Конструирование упрощённых электрофонов - Мишустин И.А.

Автор: Мишустин И.А.

Теги: техническая акустика электрофон массовая радиобиблиотека

Год: 1977

Похожие

Конструирование бытового радиокомплекса

Стереофоническое воспроизведение звука 108

Бытовая радиоэлектронная аппаратура

Радиоприемники и их ремонт

Текст

И. А.МИШУСТИН
МАССОВАЯ
РАДИО
библиотека
КОН СТРУИ РОВ АН И Е
УПРОЩЕННЫХ
ЭЛЕКТРОФОНОВ

МАССОВАЯ
РАДИО
БИБЛИОТЕКА
Выпуск 948
И. А. МИШУСТИН
КОНСТРУИРОВАНИЕ
УПРОЩЕННЫХ
ЭЛЕКТРОФОНОВ
МОСКВА
«ЭНЕРГИЯ» 1977
6Ф2.9
М 71
УДК 681.85.027
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Берг А. И., Белкин Б. Г., Борисов В. Г., Ванеев В. И., Геништа Е. Н.,
Гороховский А. В., Демьянов И. А., Ельяшкевич С. А., Жереб-
цов И. П., Корольков В. Г., Смирнов А. Д., Тарасов Ф. И., Чистя-
ков Н. И., Шамшур В. И.
ИГОРЬ АРКАДЬЕВИЧ МИШУСТИН
Конструирование упрощенных электрофонов
Редактор А. Б. Тру шля
Редактор издательства И. В. Ефимова
Обложка художника А. А. Иванова
Технический редактор Н. Н. Хотулева
Корректор Э. А. Филановская
ИБ № 1398
Сдано в набор 29/Ш 1977 г. Подписано к печати 12/VIII 1977 г.
Т-13280. Формат 84Х1081/з2- Бумага типографская № 2«
Усл. печ. л. 7,56. Уч.-изд. л. 10,62. Тираж 60 000 экз. Зак. № 91«
Цена 80 коп.
Издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10,
Владимирская типография Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7
Мишустин И. А.
М 71 Конструирование упрощенных электрофонов. М.,
«Энергия», 1977.
144 с. с ил. (Массовая радиобиблиотека. Вып. 948).
В книге рассматриваются малоизвестные и поэтому редко исполь-
зуемые радиолюбителями при конструировании электрофонов схемные
й конструктивные решения. В результате упрощения конструкции
отдельных узлов электрофонов и применения недефицитных дета-
лей они позволяют сравнительно просто осуществить качественное
воспроизведение звука в домашних условиях.
Книга предназначена для широкого круга радиолюбителей.
.. 30404-432
М------------
051(01)-77
219-77
6Ф2.9
© Издательство «Энергия», 1977.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Электрофон — один из сложных видов радиоустройств. Из-
готовление его в домашних условиях прямым копированием кон-
струкций, выпускаемых промышленностью, а также образцов, соз-
данных квалифицированными радиолюбителями, сопряжено с рядом
трудностей. Прежде всего необходимо не только разработать черте-
жи и с высокой точностью изготовить десятки разнообразных де-
талей из дорогих и дефицитных материалов, но и применить специ-
альные методы их обработки. Трудности возникают и при выполне-
нии схемных узлов (применении специальных видов обратной связи,
использовании магнитных головок, новых типов транзисто-
ров и т. д.).
Учитывая эти сложности, радиолюбителям предлагается другой
путь. Он заключается в поиске технических решений, позволяющих
изготовлять механические и некоторые электрические узлы электро-
фонов из недефицитных деталей, а также из готовых деталей с раз-
личными размерами и электрическими параметрами. Многие из тех-
нических решений, о которых пойдет речь в книге, предусматривают
проведение точного согласования размеров деталей механиче-
ских узлов не механическими, а электрическими способами — измене-
нием частот вращения электродвигателей, использованием в уз-
лах автостопа, микролифта и других электротехнических деталей.
Следует отметить, что в ряде случаев подобное упрощение влечет
за собой незначительное снижение качества, но в результате упро-
щения достигается и существенное преимущество — снижаются
затраты времени на конструирование.
В книге уделено определенное внимание узлам, которые мож-
но выполнить из устаревших деталей и деталей от других механиз-
мов и устройств. Опыт автора по конструированию бытовой аппа-
ратуры с использованием предлагаемых читателям методов ее упро-
щения показывает, что в большинстве случаев качество звучания
изготовленных электрофонов удовлетворяет современным тре-
бованиям.
Автор будет признателен читателям, которые выскажут свои
замечания по книге, направив их по адресу: 113114, Москва,
М-114, Шлюзовая набережная, 10, изд-во «Энергия», редакция
Массовой радиобиблиотеки.
Автор
1*
Глава первая
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОФОНА
Требования к механической части
Сравнительно недавно электрофон представлял собой корпус
с несущей узел диска панелью. Под панелью монтировались
электродвигатель и детали приводного механизма, а также усили-
тель низкой частоты. К несущей панели крепился и громкоговори-
тель, который имел незначительные размеры и работал в простран-
стве малого объема. Усилитель низкой частоты (УНЧ) монтиро-
вался в непосредственной близости с электродвигателем и транс-
форматором, что усложняло борьбу с наводками, вызывающими
нежелательные искажения. Современный электрофон — достаточно
сложное устройство, включающее в себя ряд узлов, выполненных
на высоком техническом уровне. Отдельные узлы, например звуковые
колонки, УНЧ, могут представлять собой автономные конструкции.
В современных электрофонах часто выполняют автономной и меха-
ническую часть.
Механическая часть электрофона состоит из следующих узлов:
корпуса с несущей и декоративной панелями (иногда функци-
онально объединенными), электродвигателя, приводного механизма,
диска с осью и подшипниками, тонарма с узлом поворота, вспомо-
гательных механизмов (таких, как микролифт и автостоп), элемен-
тов крепления и амортизации. Электродвигатель, диск и система
передачи образуют движущий механизм, поддерживающий и вра-
щающий пластинку при проигрывании. Основным требованием к дви-
жущему механизму является достаточная стабильность выбранной
частоты вращения. Современные долгоиграющие (моно) пластинки
и стереопластинки проигрываются при частоте вращения, близкой
к 33,3 об/мин. Допускаются отклонения от номинального значения
в пределах от 32,9 до 33,7 об/мин. Это означает, что некоторая
средняя частота, близкая к 33,3 об/мин, должна выдерживаться с
точностью 1—1,5%. В указанных предед^х обычно предусматривают
и действие устройств коррекции частоты вращения диска. Коррекция
частоты вращения особенно желательна в устройствах, предназна-
ченных не только для воспроизведения пластинок, но н для переза-
писи их на магнитофонную ленту, так как небольшие изменения
средней частоты вращения позволяют несколько изменять ритм и
тональность записи.
Для высококачественных электрофонов коэффициент детонации
принимается равным 0,1%, а для электрофонов третьего класса —
0,3%. Для рассматриваемых нами упрощенных конструкций мож-
но принять кратковременную нестабильность указанной выше еред-
4
ней частоты вращения такой, чтобы зависящая оу цее детонация
не превышала 0,15%. Эксцентриситет диска, приводящий к биениям
узла оси диска, поддерживающего пластинку (по горизонтали),
должен быть небольшим (биения не должны выходить за пределы
0,25—0,2 мм). В таких же пределах могут фиксироваться и мак-
симальные вертикальные отклонения краев диска. Это означает, что
неровности кромки диска и погрешности в узле оси и ее подшип-
никах не должны вызывать вертикальных смещений крйя плоско-
сти диска—опоры пластинки более чем на Э?0,12 мм. Большая
точность достигается обычно значительными усилиями, которые сво-
дятся на нет при использовании покоробленных пластинок.
Движущий механизм, как и вся механическая часть электро-
фона, не должен создавать значительных вибраций. Вибрации вы-
зывают появление дополнительных искажений, особенно заметных
при широкополосном УНЧ с высокой чувствительностью, так как
колебания диска передаются пластинке и игле звукоснимателя.
Эти искажения сводятся к появлению в составе усиливаемого
сигнала паразитных напряжений. Заметим, что борьба с такими
искажениями затруднена. Корректирование сигнала в УНЧ с целью
ослабления подобных помех может привести либо к сужению по-
лосы воспроизводимых частот, либо к потере некоторых составля-
ющих полезного сигнала. Достоверность воспроизведения сигналов
нарушается. Для сохранения высокой достоверности необходимо
всемерно бороться с причиной, вызывающей появление дополни-
тельных искажений, т. е. бороться с вибрациями. Заметим, что ви-
брации могут создаваться не только главным источником — элек-
тродвигателем, но и рядом второстепенных источников, таких, как
детали приводного механизма.
Ощутимые вибрации могут образовываться некоторыми шкива-
ми и осями, если они выполнены с небольшой точностью. Работа
двигателя и движение некоторых механических деталей привода
вызывают не только вибрации, но и акустические шумы. Для при-
мерной оценки качества выполнения механических узлов следует
учесть следующее: канавки для пассиков на шкивах и осях не дол-
жны иметь биений, превышающих 0,03—0,05 мм, биения неболь-
ших ведущих валов и осей, например осей электродвигателей, не
должны превышать 0,01—0,025 мм и быть тем меньше, чем выше
частота их вращения и чем ближе их место в кинематической схе-
ме приводного механизма к диску, так как нежелательное дей-
ствие, вызываемое дефектами обработки деталей первичных узлов,
несколько сглаживается промежуточными узлами приводного ме-
ханизма; механические шумы двигателя и передачи должны быть
минимальными, не превышающими шумы, создаваемые электриче-
ской частью электрофона при нахождении иглы на «немой» канавке
(без записи). Последние тем меньше, чем выше качество деталей
схемы УНЧ, в частности, транзисторов входных каскадов и лучше
фильтрация питающего напряжения, экранирование входных це-
пей н т. д. Таким образом, качественные показатели работы меха-
нических и электрических узлов электрофонов связаны и должны
по возможности улучшаться; механические шумы, создаваемые
приводным механизмом электрофона, должны прослушиваться толь-
ко на расстояниях, меньших 40—50 см от корпуса электро-
фона.
Пути упрощения механических узлов. Под упрощенными мы
будем понимать конструкции узлов, содержащих небольшое коли-
5
чество деталей. Достаточно простые конструкции могут быть выпол-
нены в домашних условиях в течение короткого времени радиолю-
бителями, имеющими небольшой опыт слесарных работ. Более
сложными узлами будем считать те, в которых используются де-
тали (диски, маховики), изготовленные в условиях мастерской.'
Число таких деталей необходимо сводить к минимуму. В связи
с этим предлагается применять имеющиеся в продаже некоторые
детали и узлы. Например, в качестве опоры дисков относительно
небольшой массы и промежуточных валиков в приводах с боль-
шим передаточным числом можно использовать узел ведущего ва-
ла от некоторых типов магнитофонов. В электрофоне можно также
использовать узлы от электропроигрывающих устройств (ЭПУ)
и радиол устаревших конструкций. При этом необходимо прежде
всего обращать внимание на бесшумность их работы, отсутствие
люфтов, точность центровки и балансировки. Как будет показано
ниже, согласовать взаимную работу основных узлов электрофона
можно практически в большинстве случаев даже при значительном
отклонении размеров отдельных деталей от величин, указывае-
мых расчетом, или при несоответствии размеров деталей, образую-
щих совместно работающую пару. Эти методы согласования позво?
ляют применить в конструкциях, создаваемых радиолюбителями,
готовые детали и узлы от других механизмов, а следовательно, эко-
номить время, необходимое для изготовления этих деталей.
Другой путь упрощения механических узлов, главным образом
вспомогательных: автостопа, микролифта, а также наиболее трудо-
емкого узла тонарма заключается в использовании конструкций
нестандартного типа. К ним относятся тонармы с упрощенным уз-
лом поворота (только в горизонтальной плоскости), микролифт
с нагреваемой нитью в качестве движителя, головки звукоснимате-
ля, поворачивающиеся на оси, вынесенной на конец тонарма,
устройства для поворота головок и тонарма, использующие под-
вижный магнит и т. д.
Конструкция механической части электрофона в любительском
исполнении часто видоизменяется из-за отсутствия наиболее важ-
ных деталей. Так, в связи с отсутствием в продаже необходимых
для электрофонов низкооборотных многополюсных электродвигате-
лей в упрощенных конструкциях радиолюбители вынуждены приме-
нять двигатели серий ДАП, ЭДГ, АД, КД или даже громоздкие
двигатели устаревших серий (ДВС, ДВА, ДМ), преимущество кото-
рых заключается в возможности работы с относительно небольши-
ми частотами вращения. Кроме того, некоторые типы конструкций
принципиально несовершенны, так как обладают повышенными шу-
мами. В книге не рассматриваются, за некоторым исключением, при-
водные механизмы, которые содержат обрезиненный прижимной
ролик, связывающий электродвигатель с другими деталями
приводного механизма. Примером неудачного использования такого
ролика являются ЭПУ устаревших типов, ранее выпускавшиеся
промышленностью (от ЭПУ-4 до более современных ЭПУ типа
ЭПУ-52), содержащих в своем составе механический переключа-
тель частоты вращения диска.
При использовании подобного ролика связи, особенно в со-
четании со ступенчатой насадкой, шкивами разного диаметра и пе-
реключателем частоты вращения, в приводном механизме наблю-
дается увеличение уровня вибраций и механических шумов. Эти шу-
мы дополнительно увеличиваются после непродолжительного перио-
6
да эксплуатации и сильно возрастают при износе деталей переклю-
чателя. Для ослабления шумов в этом узле необходимо преду-
смотреть механизм отвода ролика от совместно работающих с ним
деталей при хранении. В противном случае на резиновой части ро-
лика в результате деформации образуются лунки и при работе тако-
го ролика возникают периодические стуки. Возможны также заса-
ливание и старение ролика. Эти обстоятельства со временем нару-
шают равномерность контакта поверхности ролика с диском или
осью электродвигателя, что ведет к нежелательному увеличению де-
тонации. Заметим, что относительно жесткая механическая связь
двигателя с диском через узкий обрезиненный ролик создает воз-
можность прямой передачи вибраций от электродвигателя к диску,
что сильно затрудняет борьбу с вибрациями. Поэтому такую связь
можно применять лишь в приводных механизмах с промежуточным
валом, используя при этом группу узких роликов на одной оси или
одиночные уширенные ролики из более мягкой, эластичной резины,
менее подверженной старению.
