанную на одном магнитофоне, можно было без искажений воспроизвести на другом. Сейчас в соответствии с ГОСТ 12392-66 приняты следующие скорости магнитной ленты: 381; 190,5; 95,3; 47,6 и 23,8 мм/сек. Скорость эта должна выдерживаться достаточно точно, в пределах ±2% для подавляющего большинства бытовых магнитофонов и до ±0,5% для лучших профессиональных.
Рассматривая вопрос о скорости магнитной ленты, необходимо упомянуть об одном неприятном для слуха явлении, называемом детонацией. Детонация вызывается небольшими периодическими (с частотой от 0,2 до 200 гц) колебаниями скорости ленты и проявляется в своеобразном дрожании, вибрации звука. Для того чтобы детонация не была заметна на слух, требуется, чтобы колебания скорости были не больше десятых долей процента. Такое высокое постоянство скорости достигается применением в лентопротяжном механизме механических фильтров, в простейшем случае — маховиков. В лентопротяжном механизме движение ленте передается от ведущего вала, приводимого во вращение от двигателя. Ведущий вал должен быть изготовлен очень точно. При малейшем его биении появляется детонация звука. Для уменьшения детонации на ведущем валу закрепляется массивный маховик. Для хорошего сцепления магнитной ленты с ведущим валом она прижимается к нему во время записи или воспроизведения обрезиненным роликом, который называют прижимным.
На рис. схематически показан трех моторный лентопротяжный механизм, типичный для полупрофессионального магнитофона. Нужное постоянство скорости ленты обеспечивается ведущим электродвигателем, на валу которого закреплены маховик и ведущий вал. Лента, которую тянет этот вал, последовательно проходит по стирающей, записывающей и воспроизводящей магнитным головкам. Пройдя ведущий вал, лента, обогнув направляющий ролик, попадает на приемную катушку, которая приводится во вращение отдельным электродвигателем. Последний должен работать в таком режиме, чтобы лента плотно наматывалась на катушку, но не изменяла скорости вращения ведущего вала.
Обычно в режиме подмотки двигатель приемного узла работает при пониженном напряжении. Другая катушка, с которой лента сматывается, расположена на валу другого электродвигателя, который входит в состав подающего узла и имеет в режиме записи и воспроизведения назначение подтормаживать катушку, чтобы лента, проходящая по магнитным головкам, была достаточно хорошо натянута. С этой целью на электродвигатель подающего узла подается небольшое напряжение, заставляющее двигатель не очень сильно тянуть ленту в направлении, противоположном ее движению. Помимо режима записи и воспроизведения лентопротяжный механизм должен обеспечивать для поиска нужной записи в катушке быструю перемотку ленты вперед и назад. В этих режимах лента уже не прижимается к ведущему валу и магнитным головкам, а на электродвигатель приемного или, соответственно, подающего узла подается полное напряжение. При остановке движения магнитной ленты все электродвигатели выключаются и возникает опасность, что приемный и подающий узлы с катушками будут некоторое время продолжать вращаться по инерции, дергать и даже рвать ленту. Для устранения такой опасности приемный и подающий узлы оборудованы ленточными тормозами, которые при остановке ленты автоматически включаются электромагнитом.

Трех моторные лентопротяжные механизмы отличаются простотой устройства, но всегда имеют сравнительно большой вес и стоимость. Электродвигатели приемного и подающего узлов должны иметь «мягкие» характеристики, т. е. их вращающий момент должен увеличиваться при уменьшении числа оборотов, тогда как, ведущий узел должен приводиться во вращение электродвигателем с возможно более «жесткой» характеристикой, число оборотов которого по возможности не должно меняться при изменении нагрузки.
В большинстве бытовых магнитофонов применяют лентопротяжные механизмы с одним, реже с двумя электродвигателями. Второй двигатель используют либо для быстрой перемотки (например, в магнитофоне «Комета»), либо для привода подающего и приемного узлов, чтобы разгрузить ведущий узел и облегчить поддержание постоянства оборотов ведущего вала. Так как в бытовых магнитофонах выбирают относительно малую скорость ленты, ведущий вал нет возможности приводить во вращение непосредственно от электродвигателя. Так, при скорости ленты 9,53 см/сек и скорости двигателя 1500 об/мин диаметр ведущего вала был бы всего лишь около 1 мм. Такой вал трудно точно изготовить, его легко погнуть. Приходится применять замедляющую передачу. На рис. показано несколько видов таких передач. Наиболее простой является ременная передача, показанная. В качестве ремня применяется резиновый пассик круглого сечения, отлитый для большей равномерности движения без спаек.
В последнее время получают распространение более долговечные плоские ремешки из стеклопластика или искусственных смол. Другим видом является фрикционная передача, использующая в качестве элемента связи обрезиненный промежуточный ролик.