В рассматриваемых ниже конструкциях для ликвидации отме-
ченных недостатков используются преимущественно приводные меха-
низмы с пассиком. Для связи двигателя, имеющего ось небольшого
диаметра, с диском или промежуточным валом используются более
мягкие плоские пассики, а для связи электродвигателя повышенной
мощности с малой частотой вращения непосредственно с диском —
более жесткие пассики круглого сечения. Даже пассики небольшой
длины являются серьезным препятствием для вибраций, пбэтому
задача снижения уровня вибраций при использовании пассиков
в приводных механизмах будет преимущественно сводиться
к уменьшению передачи вибрации от узла двигателя.
Механизмы с пассиками имеют специфические недостатки:
в ряде случаев максимальные размеры канавок (глубина и диаметр)
на маховике или непосредственно на диске ограничиваются
размерами готовых пассиков, имеющихся в продаже. Если для свя-
зи двигатель — промежуточный вал пригодны пассики от мно-
гих типов магнитофонов, то для связи двигатель — диск можно
использовать лишь некоторые типы пассиков, преимущественно от
магнитофонов устаревших конструкций.
С целью упрощения приводных механизмов предлагается отка-
заться от переключателя частоты вращения. Если необходимо
ввести две частоты вращения диска, в панели электрофона следует
выполнить люк, открывающий доступ к насадке или шкиву (с не-
сколькими ступенями) на оси двигателя. Изменение частоты враще-
ния при этом производят вручную, перестановкой пассика на раз-
личные части насадки или шкива, или на отдельные шкивы различ-
ного диаметра, сопряженные С осью двигателя. Эта операция обыч-
но осуществляется достаточно просто. Необходимость в такой пе-
рестановке пассика в настоящее время не столь часта, так как ос-
новной тип пластинок рассчитан на проигрывание при частоте вра-
щения, близкой к 33,3 об/мин. Ниже будет рассмотрено электри-
ческое изменение частот вращения.
Электродвигатели
Типы электродвигателей и требования к ним. В радиолюби-
тельской практике часто используются следующие типы электро-
двигателей: ЭДГ, АД, КД» ДАП. Широко распространенные элект-
Т
родвигатели с явно выраженными полюсами (ЭДГ, ДАП) имеют
число оборотов, близкое к 2800. По этой причине они создают по-
вышенные вибрации, особенно если используются на полную мощ-
ность. Более предпочтительны электродвигатели с меньшими обо-
ротами, для которых легче выполнить шкивы и насадки. К ним от-
носятся электродвигатели типов АД, КД (1400—1480 об/мин),
устаревшие двигатели ДАГ и даже громоздкие двигатели ДВС,
имеющие мощность на валу до 12 Вт. Сравнительно низкооборот-
ныМи двигателями являются: ДВА-У4 (700 об/мин), ДВА-У2
(760 об/мин), ДМ-3 (3000/1500/750об/мин), ДМ-2 (960/460 об/мин).
Большую стабильность и меньшие вибрации обеспечивают двигате-
ли с неявновыраженными полюсами (типов АД, КД), используемые
в магнитофонах.
Из электродвигателей, широко выпускаемых промышленностью
в последние годы, следует отметить конденсаторные КД-6-4 и
двигател. КДП-6-4, созданный на базе двигателя КД-6;4. Его су-
щественным преимуществом является низкое число оборотов (час-
тота вращения 850 об/мин). Этот электродвигатель может работать
при пониженном напряжении (70—127 В) длительное время и
имеет сравнительно мягкую характеристику, однако при неболь-
шой нагрузке обеспечивает достаточно стабильную работу привод-
ного механизма.
Как известно, электродвигатели делятся на асинхронные и
синхронные. Асинхронные имеют повышенные к. п. д., большие мощ-
ности, мягкие или жесткие характеристики. Электродвигатели с
жесткими характеристиками обеспечивают повышенную стабиль-
ность частоты вращения, так как имеют меньшие скольжения. Дви-
гатели с более мягкими характеристиками легче подвергаются кор-
рекции, например, подмагничиванием. Синхронные двигатели обла-
дают абсолютно жесткой характеристикой, так как частота их вра-
щения п пропорциональна числу полюсов р и частоте питающего
напряжения / [1]:
п = 60 — .
. Р
При выборе электродвигателей следует обращать внимание не
только на малое или большое число оборотов, но и на массу ро-
тора.
Современные многополюсные электродвигатели для электрофо-
нов высокого качества имеют роторы с небольшой массой. Они
обеспечивают существенно более низкие уровни шумов и вибра-
ций, так как, с одной стороны, наличие большого числа полюсов
дает возможность при одной и той же частоте питающего напря-
жения уменьшить частоту вращения ротора, а с другой — умень-
шение массы вибрирующего тела (ротора) способствует снижению
мощности виброшумов даже при сохранении прежних требований
к качеству балансировки и обработки деталей электродвигателя.
Например, масса ротора современного отечественного многополюс-
ного электродвигателя типа ТСК составляет всего 30 г.
Определение необходимой мощности электродвигателя. Меха-
ническая мощность на валу электродвигателя значительно меньше
электрической, подводимой от питающей сети. Это различие зави-
сит в основном от типа электродвигателя, его мощности и ряда
других факторов. Чем выше механическая мощность на валу неко-
8
торого электродвигателя и меньше электрическая мощность, под»
водимая от питающей сети к его обмоткам, тем выше коэффициент
полезного действия электродвигателя, выше его экономичность.
Значительно более важными, однако, являются показатели, характе-
ризующие частоту вращения и вибрации. Размеры двигателя, диа-
метр и длина его оси накладывают ограничения на конструкцию
узла двигателя. Механическая мощность зависит от типа привод-
ного механизма и механических потерь. Если в электрофоне исполь-
зуется диск небольшой массы, сопряженный с осью относительно
небольшого диаметра, снабженной подшипником скольжения хоро-
шего качества или точным шариковым подшипником, а электродви-
гатель имеет невысокую частоту вращения и непосредственно свя-
зан с диском при помощи пассика, то механическая мощность, раз-
виваемая двигателем, может составлять 0,75—0,8 Вт. В таком при-
водном механизме, правда, будет достаточно сильно сказываться
действие различных дестабилизирующих факторов, поэтому егр
следует использовать в переносных или облегченных конструкциях.
В приводных механизмах для дисков увеличенной массы, вы-
полненных с более массивной осью в подшипниках скольжения, при
непосредственной связи двигателя и диска уверенная работа дости-
гается при механической мощности двигателя около 1 Вт. При на-
личии в приводном механизме промежуточного вала для компен-
сации потерь во втором пассике и дополнительном подшипнике
промежуточного вала указанную мощность необходимо увеличить
на 30—50%.
Если в передаче применен ролик, работающий для связи про-
межуточный вал диск, установленный «на заклинивание», нагруз-
ки на оси возрастут, и мощность двигателя необходимо увеличить
до 2,0—2,5 Вт. Такой ролик должен быть широким и мягким и уста-
новлен на утолщенной оси с шариковыми подшипниками по типу
прижимного ролика ведущего вала магнитофонов.
На выбор электродвигателя следует обратить особое внимание,
так как именно он является основным источником механического
шума и вибраций в приводном механизме электрофона.
,Для обеспечения более стабильной работы массу диска зна-
чительно увеличивают, а для исключения биений его кромки под-
шипник удлиняют, диаметр оси увеличивают. Потери на трение при
этом становятся больше. Мощность двигателя достигает 2,5—3,5 Вт
и более.
Высокооборотиые электродвигатели следует использовать с
массивными дисками или дисками, снабженными дополнительными
утяжеляющими маховиками, имеющими канавку для пассика. При
использовании низкооборотных (более «бесшумных») электродвига-
телей можно использовать более легкие диски (диски от устарев-
ших конструкций). Для ЭПУ с тяжелым, массивным диском предпоч-
тительнее использовать более мощные электродвигатели (типа АД-5,
а также устаревшие электродвигатели типов ДВС, ДВА и другие с
мощностью на валу до 5—12 Вт). Эти сравнительно мощные
электродвигатели в приводном механизме работают далеко не на
полную мощность даже в период «пуска», а в рабочем режиме по-
требляют незначительную мощность и могут питаться пониженным
напряжением.
Тип связи электродвигатель — диск зависит от многих факто-
ров: частоты вращения двигателя, диаметра его оси и диска, часто-
ты вращения диска и т. п. Легко понять, что непосредственное сое-
9
динение электродвигателя с диском при помощи пассика возмож-
но далеко не всегда, так как выполнение передач с передаточным
числом более 30 затруднено. Например, вполне возможно непосред-
ственное сбеДйненйе электродвигателя типа ДВА-У2 и диска ди-
аметром 250 мм при диаметре шкива на оси двигателя 11,7 мм.
Такое соединение требует удлиненного пассика, но обеспечивает
получение частоты вращения диска, близкой к 33,3 об/мин при пе-
редаточном числе 21,4. Непосредственное сопряжение диска указан-
ного диаметра с приводным двигателем, имеющим частоту враще-
ния 3000 об/мин, требует уменьшения диаметра вала до 2,7 мм.
Приводной механизм с двигателем, имеющим такой вал, не всегда
будет надежно работать, так как усилие натяжения пассика свя-
зи с диском может вывести вал из строя. Для приведения подоб-
ного диска во вращение следует применить приводной механизм с
Промежуточным валом, упрощающим получение необходимого пе-
редаточного числа большего значения. Другим решением является
уменьшение частоты питающего напряжения, т. е. создание авто-
номного источника питания. Для увеличения угла охвата вала не-
большого диаметра пассиком можно использовать передачу с до-
полнительным роликом. Пассик натягивается между этим роликом
и осью двигателя, а кромка диска вводится в контакт с внешней
поверхностью пассика.
Высокое качество работы электрофонов обеспечивают синхрон-
ные электродвигатели, применяемые в точных приборах и электро-
механизмах. К таким двигателям относятся синхронные гистере-
зисные двигатели. Они имеют две обмотки и подключаются к одно-
фазной сети, как и обычные электродвигатели с конденсаторным
запуском; через конденсатор подключается к сети одна из обмо-
ток. В качестве примера можно привести электродвигатель типа
Г-31. Он подключается к сети 220 В через конденсатор емкостью
2 мкФ, обеспечивает механическую мощность 4 Вт при 3000 об/мин
с потреблением по току около 0,2 А. К синхронным двигателям
также относятся двигатели типов ДВД-1Р (3000/1500 об/мин),
меньшая скорость которых позволяет осуществлять непосредствен-
ную связь вала двигателя с диском или маховиком большого диа-
метра. Двигатели типа ДВД-1 (1500/750 об/мин) и двигатели
ДМ-3 (3000/1500/750 об/мин) имеют синхронную частоту враще-
ния, повышенный к. п. д. (до 60%), создают при работе небольшие
механические шумы.
В сочетании с автономным источником напряжения стабильной
частоты указанные двигатели могут удовлетворить самым высоким
требованиям. Однако эти электродвигатели не лишены ряда недос-
татков: рассчитываются на повышенные частоты вращения, имеют
большие поля рассеяния, что необходимо учитывать при использо-
вании их совместно с магнитными головками, чувствительными к
наводкам.
Существенным преимуществом гистерезисных электродвигате-
лей является возможность переключения их секций, после чего чис-
ло полюсов становится большим, а частота вращения значительно
понижается. В результате переключения на наименьшую частоту
вращения двигатель значительно легче сопрягается с узлами пере-
дачи или непосредственно с диском большего диаметра.
Применяя в электрофонах электродвигатели от различных ме-
ханизмов, следует учитывать следующее. Необходимо стремиться
использовать электродвигатели с точными подшипниками скольже-
10
ния или с подшипниками качения высокого класса. Если совместно
с электродвигателем работает редуктор или замедляющая переда-
ча, ее следует аккуратно отделить от электродвигателя, так как
редуктор при работе создает недопустимые уровни шумов. Так, кон-
денсаторный электродвигатель с редуктором типа РД-0,9 (около
9 об/мин) после удаления редуктора обеспечивает частоту враще-
ния 1200 об/мин при мощности на валу около 1 Вт, потребляя мощ-
ность 10 Вт (127 В, 0,1 А).
В электрофонах также можно использовать электродвигатели от
радиол и электропроигрывателей устаревших конструкций.' К по-
добным электродвигателям относится двигатель типа ДАГ-1. Основ-
ными его преимуществами являются относительно невысокая частота
вращения (1200 об/мин), небольшие механические шумы. При ис-
пользовании электродвигателей со встроенным механическим регу-
лятором числа оборотов и червячным редуктором (электродвигатель
типа АПМ) регулятор оборотов, создающий дополнительный шум,
следует удалить.
Современные конструкции приводных механизмов имеют умень-
шенные потери на трение. На диск действуют незначительные
нагрузки, поэтому электродвигатели даже без регулятора частоты
вращения работают достаточно стабильно. При желании можно
сохранить регулятор частоты вращения, например в устройствах,
предназначенных для перезаписи на магнитную ленту пластинок,
рассчитанных на частоту вращения 78 об/мин. Электродвигатель,
создающий повышенный шум и вибрации, следует в этом случае
поместить в акустический экран (см. ниже) и тщательно аморти-
зировать, например подвесить к несущей панели на пружинах или
резиновых шнурах. При этом положение его оси может оказаться
нестабильным. Для устранения этого недостатка ось оттягивают (за
дополнительную шайбу) небольшой спиральной пружиной, позво-
ляющей придать оси строго вертикальное положение, и в случае
необходимости отрегулировать натяжение пассика. Для уменьшения
собственных вибраций подвески (пружин) внутрь спиралей пру-
жин вставляют тонкие полоски губчатой резины или другого эластич-
ного синтетического материала.
Способы включения двигателей электрофонов в сеть не отли-
чаются от общеизвестных. В случае использования двигателей,
рассчитанных на рабочее напряжение 127 или НО В, в устройствах,
питающихся от сети 220 В, возможны различные варианты схемы
питания. Правильный выбор мощности трансформатора для исклю-
чения перегрузки позволит улучшить форму выходного напряжения
и уменьшить или исключить гудение, создаваемое пластинами
трансформатора (особенно сильное при небрежной сборке пакета
пластин). Эти же особенности следует учесть при использовании
повышающего трансформатора.
Для питания некоторых типов нестандартных двигателей от
члектромеханизмов, рассчитанных на напряжения ниже 220—200 В,
в цепь обмоток двигателей включают гасящие резисторы или бар-
реторы. Этот метод имеет недостаток — на резисторах выделяется
значительная тепловая мощность, что приводит к нагреву деталей
гриводного механизма. Для снижения потерь мощности параллель-
но резистору или барретору можно подключать конденсатор, рас-
считанный, как правило, на удвоенное напряжение сети. Однако
использование с целью понижения напряжения на двигателе одних
только конденсаторов недопустимо, так как в цепи, состоящей
11
из конденсаторов и обмотки электродвигателя (с большой индук-
тивностью), могут возникнуть нежелательные резонансные явления.
В качестве гасящего резистора в ряде случаев можно использо-
вать лампы накаливания (рис. 1). Подбирая мощность Лампы и ее
рабочее напряжение, можно понижать напряжение на обмотках
двигателя. Лампы малой мощности можно включать последователь-
но или параллельно, часть из них использовать для подсветки па-
нели ЭПУ, в качестве индикаторных ламп, сигнализирующих
Рис. 1. Основная схема включений конденсатопных од-
нофазных электродвигателей.
о включении ЭПУ. Недостатком схем питания электродвигателей
с лампами накаливания является некоторое уменьшение пускового
момента, вызываемое увеличенным падением напряжения на нитях
ламп в первый момент пуска двигателя. После установления режи-
ма работы приводного механизма напряжение, падающее на лам-
пах, уменьшается, а доля напряжения, приходящаяся на обмотки
двигателя — увеличивается. Емкость конденсатора Сз подбирается
в зависимости от типа электродвигателя.
Использование трехфазных двигателей в однофазной сети.
Подобные двигатели широко распространены в технике и имеют
обычно большую мощность. Однако если радиолюбитель распола-
гает двигателем с электрической мощностью до 30—50 Вт, его
можно использовать в электрофоне. При однофазном питании меха-
ническая мощность двигателя будет составлять 50—80 °/о номи-
нальной механической мощности — несколько ватт.
На рис. 2, а приведены основная схема включения двигателя
(треугольником) и вспомогательная, показанная пунктиром (звез-
дой). Схема содержит два конденсатора: С9— с емкостью, необ-
ходимой для нормальной работы, и Сп — с емкостью (2,5-i-3) С9
для пуска. Пуск осуществляется выключателем В; после запуска
работает конденсатор Ср, обеспечивающий необходимый сдвиг фаз.
Значения емкостей конденсаторов приведены в табл. 1. Конденсато-
ры Сп и Ср должны быть рассчитаны на рабочее напряжение не
менее 600 В для типов Б ГТ, КБГ-МН, К40У-5 и не менее 500 В —
для МБГЧ, так как у конденсаторов на меньшие рабочие напря-
жения часто наблюдаются повышенные потери, и при длительной
работе они могут нагреваться.
Замена одного конденсатора последовательным соединением
двух других большей емкости с меньшими рабочими напряжениями
It
должна сопровождаться включением цепочки из двух резисторов
(на рис. 2, а показаны пунктиром). Эта цепочка необходима для
исключения возможности пробоя одного из конденсаторов при
случайном повышении напряжения или в моменты пуска электро-
двигателя. Так как рассматриваемые трехфазные двигатели большей
частью используются в электромеханизмах и портативных электро-
инструментах, при их включении можно учитывать параметры стан-
дартных схем включения в соответствующих устройствах, для
Рис. 2. Схемы включения трехфазных электродвигателей и
сельсинов.
а —основная; б — для электродвигателей, имеющих шесть выводов.
Таблица 1
Значения емкостей рабочих и пусковых конденсаторов
Поминальная мощность электро- двигателя, Вт Емкость рабочего конден- сатора (Ср), мкФ, при включении по схеме Емкость пускового конден- сатора (Сп), мкФ, при включении по схеме
звезда треугольник звезда треугольник
10 0,6 1,0 1,8 3,0
15 0,9 1,5 2,7 4,5
20 1,2 2,0 3,6 6,0
25 1,5 2,5 4,5 7,5
30 1,8 3,0 5,4 9,0
40 2,4 4,0 7,2 12,0
13
которых они предназначались, или даже уменьшать емкости конден-
саторов с целью снижения рабочих напряжений, действующих в це-
пях обмоток двигателей.
Трехфазные двигатели, рассчитанные на рабочее напряжение
127 или 220 В, следует включать по схеме треугольника, а электро-
двигатели, рассчитанные на работу при напряжениях 220 и 380 В —
по схеме звезда. Чем меньше потери на трение в приводном меха-
низме, тем лучше при пониженных напряжениях питания работают
двигатели, рассчитанные на повышенной рабочее напряжение. Дви-
гатели с рабочим напряжением 380 В могут успешно работать при
напряжении 220 В, а электродвигатель, рассчитанный на работу от
сети 220 В-^— рри напряжении сети, равном 127 В. Для этого нужно
Только проверить режим пуска. Еще одна возможность согласования
ДВйгателя и сети открывается непосредственным переключением
Обмоток двигателя. Электродвигатели, рассчитанные на включение
по схеме треугольника в сеть 127 В, могут без дополнительных га-
сящих резисторов работать от сети 220 В, для этого необходимо пе-
реключить их обмотки по схеме звезда (рис. 2, а, пунктир).
Сказанное справедливо и для случая применения в электрофо-
нах различных сельсинов (датчиков и приемников). Для снижения
уровня вибраций емкость рабочих конденсаторов подбирают, времен-
но подключая в цепь питания двигателя вспомогательные конденса-
торы различной емкости. Вспомогательные конденсаторы рассчиты-
ваются на работу при напряжении 500 или 750 В.
Для надежной работы в приводном механизме электрофона
вполне пригодны двигатели с мощностью на валу до 3—4 Вт. Наи-
более мощные электродвигатели следует применять только при пони-
женных рабочих напряжениях. В некоторых случаях целесообразно
предусмотреть снижение рабочего напряжения после пуска двигате-
ля и раскрутки маховика (примерно через 10—15 с). Схема пуска
при этом потребует ввода дополнительного выключателя нли пере-
ключателя. Эти сложности окупаются значительным понижением
уровня шума и вибраций, особенно в случае выбора оптимального
значения рабочего напряжения, при котором шум и вибрации
незначительны, а развиваемая мощность вполне достаточна для под-
держания стабильного вращения диска.
Сказанное выше справедливо и для более мощных однофазных
двигателей. Чтобы понизить рабочее напряжение таких двигателей,
их следует подключать к сети через регулируемый автотрансформа-
тор или автотрансформатор с коммутируемым числом витков в цепи
нагрузки. Удобно включать двигатель в сеть через лампу накалива-
ния, рассчитанную на рабочее напряжение сети (сопротивление лам-
пы зависит от ее мощности). При этом увеличение расхода энергии
невелико, так как часть мощности, теряемая в электродвигателе,
снижается. Включение в сеть 220 В двигателя устаревшей конструк-
ции (типа ДВС-У4) через лампу 60 Вт 220 В позволяет значительно
снизить шум и вибрации двигателя. Опыты с двигателем такого типа
показали, что он уверенно работает при напряжениях, сниженных
до 180—150 В, а в приводных механизмах — с незначительными по-
терями на трение и при меньших напряжениях. В то же время дви-
гатель развивает на валу мощность, достаточную для вращения
диска массой 5—6 кг.
При чрезмерном понижении напряжения, подводимого к обмот-
кам, может создаться положение, когда двигатель перестанет запус-
каться самостоятельно и его необходимо «подтолкнуть». Обычно
14
пуск таких двигателей производят небольшим поворотом диска.
Так как диск связан с осью двигателя, при повороте диска от руки
происходит небольшое подкручивание его оси, облегчающее пуск
приводного механизма. Такое же положение создается и при исполь-
зовании в приводном механизме двигателя с мощностью, меньшей,
чем необходимая в момент пуска, например при использовании в
электрофонах двигателей серии УАД мощностью от 1,5 Вт (УАД-12)
до 40 Вт (УАД-62). В этом случае, если замена электродвигателя на
более мощный затруднена, можно не уменьшать массу диска и не
снижать трение в узлах приводного механизма, а предусмотреть за-
пуск при кратковременном повышении рабочего напряжения или
«помогать» двигателю, толкая диск рукой.
Для повышения напряжения на силовом трансформаторе УНЧ
можно предусмотреть дополнительную обмотку. Так как время пус-
ка невелико, трансформатор не будет поврежден при отборе мощно-
сти с этой дополнительной обмотки. Еще более простое решение
заключается в использовании подпружиненного нажимного переклю-
чателя, подключающего в цепь двигателя обмотки, питающие вы-
прямитель УНЧ. В транзисторных УНЧ такие выпрямители могут
содержать обмотки, предназначенные для пропускания тока в едини-
цы ампер и имеющие рабочие напряжения до десятков вольт. После
окончания периода пуска отпущенный переключатель автоматически
подключит упомянутые обмотки к их обычным нагрузкам.
Электродвигатели с механической мощностью более 10 Вт, на-
пример типа ДВС-У4, УАД, указанной выше серии при работе
электрофона оказываются значительно недогруженными, т. е. рабо-
тают в режиме, близком к режиму холостого хода, что не мешает
использованию таких двигателей, особенно в случаях корпуса ЭПУ
увеличенного объема с прочной несущей панелью. Более мощный
электродвигатель целесообразно использовать в том случае, когда
он имеет подшипники высокого класса точности, и создает при ра-
боте незначительные шумы.
В заключение рассмотрим случай использования электродвига-
телей или сельсинов, выводы обмоток которых выведены на клеммы,
ио не обозначены (рис. 2, б). Для выполнения схем включения (треу-
гольник или звезда) необходимо знать выводы начал и концов
обмоток. Для их определения две фазные обмотки соединяют после-
довательно и присоединяют к источнику переменного напряжения
20—25 В. К оставшимся концам одной обмотки присоединяют
вольтметр переменного напряжения. Если показания вольтметра
близки к нулевым, то обмотки соединены между собой либо начала-
ми, либо концами, что и необходимо отметить соответствующей
маркировкой. Аналогично определяют выводы оставшейся обмотки.
Двигатели с шестью выводами подключают к сети по схеме, приве-
денной на рис. 2, б, значение емкостей конденсаторов для которой
приведены в табл. 1.
Расчет передаточного отношения. Подбор деталей
Возникающие в начальной стадии конструирования приводного
механизма противоречия связаны с подбором деталей и желанием
свести к минимуму число деталей, изготавливаемых самостоятельно.
Необходимо не только выбрать определенный тип механизма, но и
>5
продумать возможность обеспечения им необходимой и стабильной
частоты вращения диска, т. е. достаточную компенсацию потерь на
трение, а также определить пути уменьшения или ликвидации дейст-
вия различных дестабилизирующих факторов. Учет этих противоре-
чий и требований, связанных с пластинкой, учет ее типоразмеров по-
зволяют сформулировать ряд ограничений, сужающих круг опти-
мального -решения.
Ограничения накладываются максимальными размерами исполь-
зуемых дисков и их маховиков, вопросами сопряжения пассиков,
максимальной или минимальной частотой вращения электродвигате-
лей {возможностью реализации необходимого передаточного числа),
минимальными размерами диаметров осей и валов, достижением
малого скольжения и т. п.
Рис. 8. Схема непосредственной передачи электродвигатель — диск.
а — вид сверху (4 — предельное положение электродвигателя, Б — нормаль-
ное положение электродвигателя); б — вид сбоку.
Указанные ограничения влияют на окончательный выбор кине-
матической схемы, на требования к деталям приводного механизма
прн наличии вполне определенного типа двигателя или на выбор
двигателя прн наличии комплекта деталей, включающих узел диска.
В конечном счете все сводится к поиску путей экономии времени и к
обеспечению возможности использования большего количества го-
товых деталей. Определение типа приводного механизма и размеров
необходимых деталей производится расчетом.
Порядок расчета. Для простейшей непосредственной передачи,
схема которой приведена на рис. 3, а и б, расчет диаметра оси дви-
гателя или диаметра насадки (шкива) на этой оси производится по
формуле (1]
где Я;—частота вращения двигателя; d2—диаметр диска (канав-
ки) ; ^2 — частота вращения диска; S — коэффициент скольжения,
16
равный 0,01—0,03. (Принимаем, что существует скольжение пассика
относительно диска.)
Более сложная передача с промежуточным валом В или про-
межуточным роликом (рис. 4, а) рассчитывается по формуле [1],
л2 dg dg
«i
где di — диаметр насадки на оси вспомогательного валика диамет-
ром d3. Скольжение при этом учитывается на всех элементах при-
водного механизма.
В такой передаче из-за большего количества деталей создаются
дополнительный шум и вибрации. Однако при высокой точности
Рис. 4. Приводной механизм с промежуточным валом.
а — вид сбоку; б — вид сверху (электродвигатель смещен в сторону для
уменьшения габаритов панели ЭПУ).
изготовления примененных деталей, например легкого ролика, Или
использовании в качестве промежуточного валика ведущего вала от
портативного магнитофона с тщательно подогнанным подшипником
шумы невелики.
Приведенные формулы можно использовать при подборе дета-
лей для приводного механизма или при оценке возможностей ис-
пользования имеющихся деталей для выполнения приводного меха-
низма с необходимым передаточным числом. При использовании уже
2—91 17
имеющихся деталей возникает проблема согласования их размеров
с необходимыми для конкретного типа двигателя. Строго говоря,
размеры имеющихся деталей случайны. Поэтому возможны многие
варианты их сопряжения. Число этих вариантов уменьшается под
влиянием ограничений, связанных, главным образом, с отсутствием
деталей. Рассмотрим некоторые из них.