Для хорошей работы ролик должен иметь очень правильную форму и плотно прижиматься к поверхностям, между которыми осуществляется передача вращения. В наиболее дешевых магнитофонах один ремень используют для привода всех узлов, для чего берут более длинный ремень и заставляют его обегать все шкивы, подлежащие вращению. Большая длина ремня служит причиной повышенной детонации и, кроме того, изменение нагрузки на приемном и подающем узлах через общий ремень передается на ведущий вал, что вредно сказывается на равномерности хода последнего. В переносных магнитофонах находит применение угловая фрикционная передача. При конструировании подающего и особенно приемного узлов одномоторного лентопротяжного механизма конструкторам приходится проявлять много изобретательности. В самом деле, деталь приемного узла, связанная с единственным электродвигателем, может вращаться только равномерно. Катушка же, например, приемного узла должна вращаться неравномерно: сначала, когда на ней мало ленты быстро, а по мере заполнения все медленнее, причем так, чтобы лента была все время натянута.
Наиболее распространенная конструкция приемного узла, в которую заложена идея автоматической регулировки, изображена на рис. На неподвижной оси 1 установлен шкив 2, который непрерывно вращается от электродвигателя, общего для всего магнитофона. На этой же оси свободно вращается подкатушник 3, на котором установлена катушка с лентой. Подкатушник снабжен фетровым кольцом 4. Чем больше на катушке ленты, тем больше плечо, на котором действует усилие наматываемой ленты, тем большее требуется усилие для вращения катушки. Но более полная катушка имеет больший вес, сильнее сжимает между собой детали 3 и 2, и усилие, передаваемое через фетровое кольцо, тоже возрастает. При правильном расчете такая конструкция обеспечивает почти неизменное натяжение ленты при любом заполнении катушки. Для ускоренной перемотки ленты детали 3 и 2 необходимо жестко сцепить между собой. С этой целью к их боковой поверхности прижимается обрезиненный ролик 5. Катушка с лентой при этом начинает вращаться с максимально возможной скоростью.
Несколько иначе устроен приемный узел, изображенный на рис. Здесь также деталь 3, имеющая войлочную прокладку 4 и жестко закрепленная винтами на оси 1, входит в сцепление с непрерывно вращающимся шкивом 5, причем величина сцепления, как и в предыдущей конструкции, зависит от веса катушки с лентой. Когда требуется быстрая перемотка, трос, связанный с соответствующей клавишей, тянет за край планки 7, которая своим выступом в середине так сжимает детали 3 и что взаимное проскальзывание их прекращается.
Наиболее сложно устроен приемный узел, содержащий электромагнитную муфту. Его конструкция в искусственно растянутом виде показана на рис. На неподвижной полой оси 1 неподвижно закреплена катушка муфты 2. Над ней свободно может вращаться стальной подкатушник 3, а под ней шкив на который осуществляется привод ремешком круглого сечения. В углублении шкива 4 свободно лежит мембрана 5 из магнитного материала, которая не может поворачиваться относительно шкива, так как своими отверстиями свободно насажена на шпильки шкива. Ток к катушке 2 подводится проводами 8, проходящими внутри оси. В режиме записи или воспроизведения между шкивом 4 и подкатушником через фетровое кольцо 6 происходит передача движения с проскальзыванием, как это было в предыдущих конструкциях. Для быстрой перемотки в катушку включают ток, при этом деталь 3 становится сердечником электромагнита, сильно притягивает вверх мембрану 5, которая прижимается к резиновому кольцу 7, оставаясь в сцеплении со шпильками шкива и движение передается без проскальзывания.

Конструкция подающего узла обычно мало отличается от конструкции приемного, только вращение шкива происходит в обратную сторону. При быстрой перемотке фетровое кольцо на узле, с которого производится сматывание ленты, благодаря возникающим силам трения обеспечивает необходимое подтормаживание. Часто в конструкции магнитофона с одним двигателем предусматривают ленточные или колодочные тормоза, действующие на подкатушники в положении «стоп». На рис. приведены кинематические схемы лентопротяжных механизмов трех распространенных магнитофонов «Яуза-5», «Комета (МГ-201)» и «Чайка М».