Наиболее простой приводной механизм представляет собой пря-
мую передачу двигатель — диск. Поэтому во всех случаях вначале
следует проверить возможность выполнения именно такой передачи,
однако непосредственную передачу возможно выполнить далеко не
всегда. При применении электродвигателя с частотой вращения 3000
или 2800 об/мин для получения необходимого передаточного отно-
шения нужно использовать диск диаметром, превышающим диаметр
пластинки наибольшего размера. Для такой передачи трудно выпол-
нить не только диск, но и пассик. Другой трудностью является уве-
личение скольжения в результате уменьшения охвата пассиком
ведущей оси приводного двигателя. На рис. 3, а и б (А) показано,
как влияет перемещение двигателя в сторону диска на уменьшение
охвата, а следовательно, и на уменьшение сцепления пассика с веду-
щей осью. Указанное противоречие можно устранить применением
нескольких тонких круглых пассиков (для этого на валу протачивают
несколько канавок) или плоского широкого пассика, надежно сцеп-
ляющегося с поверхностью ведущего вала даже при незначительном
охвате вала. С ростом диаметра диска значительно возрастают и
трудности, связанные с повышением точности его изготовления.
По всем перечисленным причинам в приводном механизме же-
лательно использование более низкооборотных двигателей. Так,
использование электродвигателей типа ДАГ-1 позволяет применять
в приводном механизме готовые пассики от магнитофона «Днепр»,
а наличие двигателя с меньшей частотой вращения дает возможность
использовать пассики небольшого диаметра от современных магни-
тофонов.
Коррекция работы приводного механизма. Если выполнить при-
водной механизм из тщательно изготовленных деталей, то средняя
частота вращения в большинстве случаев (например, в результате
неучтенного скольжения) выйдет за предусмотренные границы, уста-
новленные соответствующими требованиями. Точно необходимое чис-
ло оборотов диска может быть получено подгонкой размеров кана-
вок на валу электродвигателя, на диске или маховике (в случае
непосредственной передачи), а также изменением размера канавок
на шкивах промежуточного вала (в случае его применения). Жела-
тельно, Чтобы точное передаточное отношение было достигнуто
незначительной доводкой размеров единственного шкива (канавки
вала), но на практике такое положение наблюдается редко. Самым
простым способом коррекции является углубление канавок шкивов
непосредственно на их валах при вращении соответствующих шки-
вов.
Для изменения числа оборотов диска на 1 % глубину канавки
для пассика на его боковой поверхности (рассматриваем случай
увеличения числа оборотов) нужно при диаметре диска 200 мм уве-
личить примерно на 1 мм. Для аналогичного изменения числа оборо-
тов диска на 1 % с помощью углубления проточки на валу двигателя
(здесь рассматривается уменьшение числа оборотов диска с пластин-
кой) последнюю при диаметре вала двигателя 5 мм нужно углубить
всего ца 0,025 мм.
18
Выбор варианта коррекции зависит от набора готовых деталей,
типа электродвигателя н частоты вращения, а также от диаметра
имеющегося диска, диаметра оси вала двигателя, возможности из-
готовления или проточки готового маховика и ряда других факторов.
Следует заметить, что предложенный вариант позволяет точно со-
гласовывать далеко не все детали. Ограничения накладываются
не только максимальным размером диска, размерами стандартных
пассиков (см. положение двигателя в позиции А на рис. 3), нои
минимальным диаметром шкива на оси двигателя, при которой
обеспечивается надежное сцепление шкива с пассиком. Применение
промежуточного вала В позволяет точно согласовывать диски лю-
бых размеров с двигателями, имеющими практически любые оси,
а также использовать для связи диска с промежуточным валом го-
товые длинные пассики, так как узел электромотора М при этом
всегда можно сдвинуть в сторону (см. рис. 4, а и б). При недостат-
ке места можно снабдить промежуточный вал мягким роликом
и непосредственно прижать ролик к кромке диска.
Требования к шкивам. Изготовление ведущего шкива. Радиус
канавки на валу двигателя, как уже подчеркивалось, или радиус
шкива-насадки на этой оси не должен отклоняться от необходимого
среднего значения больше чем на 0,025—0,01 мм. Еще одним
требованием является жесткое соединение шкива или насадки
с осью. Шкивы (насадки) значительных диаметров не должны
нарушать балансировку ротора двигателя. Выше был рассмотрен
случай, когда проточка канавок или шкивов на оси двигателя
проводилась с целью уменьшения их диаметра или устранения бие-
ний. Более сложен случай увеличения диаметра канавки с целью
повышения оборотов диска. У непосредственных передач подобное
увеличение связано с заменой насадки и повторной доводкой новой
насадки до необходимых размеров. В передачах с промежуточным
валом такая операция заменяется проточкой одного из шкивов
упомянутого вала также в сторону уменьшения диаметра.
Высококачественные шкивы для вала двигателя могут быть
выполнены из внутренних колец шарикоподшипников, внутренний
диаметр которых близок к диаметру вала двигателя. Эти кольца
тщательно обработаны и надежно удерживают своей сферической
поверхностью круглый пассик, а скольжение получается достаточ-
но малым. Недостатками таких шкивов являются трудность фикса-
ции их на валах и невозможность значительного углубления кана-
вок для пассика. Кольца подшипников, как и вал двигателя, за-
калены. Когда диаметр вала и диаметр внутренней части кольца
соответствуют друг другу, кольцо фиксируется точно, биений канав-
ки не наблюдается. Вал и кольцо обезжиривают и смачивают кап-
лей клея. После нагрева кольцо надежно фиксируется на валу.
Несколько труднее точно зафиксировать кольцо на валу при на-
личии зазора между ними.
Центрирование кольца производят до момента затвердевания
клея. Надежное соединение при небольшом зазоре можно обеспе-
чить и с помощью наждачного порошка, смешанного с клеем типа
БФ, или эпоксидной смолой. Чем меньше величина зазора, тем
тоньше помол частиц абразива. Эти частицы усиливают сцепление
поверхностей соединяемых деталей, а сами фиксируются клеем.
Доводку кольца проводить нежелательно. В случае необходимости
для этого используют абразивный брусок. Кольца больших раз-
меров могут быть закреплены на относительно тонких осях с по-
2* 19
мощью набора стальных и резиновых шайб способом, описанным
ниже.
Шкивы малого диаметра на тонких осях выполняют с помощью
двух металлических шайб (в верхней сверлят дополнительное от-
верстие). Шайбы окружают бумажной трубочкой, располагая ее
на месте шкива; ось зачищают шкуркой. В пространство, ограничен-
ное шайбами и трубочкой, через отверстие в верхней шайбе за-
ливают эпоксидную смолу с металлическими опилками. Шкив до-
водят до необходимых размеров надфилем после затвердевания клея
(прн работающем двигателе).
Шкивы диаметром до 10—15 мм выполняют из отрезков мед-
ных или латунных трубок с толщиной стенки 1,5—3 мм и внутрен-
ним диаметром, близким к диаметру вала двигателя. Если нагретую
трубку надеть на вал, то при остывании она будет надежно зафик-
сирована. При наличии зазора его заполняют тонкой фольгой, смо-
ченной эпоксидным клеем или клеем типа БФ, или же спиралью
Из тонкой стальной проволоки, также смоченной эпоксидной смо-
лой или иным клеем. Прочность связи возрастает, если место соеди-
нения (эпоксидной смолой или клеем БФ) после надевания трубки
прогревается. Перед надеванием шкива или насадки вал зачищают
шкуркой.
Основной задачей при изготовлении шкива является обеспе-
чение прочности связи его с валом и исключение значительных
биений. Небольшие биения сводят к минимуму доводкой непосред-
ственно на валу поверхности шкива. Несколько сложнее выполнить
и закрепить на валу двигателя насадки увеличенного диаметра и
шкивы диаметром 20—30 мм, но и их можно выполнить без токар-
ного станка. Для этого необходимо подобрать несколько метал-
лических шайб (7), внутренний диаметр которых близок к диамет-
ру вала, и просверлить в них отверстия, как показано на рис. 5, а, б.
Далее подготавливают прокладки из тонкой листовой резины (3)
с отверстиями, точно соответствующими отверстиям в шайбах; в
нижней шайбе отверстия нарезают. Сборку пакета шайб и прокла-
док между,ними ведут на валу, смазывая детали пакета эпоксид-
ным клеем или клеем типа 88. После сборки пакет стягивают тремя
болтами так, чтобы прокладки оказались сильно сжатыми между
шайбами. Резина, выжимаемая ими, плотно прижимается к валу,
а все поры пакета пропитываются клеем. После необходимой термо-
обработки пакет плотно удерживается на валу; его можно опилить,
а затем довести до необходимых размеров непосредственно в под-
шипниках двигателя при его вращении. Данный способ позво-
ляет изготовить последнюю недостающую деталь приводного меха-
низма.
При применении описанных шкивов лучше использовать плос-
кие пассики. Насадки или шкивы с большими диаметрами в неко-
торых случаях необходимо балансировать, особенно при исполь-
зовании высокооборотных двигателей. Для сопряжения с круглым
пассиком на одной из утолщенных шайб (см. рис. 5, б) можно про-
точить неглубокую канавку. Еще один простой способ фиксации
шкивов больших размеров заключается в установке , на шки-
ве плоской стальной планки небольшой толщины, кромка кото-
рой вводится в специально выполненный узкий поперечный про-
пил вала.
Как будет показано ниже, диаметр осей, не испытывающих
значительных нагрузок (или специально разгруженных), с целью
20
снщкения потерь необходимо уменьшать. Однако в случае, когда
диаметр оси становится соизмеримым с толщиной пассика (1,5—
1,3 мм), приведенные формулы корректируются. При. расчетах
необходимо увеличивать диаметр оси (иасадки иди шкива неболь-
ших размеров), указанный в формулах, на толщину пассика. Вместе
с тем чрезмерное уменьшение диаметра врла или оси не только
снижает ее прочность и сопротивление изгибу, но и увеличивает
скольжение. Последнее можно уменьшить прижимным роликом, вы-
полненным по типу роликов аналогичного назначения, используе-
мых в магнитофонах. Более плотное прилегание пассика к валу
увеличивает нагрузку на подшипник. Для уменьшения этого не-
достатка прижимной узел выполняют с двумя подпружиненными
роликами иа двух рычагах с общей неподвижной оси, параллельной
оси вала. Такая конструкция позволяет исключить дополнитель-
ную нагрузку на ось или вал небольшого диаметра и снизить сколь-
жение.
При подборе необходимых шкивов и насадок, изготовлении
новых деталей этого типа следует заведомо увеличить их диамет-
ры на 1,5—2 %, с тем чтобы при дальнейшей подгонке при коррек-
ции и налаживании приводного механизма с помощью стробоскопи-
ческого диска доводка после окончательной сборки механизмов
производилась только в сторону уменьшения диаметра шкивов и
углубления канавок на них.
2 *
1’ис. 5. Самодельный шкив для оси электродвигателя.
I — стальные шайбы; 2 — ось электродвигателя; 3 — резиновые шайбы; 4 —
стягивающие болты; 5 -г- канавка для круглого пассика; dt — диаметр сталь-
ник шайб; dt — диаметр резнндВых шайб; ds — диаметр отверстий в резнно-
вык шайбах; dt — Диаметр отверстий в стальных шайбах.
В заключение заметим, что если на вал двигателя удалось на-
дежно насадить строго калиброванное, точно обработанное коль-
цо или проточить точную по форме канавку на боковой поверхно-
сти высококачественного диска, то доводку этих узлов лучше
не производить. Необходимую коррекцию лучше выполнить не ме-
ханическим, а электрическим способом.
При работе приводного механизма пассик (или пассики) дол-
жен занимать строго определенное место на оси или валу. Круглые
пассики удерживаются канавками шкивов и насадок. Плоские пас-
21
сики удерживаются несколькими способами. Один из способов за-
ключается в том, что поверхностям шкивов и насадок небольших
диаметров придают бочкообразную форму, которая способствует
лучшему удерживанию плоского пассика, повышению сцепления.
Удержать пассик на оси электродвигателя при прямой связи диска
и оси двигателя можно еще одним способом. На оси (/) (рис. 6)
двигателя делают бруском абразива или алмазным надфилем не-
большое кольцевое углубление. Его заполняют тонкой проволокой
или нитками (3), смоченными эпоксидной смолой или клеем
типа БФ. Образующееся при этом кольцо либо само препятствует
смещению пассика (2) (круглого сечения), либо служит опорой
для небольшой шайбы (4), свободно надеваемой на оеь и препят-
ствующей перемещению плоского пассика.
Рис. 6. Способ создания
опоры для пассика на ва-
лу небольшого диаметра.
Рис. 7. Способ фиксации пас-
сика на боковой поверхности
диска (пунктиром показано
расположение второго пасси-
ка).
Способ удержания пассиков на осях и шкивах без канавок
показан на рис. 7, где приведена также конструкция бортика на
диске без канавок. Заметим, что удержание пассика при работе
производится либо только одной шайбой, либо только одной ка-
навкой. Если на оси двигателя имеется канавка, пассик удержи-
вается при работе на гладкой боковой поверхности диска; если
на диске имеется бортик, то ось двигателя может не иметь ка-
навки. С помощью очень тонкой медной проволоки, намотанной
внавал на обработанный шкуркой участок оси или вала и пропитан-
ной эпоксидным клеем, можно создать и бочкообразное утолщёйие,
заменяющее шкив небольшого диаметра.
Диски
Общие требования. Различные по конструкции, оформлению,
размерам, массе диски служат не только для поддержания и вра-
щения пластинки. Диск — последний элемент приводного механиз-
ма. Он обеспечивает повышенную стабильность числа оборотов пла-
стинки, если обладает большим моментом инерции, а также способ-
ствует уменьшению вибрации пластинки, так как частота механи-
ческих колебаний системы обратно пропорциональна ее массе.
Диаметр диска в высококачественных ЭПУ обычно соответствует
22
диаметру наибольшей из пластинок (300 мм). Можно применять
и диски меньших размеров (250 и 175 мм), а также любых про-
межуточных размеров, однако следует заметить, что, когда на ди-
ске небольших размеров проигрывается пластинка диаметром
300 мм, ее края свешиваются; это вызывает дополнительные иска-
жения в результате свободных перемещений краевой части.
Массу диска желательно сосредоточить ближе к его краю, что
повышает момент инерции. Диск должен быть жестким, не коро-
биться, иметь ровную поверхность. Колебания кромки диска по
вертикали не должны превышать 0,25 мм. Диск может быть спло-
шным и составным — в виде соединения тонкого, тщательно вы-
полненного диска с массивным маховиком (больших или меньших
размеров по сравнению с диском).
Рис. 8. Сборная декоративная шайба с круглыми пасси-
ками между отдельными кольцами.
Требования к внешнему виду. Поверхность диска закрывают
декоративной шайбой или выполняют с достаточно глубокими коль-
цеобразными канавками, в которые вклеивают выступающие над
диском широкие кольца. из плотной листовой резины. Канавки вы-
полняют так. чтобы их стенки надежно удерживали резиновые коль-
ца. В простейших конструкциях канавки для пассиков делают непо-
средственно па боковых сторонах дисков. Это ухудшает внешний
вид диска. В более совершенных конструкциях диск, как правило,
имеет тщательно отполированный уширенный бортик, маскирующий
другие детали приводного механизма. Пассики сопрягаются с махо-
виком, располагающимся под панелью ЭПУ. Хорошо смотрятся
фигурные декоративные шайбы в виде зубчатых дисков. Современ-
ные шайбы имеют поднятый край и обеспечивают меньшую пло-
щадь контакта с поверхностью грампластинки и, следовательно, не
вызывают загрязнения зоны записи.
В современных электрофонах не применяются ворсистые ма-
териалы для обтяжки поверхности дисков, ранее используемые
в ЭПУ и радиолах и интенсивно накапливавшие пыль. С целью
уменьшения площади контакта при одновременном надежном
удержании пластинки на дисках во многих зарубежных конструк-
циях им придают форму колец, звезд, треугольников, вписанных
в кольцо; и т. д. При этом учитываются свойства материала
пластинок и их форма, которая способствует тому, чтобы пластинка
опиралась на диск только внешним краем и зоной этикетки.
23
Декоративная шайба может быть изготовлена из отдельных,
входящих друг в друга концентрических колец, выполненных из
окрашенного картона или пластмассы по эскизу, приведенному
на рис, 8. На боковых сторонах колец желательно выполнить полу-
круглые канавки. При сборке шайбы в эти канавки вкладывают
круглые пассики от магнитофонов (диаметром 3—4 мм). Собранная
шайба приклеивается непосредственно к диску или к промежуточ-
ному картонному кругу. Диаметры колец из пассиков следует
выбрать так, чтобы размеры колец примерно соответствовали
стандартным размерам пластинок [диаметр d3 больше диаметра d3,
a ds больше а4 на толщину (диаметр) пассика]. Тогда пластинки
любых типоразмеров всегда будут опираться краями на соответст-
вующие им кольца из пассиков и зонами своих этикеток на цент-
ральную часть шайбы.
Качество работы механической части электрофона зависит
не только от диска, но и от его оси и подшипников. Чем больше
длина оси и втулки подшипника, тем меньше люфт оси и меньше,
при прочих равных условиях, биения кромки диска. Обычно ис-
пользуют подшипники скольжения, поскольку они создают при ра-
боте малые шумы. Уменьшению биений кромки диска способствует
увеличение диаметра оси, но при этом растут потери на трение,
что увеличивает мощность двигателя. В ЭПУ и электрофонах вы-
сокого качества, лучших любительских конструкциях длина оси
обычно выбирается равной 70—80 мм, а диаметр оси превыша-
ет 12—15 мм.
Лучшими являются диски в виде массивного маховика или со-
ставные диски, верхняя часть которых служит для поддержания
пластинки, а нижняя является маховиком. Подобные составные ди-
ски имеют массу до 5—8 кг. Заметим, что большая масса эффек-
тивно снижает вибрации. Особенно эффективно они ослабляются
в том случае, когда между нижним массивным маховиком и более
легким декоративным диском прокладывается шайба из эластично-
го материала (поролона, губчатой резины, войлока). В этом слу-
чае, желательно, чтобы центр тяжести составного или массивного
диска был по возможности опущен. С этой целью кромки махови-
ка увеличенной массы стараются опустить и разместить под па-
нелью ЭПУ. Использование таких дисков возможно при наличии
пассиков увеличенной длины.
При создании составного массивного диска следует предусмот-
реть не только прокладку между ним и вспомогательным или деко-
ративным диском, но и уменьшение контакта оси с пластинкой,
для чего на ось иногда надевается эластичная трубка. Нестандарт-
ным решением является рассверливание центральных отверстий
в пластинках, позволяющее значительно ослабить контакт оси ди-
ска с пластинкой и тем значительно сократить ее собственные виб-
рации и вибрации находящейся с ней в контакте иглы. При рас-
сверливании пластинки проигрывание ее на другом электрофоне
будет возможно только с помощью вкладыша в виде шайбы.
Изготовление диска производится лишь в том случае, когда
в распоряжении радиолюбителя нет готового. Приступать к этой ра-
боте следует, когда узел двигателя готов и становится ясным уро-
вень создаваемых им вибраций. Чем он выше, тем больше должен
быть момент инерции диска.
Диск следует протачивать на станке за одну установку заго,-
товки (чугун, сталь, латунь). Там ему придают необходимую фор-
24
му, просверливают отверстие для оси, подготавливают канавки на
поверхности диска для размещения резиновых колец. В качестве
последних можно использовать готовые круглые пассики, которые
устанавливают с помощью клея типа 88. Затем выполняют боко-
вые части диска, учитывая требования к диаметру канавки для
пассика связи с двигателем или промежуточным валом. Обрабаты-
вают нижнюю поверхность диска, удаляют для его облегчения
часть материала и отрезают готовый диск от заготовки [2].
Описанный способ обработки заготовок не всегда позволяет вы-
брать достаточное количество материала с иижней стороны диска.
Если в этом есть необходимость, заготовку сначала обрабатывают
с внутренней стороны, в дальнейшем обращенной к панели. Затем ее
переворачивают и производят всю дальнейшую обработку. При этом
диск будет изготовлен менее точно и потребует дополнительной ба-
лансировки. При изготовлении диска из алюминия и его сплавов
следует увеличить диаметр и толщину стенок нижней части. Диск
из стали необходимо покрасить. Диск из латуни обладает большим
моментом инерции, имеет хороший внешний внд, особенно после
хромирования боковых поверхностей.
Рис. 9. Оптимальная форма со-
ставного диска.
/—диск большого диаметра (ма-
ховик); 2 — декоративный диск;
' — декоративная панель ЭПУ; 4 —
конец оси, входящий в центральное
отверстие пластинки.
Использование дисков от устаревших устройств. Оптимальная
форма диска показана на рис. 9. На нем изображен составной диск,
н котором в качестве одной из составных частей используется диск
от устаревшей радиолы или ЭПУ. Второй составной частью явля-
ется маховик увеличенной массы, обладающий значительными раз-
мерами, что позволяет повысить момент инерции и сглаживать
механические толчки и рывки, которые возникают в приводном ме-
ханизме. В конструкции, показанной на рис. 9, диск легко сопря-
гается с высокооборотными двигателями. Он устойчив при вращении,
так как центр тяжести составной конструкции с легкой верхней ча-
стью опущен. При наличии диска от устаревшего устройства его ис-
пользование позволяет снизить суммарные затраты труда на выпол-
нение важного узла ЭПУ, так как маховик, особенно опущенный
под панель ЭПУ, может не обрабатываться столь тщательно, как
верхний декоративный элемент составной конструкции.
Наиболее распространены диски от устаревших радиол и про-
игрывателей невысоких классов, штампованные легкие диски. Са-
ми по'себе они не представляют ценности: использовать их без пе-
ределки нельзя. Лучше применять литые массивные диски с более
прочными осями от устаревших проигрывателей некоторых типов;
на них возможно крепление дополнительных утяжеляющих дисков
и колец.
25
Можно использовать также широко распространенные тонкие
штампованные диски, тем не менее следует иметь в виду, что они
часто имеют неровную поверхность и почти всегда недостаточно
высокую жесткость. Однако при большом диаметре и прочной уд-
линенной оси или оси с подшипником высокого качества их сле-
дует переделать для повторного использования. Переделка прочных
дисков проводится по двум направлениям: улучшения внешнего
вида и . увеличения массы.
Тщательно подготовленный и утяжеленный диск можно исполь-
зовать самостоятельно, а более легкий — в сочетании с маховиком.
Если обод диска имеет канавку для маскирования кромки облицо-
вочного материала, то после хромирования обода на диск накла-
дывают новый облицовочный материал, который следует пропитать
специальной жидкостью для удаления статических зарядов, иначе
диск будет интенсивно «собирать» пыль.
У тонких дисков без массивной кромки применяют сплошную
обтяжку. После грубой правки и окончательного выравнивания
поверхности диска, производимого последовательным наложением
слоев краски с последующей обработкой абразивами, удаляют ста-
рую ось. Весь диск обтягивают вымоченным тонким сукном или
синтетическим материалом с коротким ворсом. Края материала стя-
гиваются под краями диска, который устанавливают на маховик
Рис. 10. Диск с утяжеляющим
кольцом.
/ — тонкий штампованный диск;
2 — утяжеляющее кольцо (отрезок
трубы большого диаметра); 3—ка-
навка для круглого йассика.
с помощью промежуточной шайбы меньшего диаметра. В центре
прорезают отверстие для оси, закрываемое потом небольшой пру-
жинящей металлической шайбой. Таким способом обтягивались,
в частности, диски некоторых ЭПУ чешской фирмы «Супрафон».
Если диск прочен, имеет достаточно массивную ось и хороший
внешний вид, его целесообразно использовать. Необходимо только
его утяжелить, для чего под диском укрепляют массивное металли-
ческое кольцо с проточкой для пассика. Его изготовляют из отрезка
трубы большого диаметра и соединяют с диском винтами, проходя-
щими сквозь диск до отверстий с резьбой в торце кольца
(рис. 10).
Как и в описанных выше конструкциях, здесь не указываются
точные размеры деталей диска. Размеры утяжеляющего кольца оп-
ределяются только размерами исходной заготовки (стальной или
латунной Урубы), от которой отрезается кольцо. Подбор точного
передаточного соотношения может быть достигнут изменением
диаметра малых шкивов или насадок на валу двигателя. Утяжеля-
ющее кольцо сначала крепится к диску не жестко. Центрирование
производится при медленном поворачивании от руки — легким по-
стукиванием по ободу кольца. Точность предварительного центри-
рования — доли миллиметра. Затем сквозь диск сверлят отверс+ия
для резьбы, а на кольце протачивают канавку для пассика.
26
Другой простой способ использования тонких штампованных
дисков заключается в том, что их снабжают дополнительными коль-
цами. Одно из них является облицовочным и вытачивается из алю-
миния (нержавеющей стали, латуни) и тщательно отделывается,
другое служит для фиксации диска и одновременно является допол-
нительным утяжелителем (рис. 11, а — в).
Наиболее простой является конструкция, показанная на
рис. 11, а. Для ее изготовления нужен отрезок относительно тонкой
металлической трубы. Большим моментом инерции обладает диск
с увеличенными размерами, выполненный, как показано на рис. 11, б.
Полость в кромке утяжеляющего кольца может быть заполнена
опилками тяжелых металлов, смешанными со связующим материа-
лом, или залита свинцом (рис. 11, в).
Практика показывает, что изготовить два кольца, одно из ко-
торых отделывается более тщательно, а другое служит для утяже-
ления диска, в ряде случаев проще, чем изготовление массивного
диска из одной заготовки. Кольца могут быть сделаны из отрезков
труб большого диаметра. Могут быть использованы и готовые коль-
ца подходящих размеров. При использовании готовых колец на
внешней стороне кольца-утяжелителя необходимо проточить неглу-
бокую канавку для пассика.
Монтаж диска. Диск устаревшей конструкции, предварительно
обтянутый тканью или искусственной кожей, зажимают между обли-
Рис. 11. Утяжеление диска
вспомогательными кольцами.
а — с канавкой на внешнем коль-
це; б — с канавкой для пассика на
внутреннем кольце обычного и
увеличенного диаметров; в — с
внутренним кольцом увеличенной
массы; /— тонкий штампованный
или литой диск; 2 — внешнее утя-
желяющее кольцо с внутренней
резьбой; 3—канавка для пассика;
4 — внутреннее утяжеляющее коль-
цо с наружной резьбой; 5 — коль-
цевая полость для наполнителя).
цовочным кольцом и утяжелителем. Если масса последнего состав-
ляет 2—3 кг, а диаметр, определяемый размерами пассиков, доста-
точно велик, то момент инерции составного диска будет значителен,
а вся конструкция — достаточно жесткой. С такими дисками же-
лательно использовать утолщенные оси повышенной длины. Алюми-
ниёвое кольцо-утяжелитель необходимо снабдить кольцевой канав-
кой, засыпаемой дробью, смешанной с клеем (рис. 11, а). Кольца
27
желательно вытачивать также за одну установку на станке. Утяже-
лителем с канавкой для пассика может служить и плоское кольцо
достаточной массы или плоский массивный диск-маховик. Он укреп-
ляется под литым или прочным штампованным диском на трех бол-
тах, головки которых сточены и утоплены в диск. При установке
дополнительного маховика между Ним и диском нужно поместить
три трубочки одинаковой длины, которые надевают на болты креп-
ления. С их же помощью производят выравниваний поверхности утя-
желяющего маховика в горизонтальной плоскости (рис. 1S). К ос-
новному диску крепится ось. Так как утяжеляющий маховцк опущен
по отношению к точке крепления оси, система становится оолее
устойчивой к вибрациям и раскачиванию в вертикальной плос-
кости.
Конструкции диска, показанные на рис. 10 и 12, позволяют пол-
ностью исключить токарную обработку деталей на станке. Отрезок
трубы (см. рис. 10) можно выровнять по высоте на листе толстого
ровного ствклв. В конструкции на рис. 12 в качестве плоского махо-
вика применяют любую массивную шайбу, диск, шестерню, внешнее
кольцо от подшипника большого диаметра и т. п. Для связи с элек-
тродвигателем можно взять и плоские пассики.
В распоряжении радиолюбителя могут оказаться массивные ли-
тые диски от устаревших проигрывателей. Их недостатком являются
малые диаметры и длины осей. Для улучшения работы узлов с по-
добными дисками надо изготовить составную ось (рис. 13). Ее де-
лают из калиброванной металлической трубки, на которую надевают
готовый подшипник скольжения или малошумящий шариковый под-
шипник. Внутренний диаметр трубки выбирают так, чтобы в нее
Рис. 12. Литой диск с маховиком в виде плоского массивного кольца.
/—диск: 2 — ось диска (пунктиром показан случай выполнения оси в виде
полой втулки с опорным шариком); 3 — декоративная шайба; 4— пассики;
S — конец оси диска (место шарика); 6 — отрезки трубок; 7 — массивное плос-
кое кольцо с канавкой для пассика; 8 — неподвижная ось, на конец которой
упирается шарик (поз. 5).
можно было впрессовать ось диска. В нижней части трубки
устанавливают опорный шарик, под который подводят опору —за-
каленную пластинку, укрепленную на гайке втулки, скобке или
крокштеййб.
Выполнение пассиков. Самостоятельно изготавливать пассики
следует только в случае выполнения приводного механизма с боль-
28
шим массивном диском. Диски большого размера, как и их махо-
вики, могут приводиться во вращение пассиком при использовании
двигателей о высокой частотой вращения. В ряде случаев вместо
изготовлений пассика можно выполнить промежуточный вал с мяг-
ким уширенным роликом, прижимающимся к ободу диска, а сам
промежуточный вал связать с двигателем при помощи пассика не-
большого диаметра. Однако при наличии массивного диска увели-
ченного Диаметра и подходящего двигателя для выполнения привод-
ного механизма необходимо изготовить всего две детали: шкив и
пассик. Круглые пассики выполняют опиливанием скрученного рези-
нового кольца. Плоские пассики вытачивают на токарном станке из
листа резины, зажатого между двумя листами фанеры: отделяют
резцом серию колец, из которых выбирают более ровное. Пассики
изготавливают и из автомобильных камер, и даже из сырой резины.
С этой целью оправку подходящего диаметра обертывают слоем цел-
лофана, затем накладывают на нее кольцо из сырой резиновой лен-
ты (желательно одинаковой толщины). На ленту наматывается слой
тонких капроновых ниток, тонкая леска, нитки типа «эластик» или
кордовая нить, но в последнем случае пассик будет менее эластич-
ным, его натяжение необходимо будет нормировать с помощью
пружины. Затем накладывают второе кольцо из сырой резины, еще
один слой целлофана и натянутых
ниток. После этого оправку нагрева-
ют, соблюдая обычные правила, уста-
новленные для процессов вулканиза-
ции поврежденных камер. Нитки
вплавляются в резину, а слои резины
сплавляются между собой. Целлофан
способствует получению ровной по-
верхности. Дальнейшая обработка
сводится к выравниванию пассика по
ширине. Подобным же способом вул-
канизируют и место стыка пассика
при изготовлении его из двух более
коротких.
Пассики можно также изготавли-
вать из тонких, смазанных клеем ре-
зиновых нитей, объединенных в один
общий жгут (можно совместно с син-
тетическими эластичными нитями) с
последующей вулканизацией в жид-
кой среде. Этот жгут следует пред-
варительно сформировать на круглой
оправке с полукруглой канавкой.
После вулканизации пассик необхо-
димо доводить по толщине и шири-
не. Калибровка по толщине проводит-
ся на той же оправке опиливанием пассика напильником и зачисткой
шкуркой.
Холодная вулканизация проводится с соблюдением правил пре-
досторожности, при помощи 3%-ного раствора полухлористой се-
ры SjCb в сероуглероде или бензине с последующей промывкой в
воде. Время вулканизации предварительно устанавливают посред-
ством пробной вулканизации отрезка аналогичного «сырого» пасси-
ка. Оно будет зависеть от толщины пассика и качества раствора.
Рис. 13. Составная ось
диска.
/ — собственная ось диска;
2 — калиброванная трубка;
3 — точный шариковый под-
шипник; 4 — подпятник и
опора.
29
Доводка пассиков производится следующим образом. Резино-
вое кольцо, вырезанное, например, из автомобильной камеры или
выточенное из листа резины, укладывают на лист толстого ровного
стекла. Определяется более ровная сторона. Затем пассик участками
зажимают между двумя металлическими линейками с шириной, со-
ответствующей размеру пассика. Неровности пассика будут высту-
пать над краями линейки. Их срезают или стачивают напильником.
Затем линейки перемещают на другой участок пассика. Уширенные
пассики выполняют для работы с двигателями, имеющими вал весьма
небольшого диаметра. Они позволяют улучшить сцепление резины
с осями малых диаметров. Узкие пассики изготавливают для груп-
пового использования с дисками, валами и шкивами, имеющими не-
сколько параллельных канавок (см. рис. 7). Чем тщательнее отка-
либрован пассик и чем меньше его неоднородность по длине, тем
меньше паразитная детонация в приводном механизме.
Другой способ увеличения сцепления между пассиком и тонкой
осью сводится к установке на ось шкива со стенками, сходящимися
на конус. При этом пассик будет несколько заклиниваться стенками
шкива, что требует некоторого увеличения мощности двигателя и
ведет к увеличенному износу пассика.
Удлинение пассика полезно в случае применения диска большо-
го диаметра, если непосредственная передача между диском опре-
деленного диаметра и тонкой осью двигателя не обеспечивает мало-
го скольжения. Увеличение диаметра диска позволяет использовать
шкив на оси двигателя, уменьшить скольжение. Недостатком сильно
удлиненных пассиков является возможность появления в них соб-
ственных паразитных колебаний.
Электродвигатель в качестве опоры диска. В распоряжении ра-
диолюбителей часто оказываются различные испорченные двигатели
или двигатели устаревших типов, имеющие небольшую высоту и под-
шипники высокого качества. Их можно использовать в качестве
опоры диска, если ось двигателя достаточно прочна. Конструкция
подобной опоры достаточно громоздка, но в ЭПУ с платами боль-
ших размеров этот недостаток не играет значительной роли, особен-
но если диск после его установки на ось двигателя не имеет значи-
тельных биений,вращается свободно, бесшумно. При наличии у дви-
гателей (таких, как КД, АД) прочной оси и нижнего опорного
подпятника с шариком на ось укрепляют диск массой до 3—4 кг,
а при использовании двигателей типа ДВС и ДВА — до 5—6 кг.
Подвески двигателя к плате ЭПУ можно выполнить с помощью де-
талей крепления на его крышке. Если двигатель имеет недопустимо
большую высоту, можно взять только одну из его крышек, устано-
вив соответствующую по длине ось на подпятник в виде закаленной
стальной пластины. Однако в этом случае необходимо изготовить
новую ось или удалить ротор и укоротить ось двигателя. Электро-
двигатель — опору удобно крепить к промежуточной панели ЭПУ.
Это значительно снижает уровень вибраций.
Ось и подшипники можно изготовить на токарном станке. В этом
случае целесообразно воспользоваться чертежами, приведенными в
[2] и [3]. Там же описаны конструкции дисков. Однако вытачивать
ось лучше в том случае, когда имеется подходящий диск с достаточ-
ной массой, выполненный с большой точностью.
Ведущий вал магнитофона в качестве оси диска. Ведущий вал
и его продолжение — ось, входящая в подшипник, изготавливаются
с большой точностью (эксцентриситет не более 0,01 мм). Поэтому
Ж)
имеющиеся в продаже узлы ведущих валов с более массивными ося-
ми и маховиками (от магнитофонов «Днепр», «Маг» и других), име-
ющие точные подшипники, можно использовать в качестве опоры
для дисков с массами в несколько килограммов, а также и для более
легких дисков. Возможны два варианта выполнения таких опор.
Если ведущий вал, играющий роль оси для грампластинки, имеет ди-
аметр менее 7 мм, на него необходимо надеть тонкую хлорвиниловую
или резиновую трубку. Она будет способствовать уменьшению рас-
пространения вибраций, особенно если между диском и пластинкой
проложена эластичная прокладка. При диаметре ведущего вала более
7 мм его необходимо проточить или обрезать с последующим выпол-
нением новой насадки. Укорачивать оси нужно всегда после балан-
сировки диска. Этот процесс облегчается для устройств с осями,
имеющими вылет на обе стороны диска. В такой балансировке осо-
бенно нуждаются составные диски, а также переделанные, утяже-
ленные, например с полостями, засыпанными свинцовой дробью,
и т. п.
Балансировка дисков производится в больших тисках или на
обычном столе с двумя предварительно установленными массивными
металлическими плитками-опорами; если ось имеет участки с разны-
ми диаметрами, плитки подбирают по высоте. На плитки-опоры укре-
пляют липкой лентой две призмы — трехгранные напильники со сто-
ченной насечкой. Маховик или диск устанавливают на призмы с па-
раллельными кромками, как показано на рис. 14. Необходимо доби-
ваться того, чтобы после вращения диск
останавливался в произвольном поло-
жении. Для устранения разбаланса в
них сверлят отверстия, что облегчает
соответствующую сторону диска, или за-
полняют упомянутые отверстия свинцо-
выми палочками. При значительном раз-
балансе к диску прикрепляют свинцовые
грузики Чем больше частота вращения,
тем тщательнее должна проводиться ба-
лансировка.
Упрощенная балансировка прово-
дится для дисков с небольшим централь-
ным отверстием. В последнее вставляют
шарик несколько большего диаметра
(закрепляют его пластилином). Диск пе-
реворачивают и ставят на закаленную
стальную пластинку высотой в несколь-
Рис. 14. Схема располо-
жения деталей при ба-
лансировке диска.
ко миллиметров, находящуюся на ров- /_опоры; 2_цризмы; 3-
ном столе. 1 ак как трение в точке кон- диск; 4 — тонкая часть оси.
такта шарика и опоры невелико, диск
будет наклоняться к более тяжелому
участку обода. Этот участок обода или сектор утяжеляющего диска
следует опилить с внутренней стороны, облегчить.
Механическая стабилизация частоты вращения диска может
быть выполнена с помощью вспомогательного диска увеличенных
размеров, с массой, сосредоточенной преимущественно в районе обо-
да. Такие диски обладают значительным моментом инерции, поэтому
после раскручивания они вращаются со стабильной скоростью доста-
точно длительное время. Эти диски устанавливают под панелью ЭПУ
и связывают пассиком через шкив малого диаметра с диском, а так-
31
же шкивом и пассиком с «раскручивающим» электродвигателем, ко-
торый может иметь более высокую частоту вращения, нежели обыч-
ные электродвигатели. Маховик и двигатель можно разместить в
акустическом экране; из него нужно вывести только ось связи с дис-
ком, а весь узел хорошо амортизировать. Недостатком системы яв-
ляются повышенная сложность и большое время подготовки к ра-
боте (двигатель необходимо включать заранее для предварительной
раскрутки). Данный метод можно использовать в ЭПУ с увеличен-
ными габаритами панели.
Доводка размеров шкивов и осей необходима при выполнении
«последней» детали приводного механизма, когда достигнутая час-
тота вращения диска достаточно близка к требуемой (33,3 об/мин).
Грубая доводка проводится абразивным бруском, зажатым в ручные
тиски, укрепленные на несущей панели ЭПУ. При грубой доводке
канавки углубляют на 1—1,5 мм. При выполнении канавок на валах
двигателей на их оси следует надеть суконные шайбы, смоченные
минеральным маслом, так как даже при выполнении канавок не-
большой глубины образуется довольно много стружки И опилок, по-
падание которых в подшипники оси диска и двигателей необходимо
исключить. Повышенную точность работы можно обеспечить уста-
новкой тисков на опорную ось н соединением их с пластиной, регу-
лируемой по положению небольшим болтом, упирающимся в опору.
Постепенно приближая брусок к обтачиваемой детали, поворотом
этого болта можно снять очень тонкий слой металла. При гру-
бой доводке диск или вал можно вращать вспомогательным двига-
телем большей мощности, нежели мощность двигателя ЭПУ,
например двигателем ДВС-У4 или коллекторным бытовым двигате-
лем (40 Вт).
Тонкая доводка производится уже после монтажа ЭПУ таким
же способом, но более тщательно; проводят периодический контроль
частоты вращения диска стробоскопическим методом; выбирают от-
дельные неровности канавок, пользуясь индикатором или самодель-
ным приспособлением в виде рычага с точной линейкой на конце.
Опыт показал, что в домашних условиях можно проводить доводку
размеров большинства деталей приводного механизма с точностью,
указанной в начале этой главы, и тем значительно снижать уровень
вибраций, создаваемых вращающимися деталями. Так как точная
доводка деталей производится в подшипниках самих деталей узлов,
для разгрузки последних осн обтачиваемых шкивов или валов
временно прижимают брусками фторопласта к вспомогательной
опоре.
Таким же образом устраняют и неровности кромок дисков, ус-
танавливая резец или абразивный брусок иа опоре непосредственно
у диска, а также «доводят» до необходимого уровня поверхности
резиновых шайб, врезанных в диск. Для ускорения работы в каче-
стве инструмента можно использовать вращаемый вспомогательным
двигателем абразивный круг небольших размеров.
Элементы приводного механизма. Подшипники.
Борьба с вибрациями
Передачи с промежуточным валом применяются при отсутствии
двигателей с малыми и средними частотами вращения и при наличии
дисков небольшого диаметра. Назначение этого типа передачи за-
32
ключается в получении достаточно большого передаточного числа
и использовании пассиков небольшого диаметра. Кроме того, оии
позволяют согласовать работу самых различных по размерам дета-
лей механизма, вращающего диск.
Схема передачи с таким валом приведена на рис. 4, а. Обычно
промежуточный вал имеет два шкива, но один из них может быть
заменен роликом, сопрягаемым либо с валом двигателя (необходим
пассик к диску), либо с диском (пассик от промежуточного шкива —
к двигателю). Согласование работы деталей ЭПУ, содержащего та-
кой вал, может быть сведено к коррекции размеров его шкивов
(в меньшую сторону) и к подбору одного из шкивов в приводном
механизме даже при значительном различии частот вращения дви-
гателей.
Лучшими промежуточными валами являются ведущие валы не-
больших размеров от портативных магнитофонов на транзисторах:
одним из шкивов в них является маховик, а другим вспомогательный
алюминиевый швив, сопряженный с ним, или канавка для пассика
привода узла приема ленты на том же валике. Высокая точность
подшипников таких валов способствует качеству передачи и бесшум-
ности работы. Стабилизирующее действие оказывает и маховик ва-
ла: он эффективно сглаживает рывки пассика, уменьшает нестабиль-
ность оборотов двигателя. Узлы ведущих валов продаются сбалан-
сированными, поэтому их можно сопрягать с двигателями при по-
мощи шкивов относительно небольших размеров.
Существуют два основных варианта размещения промежуточ-
ного вала. Первый — вал размещают на панели диска, его подшип-
ники амортизируют. Шкив вала связывают с диском при помощи
круглого пассика, а маховик с двигателем — плоским пассиком.
Второй вариант предполагает размещение вспомогательного вала
в узле двигателя. Подшипники вала крепят к пластине, соединенной
с болтами крепления двигателя. Двигатель амортизируется вместе
с промежуточным валом и его маховиком. Увеличение массы этого
узла полезно, так как при этом уменьшаются вибрации.
В качестве промежуточного вала можно использовать узел ве-
дущего вала магнитофона «Яуза-5», имеющий шкив с канавкой для
круглого пассика, а также приемные н подающие узлы магнитофо-
нов. Лучшими являются узлы с подшипниками, расположенными на
обоих концах оси, такие, как в магнитофоне «Днепр». При таком
расположении подшипников нагрузка на ось становится более рав-
номерной, уменьшается ее износ. Маховик в подобном узле распола-
гают на верхнем конце оси. Конструкции некоторых ведущих валов
позволяют выполнить на их основе узел промежуточного вала со
сменным шкивом. Наличие сменного шкива облегчает подбор необ-
ходимого передаточного отношения.
Подшипники. Потери на трение. В механических узлах электро-
фонов используют подшипники скольжения. При наличии смазки
они служат десятки тысяч часов. Однако при значительных ради-
альных нагрузках, плохом качестве материалов и отсутствии смазки
они изнашиваются быстрее, а при появлении увеличенного зазора
начинают создавать шум. Лучшие результаты работы обеспечивают
подшипники, во втулках которых имеются впадины, заполненные
материалом, удерживающим масло. В подшипниках, смазывающихся
только через зазор у оси, необходимо просверлить отверстие, как
показано на рис. 15. В это отверстие вставляют стержень из фетра
и трубочку из полиэтилена, которую фиксируют на втулке обоймой из
3-91
99
нике скольжения зависит от
Рис. 15. Устройство для
смазки удлиненных осей
дисков.
1 — втулка подшипника; 2 —
полиэтиленовая трубка (фикси-
руется клеем); 3 — стержень
из фетра; 4 — масло.
через некоторое время стенки
жести, эпоксидным клеем. Величина потерь на трение Л1тр в подшил-
лины втулки, диаметра оси d и зазо-
ра: AfTp = £d3/A6, где k — коэффи-
циент пропорциональности, Д — вели-
чина зазора.
Подшипники обычно смазывают
трансформаторным или веретенным
маслом. Если имеются точные или
сверхточные шариковые подшипники,
опору оси можно выполнить в виде
шарика, а боковые части фиксировать
с их помощью. Эти подшипники име-
ют незначительное трение и создают
малый шум.
Простые подшипники скольжения
для узлов с относительно небольши-
ми радиальными усилиями, например
для промежуточных валов, осей лег-
ких дисков и т. п., могут быть выпол-
нены в домашних условиях из листо-
вого фторопласта. Для этого доста-
точно просверлить в небольшой пря-
моугольной или квадратной тонкой
фторопластовой пластинке отверстия
для оси (или вала) и для крепления
пластинки к опоре. Отверстия выпол-
няются сверлом, имеющим диаметр
на 0,1—0,2 мм меньше диаметра ва-
ла. Вал или ось вставляются в под-
шипник с некоторым усилием, однако
в силу хладотекучести фторопласта
такой втулки примут точную форму
оси или вала, а после небольшой приработки трение в подшип-
нике существенно снизится. Фторопласт в паре со сталью имеет
весьма небольшой коэффициент трения, поэтому подшипники не тре-
буют смазки, работают бесшумно и при отсутствии значительных
нагрузок, вызывающих пластические деформации материала, дол-
говечны.
Уменьшить текучесть материала втулки подшипника можно сле-
дующим способом: набрать подшипник из нескольких тонких плас-
тин фторопласта необходимых размеров так, чтобы они чередова-
лись с пластинами из тонкого металла (например, бронзы). Диаметр
отверстия для вала или оси в промежуточных металлических плас-
тинах (шайбах) может быть несколько больший, нежели диаметр
отверстий в пластинах или шайбах из фторопласта, с тем чтобы
они не имели сплошного контакта с осью, а служили только для
уменьшения деформаций фторопласта. Упомянутые прокладки будут
полезны и с другой целью. Если более массивные металлические
пластины установить по краям пакета, они будут препятствовать
деформации фторопласта в зонах креплений, в которых на фторо-
пластовые пластины действуют усилия, создаваемые деталями креп-
ления.
Снизить трение уменьшением высоты втулки можно в конструк-
циях с неподвижно закрепленной осью. Она должна иметь увеличен-
ный диаметр в районе опоры и становиться более тонкой (до 4—
34
5 мм в диаметре) в верхней части, входящей в углубление в диске
(на рис. 12 показано пунктиром) или даже в отрезок полой оси
(при легком диске), служащей для фиксации пластинки. Диск как
бы подвешивается на оси; между осью и диском помещают неболь-
шой шарик. При этом ось воспринимает только вертикальную на-
грузку. Диск снабжают дополнительной втулкой увеличенного диа-
метра, внутрь конца которой вставляют узкое латунное кольцо или
шариковый подшипник. Последний надевается на утолщение непод-
вижной оси вблизи опоры. При работе подшипник воспринимает
только радиальные нагрузки. В случае использования тяжелых дис-
ков прочность оси необходимо повысить (можно использовать уко-
роченную ось от педали велосипеда). К преимуществам подобной
конструкции относятся простота и низкое положение центра тяжести
узла диска, а к недостаткам — необходимость высокой точности из-
готовления втулки диска, ее центровки.
Оригинальная конструкция промежуточного вала может быть
выполнена следующим образом (рис. 16, а и б). На боковой поверх-
ности диска или его маховика выполняют несколько канавок для
эластичных пассиков небольшой толщины (желательно круглых).
Промежуточный вал делают в виде легкой полой шпульки, в отвер-
стие на дне которой монтируют тонкий закругленный на конце
стержень из фторопласта — подпятник. Диаметры различных участ-
ков подобного полого шкива подбирают согласно расчету. Проме-
жуточный вал устанавливается на опоре—стальной пластинке, тре-
ние которой в паре с фторопластом мало. При работе промежуточ-
ный вал опирается на фторопластовый подпятник и поддерживается
в вертикальном положении натяжением пассиков. Полый вал вы-
полняют из алюминия или твердой пластмассы. Вместо фтороплас-
тового стержня можно использовать стальной шарик малого диа-
метра. Пассики подбирают так, чтобы их натяжения были близкими,
что исключает значительный перекос промежуточного вала. На опо-
ре можно выполнить лунку или небольшую продольную канавку для
стержня или шарика. Чем короче пассики (рис. 16,6), тем меньше
возможность появления вибраций. Подобный узел можно смонтиро-
вать на пластине, прикрепленной к крышке двигателя. Последний
связывается с промежуточным валом круглыми или плоскими уко-
роченными пассиками. Удлиненная тонкая ось электродвигателя для
исключения прогиба и возможного повреждения оттягивается с по-
мощью фторопластовой шайбы с пружиной к опоре. Эта же шайба
уменьшает и нагрузку на подшипники электродвигателя. Чем тоньше
и эластичнее пассики, тем меньше нагрузка, создаваемая для под-
шипников их натяжением. При небольшом диаметре оси двигателя
для компенсации скольжения следует увеличивать число самих пас-
сиков. Их число зависит от формы шкивов на оси двигателя
и промежуточного вала. Если диск связан с валом плоскими пасси-
ками (сцепление с диском и шкивом вала велико), можно исполь-
зовать только один пассик. При недостаточном сцеплении между
пассиками и валом двигателя число пассиков увеличивают.
Шкивы связи с диском снабжаются более длинными пассиками.
Возможна и установка верхней опоры промежуточного вала. Она
снижает вероятность перекоса вала, но несколько увеличивает шум
узла. Потери мощности в этом узле определяются преимущественно
потерями за счет изгиба пассиков. Эти потери невелики, так как пас-
сики выбирают тонкими и гибкими. Узел создает небольшие шумы
и может работать с двигателями, имеющими особо «тонкие» валы.
3*
35
Рис. 16. Приводной механизм с облегченным промежуточным валом.
а — с тремя пассиками; б — с пятью пассиками небольшой толщйиы; 1 — аал
электродвигателя (электродвигатель показан в уменьшенном масштабе без
деталей крепления); 2— пассики; 3 — шкивы промежуточного вала; 4 —ось
промежуточного вала; 5 — пассик или пассики; 6 — декоративный диск;
7 — подшипник оси диска; 3 — эластичная прокладка; 9 — опора промежуточ-
ного вала; 10 — панель; // — пружина; /2 — фторопластовая шайба.
Способы разгрузки осей и подшипников. Приведенная выше за-
висимость показывает, что, уменьшив диаметр оси в два раза, мы
обеспечиваем (при той же высоте втулки и зазоре) уменьшение по-
терь на трение в 8 раз. Однако результаты самой точной обработки
тонкой оси вала могут быть сведены на нет даже небольшим ударом,
вызвавшим изгиб оси. Для разгрузки осей следует применять схемы
крепления, подобные приведенной на рис. 17, а также на рис. 16.
Легко заметить, что усилия, создаваемые пассиком, будут приложены
преимущественно к опоре, выполненной в виде брусочка из .фторо-
пласта, имеющего со стальной осью незначительный коэффициент
трения.
Для фиксации положения оси на .ней необходимо сделать не;
большую проточку (алмазным надфилем). Фторопласт, как уже от-
36
Мечалось, хладотекуч, поэтому через некоторое время он примет
форму проточки, и ось будет зафиксирована.
Другим способом разгрузки является использование прижимных
роликов или шайбы с отверстием для оси. Шайба оттягивается не-
большой пружиной совместно с осью диска в сторону, противопо-
ложную усилию, создаваемому пассиками. Данные способы разгрузки
Рис. 17. Способ разгрузки осей неболь-
шого диаметра от изгибающего усилия.
1 — вал (ось) Электродвигателя; 2 — пассик;
3 _ брусок; 4 — опоры; 5 — эластичная про-
кладка; б — утяжеляющее кольцо; 7 — венти-
ляционные отверстия; 8 — опора (для элект-
родвигателя).
также лучше применять для двигателей с осями небольшого диа-
метра (рис. 18). Показанная на этом рисунке пружина нормирует
усилие натяжения проволоки, установленной с помощью роли-
ков. В этом случае нормированное натяжение равно натяжению
пассика.
Борьба с вибрациями. Крепление двигателей. Вибрации, крайне
нежелательные в электрофоне, как и некоторые другие помехи, эф-
фективно подавляются в месте их возникновения изменением харак-
тера крепления двигателя, его экранированием, утяжелением. Сни-
жение вибрации возможно в результате увеличения сопротивления
среды, по которой они проходят к приемнику колебаний (в нашем
случае — к звукоснимателю), а также в результате удлинения рас-
стояния между их источником и приемником. Наиболее действен-
ными мерами являются экранирование с помощью материалов, пло-
хо проводящих звук и механические колебания, и изменение соб-
ственных резонансных частот вибрирующих деталей. Более мощные
двигатели, как правило, работают в режиме, близком к холостому
ходу.
Уже отмечалось, что подбор электрического режима двигателей,
с учетом сохранения определенного запаса мощности, снижает уро-
вень вибраций. Снижению уровня вибраций в месте их возникнове-
ния способствует и «утяжеление» двигателя. Одним из методов та-
кой борьбы является установка на валу двигателя небольшого ма-
ховика. Его присутствие увеличивает массу узла вращающегося ро-
тора и способствует стабилизации крутящего момента приводного
механизма, а также уменьшает амплитуды низкочастотных составля-
ющих колебаний, что дает возможность ослабить их воздействие на
слушателя.
К изменению частот собственного резонанса приводит прикреп-
ление дополнительных грузиков к отдельным частям корпуса дви-
37
Рис. 18. Способ разгрузки подшипников.
/ — диск; 2 — плоский пассик; 3 — вал электродвигателя; 4 — фторопластовая
шайба (см. поз. 12 на рис. 16,6); 5 — эластичная прокладка; 6 — ролик иа
опоре; 7 —опоры; 3 — стальная проволока; 9 — пружина; 10— опора; 11 —
массивная шайба.
гателя (рис. 19), подбор точек их
крепления, подбор массы грузи-
ков. Весьма эффективно снижают-
ся вибрации после переборки дви-
гателя и тщательной повторной
балансировки его ротора, что, од-
нако, требует специальных на-
выков.
К вспомогательным мерам,
направленным на снижение виб-
раций, можно отнести увеличение
массы платы крепления двигателя,
установку подшипника оси диска
на амортизирующую прокладку,
увеличение массы пластины для
Рис. 19. Ослабление вибра-
ций с помощью дополни-
тельного грузика.
/—металлическая лента: 2 —
груз; 3 — эластичная прокладка
(кольцо); 4 — опора электро-
двигателя.
крепления узла поворота тонарма,
разделение опор двигателя, диска
и тонарма. Рассмотрим часть этих
мер более подробно.
Существенное снижение шума
и вибраций достигается одновре-
менным утяжелением двигателя и
правильным выбором способа
крепления. Если двигатель имеет
вспомогатель-
ная небольшого диаметра, разгруженный с помощью
ной опоры, корпус двигателя следует заключить в кольцо, изолиро-
ванное от стенок корпуса прокладкой из мягкой пористой резины.
38
Эта прокладка гасит колебания корпуса в горизонтальной плоскости,
а вертикальные перемещения двигателя при этом будут ограничи-
ваться вспомогательной опорой. Для дополнительного снижения виб-
раций к нижней крышке двигателя (см. рис. 17 и 18) следует при-
Рис. 20. Схема крепления электродвигателя, объединенного с проме-
жуточным валом.
1 — пассик; 2 — ось промежуточного вала; 3 — опорная пластина, укреплен-
ная на крышке электродвигателя; 4 — пружина; 5 — полое кольцо для утяже-
лителя; 6 — утяжеляющая массивная шайба (используется в случае отсутствия
кольца 5).
Рис. 21. Схема установки вспо-
могательного радиатора.
1 — радиатор; 2 — утяжеляющая
шайба, укрепляемая иа крышке
электродвигателя.
крепить массивную стальную или свинцовую шайбу с отверстиями,
совпадающими с вентиляционными отверстиями в крышке.
Пружинная подвеска двигателя выполняется различными спо-
собами. Они зависят от мощности двигателя и степени его нагрева
при работе. Если двигатель не перегревается, его помещают внутрь
отрезка трубы достаточной массы. Пространство между корпусом
и трубой можно заполнить обрезками стали, латуни, дробью, сме-
шанной с клеем. Если двигатель нагревается, поверх него надевают
полое кольцо (рис. 20), заполняемое дробью, обрезками свинца.
Двигатель крепят за вспомогательную пластину или кольцо к опоре
пружинами, резиновыми шнурами. При сильном нагреве двигатель
укрепляют за размещенные на нем радиаторные пластины из меди,
30
которые одновременно увеличивают массу двигателя (рис. 21), По-
добное крепление удобно осуществить совместно с упомянутой ранее
шайбой для разгрузки оси и подшипника, так как с помощью ее
пружины можно скомпенсировать усилия пассика, поддерживая ось
двигателя в вертикальном положении. Очень мягкое крепление луч-
ше выполнять с помощью вспомогательной платы, показанной на
рис. 21.
Значительного ослабления шумов двигателей, не нагревающих-
ся при работе, достигают с помощью стакана из пенопласта. В по-
следнем выполняют отверстия для вентиляции и прохода пассика.
Стакан играет роль акустического экрана. Дополнительное умень-
Рис, 22. Пенопластовый экран, уменьшающий шумы двигателя.
/ — пенопласт; 2 — пассик от промежуточного вала к диску или маховику;
3 — эластичная прокладка; 4 — вентиляционные отверстия; 5 — полое кольцо-
утяжелитель.
шение паразитных высокочастотных колебаний создают прокладки
из войлока, размещенные между узлами крепления двигателя и па-
нелью ЭПУ, между панелью и опорой диска и т. д.
Еще одним эффективным методом снижения шума узла элек-
тродвигателя является его установка совместно с утяжелителем и
узлом промежуточного вала в общий для этих двух элементов при-
водного механизма экран из пенопласта, как показано на рис. 22.
Если двигатель не выделяет значительного тепла, стакан делают
сплошным, оставляя отверстия только для прохода пассиков. При
необходимости вентиляции отверстия выполняют в утолщенных дне
и крышке экрана, как показано на том же рис. 22. Пенопластовый
экран можно изготовить из крошек пенопласта, слегка смоченных
клеем и спрессованных между двумя цилиндрическими оправками.
Еще более простой экран склеивается из пластин, при этом он имеет
40
вид куба, внутри которого с помощью эластичного материала ук-
репляют двигатель. При таком креплении двигатель вместе с экраном
устанавливается на основание и крепится непосредственно к нему.
Описанное крепление существенно ослабляет не только шум, но и
вибрации, так как между их источником и вспомогательной панелью
с узлом оси диска располагаются две амортизирующие прокладки
(войлок, поролон) и слой пенопласта.
При изготовлении промышленной аппаратуры высокого класса
более целесообразны методы исключения вибрации и шума путем
повышения точности обработки деталей вращающихся узлов и ис-
пользования специальных двигателей высокого класса.
Рис. 23. Пути распространения вибраций от электродвигателя к зву-
коснимателю.
/ — через панель ЭПУ и ось. диска; 2 —через ролик и диск; 3 — через панель
ЭПУ и узел крепления тонарма к панели.
В качестве негативного примера рассмотрим пути распростра-
нения вибраций от электродвигателя к игле звукоснимателя в типо-
вой конструкции ЭПУ устаревшего типа (рис. 23). Подобная кон-
струкция не лишена недостатков: в ней использован ролик, работа-
ющий на «заклинивание» (переключатель частоты вращения диска
не показан). Легко видеть, что вибрации от двигателя передаются
не только панели ЭПУ, так как резиновые амортизаторы быстро
теряют свою эластичность, но и оси диска, диску, пластинке (по пу-
ти 1) и непосредственно проникают к игле звукоснимателя по пути 2:
ось двигателя — ролик (который теряет со временем эластичность,
становится проводником вибраций) — стенка диска — пластинка —
игла или по пути 3 через опору тонарма (показана условно). Для
уменьшения вибраций на пути распространения следует поставить
«барьер»—отделить опору диска от опоры двигателя, выполнив для
них раздельные основания. Естественно, точкой крепления этих ос-
нований служит общее дно корпуса электрофона, но путь распро-
странения вибраций значительно удлиняется: двигатель — дно кор-
пуса (плата или панель для двигателя) — корпус — плата диска —
узел опоры диска — диск и т. д.
Если на указанных удлиненных путях поставить (рис. 24, а и б)
упругие прокладки, например, из войлочных лент или пористой рези-
ны, то на каждом переходе энергия вибраций будет расходоваться
на преодоление препятствия, вибрации будут гаситься более интен-
сивно. Для этого между каждой из плат или панелей (основной па-
нели и панели для узла двигателя) и корпусом нужно установить
войлочные прокладки. Необходимо затруднить проникновение виб-
раций к узлу тонарма. С этой целью узел тонарма следует устано-
вить на собственную плату или панель, которую нужно тоже амор-
тизировать, но закреплять более жестко, чтобы узел поворота
тонарма не мог смещаться в горизонтальной плоскости.
Эту панель можно несколько утяжелить. В заключение скажем,
что в рассматриваемых нами ЭПУ сам корпус (проводник вибраций)
следует снабдить прокладками, дополнительно амортизировать и
утяжелить, не увеличивая чрезмерно массу всей конструкции.
Если масса конструкции может быть увеличена, ЭПУ не пред-
назначается для переноски, на дно корпуса может быть насыпан
слой песка, поверх которого накладывают второе дно из картона
Рис. 24. Схема расположения деталей приводного механизма в кор-
пусе.
а — места узлов и эластичных прокладок; б — пути распространения вибра-
ций от двигателя к звукоснимателю; / — стенка корпуса; 2 — уголок; 3 — па-
нель декоративная; 4 — место утяжеляющих пластин или насыпного утяжели-
теля; 5 — амортизатор; 6—массивная пластина—опора тонарма; 7 — амор-
тизатор корпуса; 8—электродвигатель (иа промежуточной паиели, вариант);
9 — кронштейн крепления подшипника диска; 10— подшипник диска; 11 —
промежуточная (силовая) панель для крепления опоры двигателя или диска;
12 — декоративный диск; 13 — утяжеляющая пластина (свинец).
42
или фанеры для исключения попадания пыли в подшипники привод-
ного механизма. Иногда в нижней части корпуса или на втором дне
помещают отдельную опору для электродвигателя. Ее выполняют из
установленной на эластичной прокладке массивной стальной пласти-
ны или в виде коробки без крышки. Сквозь пластину или коробку
пропускают болты крепления двигателя. Эти болты должны высту-
пать над стенками коробки, внутрь которой насыпают обрезки ме-
таллов или дробь, смешанную с клеем. На выступающие части бол-
тов жестко крепят двигатель. Тяжелая пластина уменьшает возмож-
ность возникновения вибраций и шума даже при использовании весь-
ма несовершенных двигателей. К серьезному недостатку такой опоры
относится только увеличение массы всей конструкции ЭПУ,
Регулировка натяжения пассика необходима для значительного
увеличения срока его службы. Известно, что прн хранении в натя-
нутом состоянии пассик постепенно растягивается, что вызывает
увеличение скольжения. В некоторых высококачественных ЭПУ пре-
дусматриваются органы подстройки частоты вращения со стробоско-
пическим контролем. Необходимость в таких приспособлениях зна-
чительно уменьшается устройством для перемещения опоры двигате-
ля. Для этого изготавливают рамку из металлических уголков, кото-
рую устанавливают жестко на дне корпуса параллельно продольной
оси ЭПУ. Внутри рамки размещают меньшую рамку из уголков — са-
лазки, на них монтируют эластичную (войлочную) прокладку, по-
верх которой устанавливают тяжелую пластину или коробку с дви-
гателем. При перемещении внутренней рамки (салазок) по внешней,
двигатель вместе со своей автономной опорой будет двигаться вдоль
ЭПУ и, таким образом, ослаблять или увеличивать натяжение пас-
сика. Пластина или коробка не должны касаться опорных салазок.
Если на салазках установить два концевых выключателя, замы-
каемых неподвижными упорами в крайних положениях, то фиксация
одного из выключателей с помощью соответствующей системы ин-
дикации может означать готовность к работе пли выключение ЭРУ.
Перемещение коробки или пластины с двигателем можно произво-
дить с помощью ручек, на осях которых укрепляются тросики, иду-
щие к салазкам.
Изменение и коррекция частот вращения
электродвигателей
Механическое и электрическое изменение частоты вращения.
Как было показано, переключатель частоты вращения усложняет
приводной механизм и увеличивает шумы. Желательна перестановка
пассика на шкив другого диаметра (вручную) через люк в панели
ЭПУ. В некоторых случаях этот пассик можно перемещать на шкив
или насадку установленного рядом второго двигателя. Смещение
двигателя от оси диска при установке производится с учетом диа-
метра шкива на его оси так, чтобы натяжение пассиков, помещен-
ных на шкивах любого из двигателей, было примерно одинаковым.
После перестановки пассика переключается цепь питания двигате-
лей, включается двигатель, соединенный с диском. Применение двух
двигателей усложняет приводной механизм, но позволяет использо-
вать один из двигателей без дополнительной доработки шкива и при-
менять электродвигатели с короткими осями, на которые трудно из-
готовить соответствующую насадку или новый двух-трехступенчатый
шкив. Двигатели в таком ЭПУ могут иметь разные частоты враще-
ния валов или различные диаметры шкивов.
Имеется еще один метод изменения частоты вращения. Он за-
ключается в том, что оба двигателя связываются с диском собствен-
ными пассиками. При переключении цепей питания один из двигате-
лей вращает диск, а вал другого вращается свободно от работающе-
го привода. Второй двигатель при этом создает незначительные шу-
мы и сравнительно мало нагружает работающий электродвигатель.
Переключение частот вращения при такой схеме приводного ме-
ханизма производится чисто электрически. Диск вращается с часто-
той, установленной любым из двигателей, подключенным в данный
Рис. 25. Схема соединения ма-
ховика промежуточного вала с
двумя электродвигателями.
/ — вал; 2 — маховик; 3 — подшип-
ник вала; 4, 5 — пассики; 6, 6 —
двигатели; 7, 9 — шкивы; 10 — ге-
нератор стабильного напряжения
нестандартной частоты; 11 — пере-
ключатель частоты вращения.
момент к питающей сети. Можно также ослаблять натяжение пасси-
ка неработающего двигателя, что способствует уменьшению потерь
в приводном механизме. Рычаг, перемещающий ролик и регулирую-
щий натяжение пассика, может быть связан с переключением пита-
ния двигателей. Рассмотренное техническое решение удобно исполь-
зовать в приводных механизмах с промежуточным валом, выпол-
ненным на основе ведущего вала магнитофона, имеющего подшип-
ники высокой точности.
Стабилизация частоты вращения диска. Системы стабилизации
с петлей обратной связи, датчиками, элементами сравнения и усиле-
ния сигналов обычно очень сложны и трудоемки в исполнении. Они
редко используются в практике радиолюбителей. Значительно про-
ще устройство с описанной выше системой изменения частоты вра-
щения диска. Если в схеме на рис. 25 использовать двигатели или
хотя бы один двигатель с жесткой характеристикой, а отключенный
от сети двигатель со свободно вращающимся валом подключить к
источнику напряжения стабильной частоты, то вал этого двигателя
будет вращаться с частотой, определенной стабилизированным ге-
нератором. Поэтому даже если основной двигатель, соединенный с
сетью, будет влиять на частоту вращения диска, например, при из-
менении частоты сети или изменении нагрузки, то второй двигатель
(со стабильной частотой вращения) будет стабилизировать обороты
промежуточного вала (диска) и либо тормозить его при соответст-
вующем повышении частоты вращения, либо увеличивать частоту
вращения, если диск вращается более медленно.
Описанный способ стабилизации также имеет недостатки, вы-
зываемые теми же причинами, что и в случае электрического пере-
крытия скорости. Однако рассматриваемое стабилизирующее уст-
ройство значительно проще устройств с регулируемой обратной свя-
зью, содержащей не только перечисленные выше элементы, но я.
исполнительный механизм, усилитель, источник питания и ряд дру-
44
гих. Кроме того, мощность стабильного генератора в описываемой
схеме может быть небольшой — менее четверти мощности любого из
рабочих двигателей, так как стабилизирующий двигатель в такой си-
стеме служит только для компенсации нестабильностей и либо слег-
ка тормозит, либо слегка «подкручивает» приводной механизм при
сравнительно малом расходе энергии, потребляемой от генера-
тора, ввиду того, что изменения нагрузки на диск, изменения по-
терь на трение, колебания частоты питающей сети и т. п.. обычно
невелики.
При переключении электродвигателей генератор соединяется с
другим (также синхронным) отключенным от сети двигателем.
Частота генератора в случае необходимости может быть изменена.
Описанная схема достаточно сложна, но ее можно упростить. В слу-
чае наличия многополюсного электродвигателя, встроенного в диск
(подобные двигатели имелись в ряде устаревших радиол и ЭПУ), и
второго двигателя, соединенного пассиком с диском, последний мо-
жет играть роль ведущего, а встроенный — быть стабилизирующим.
К встроенному двигателю подводится стабильное напряжение от ма-
ломощного генератора. Вторая передача устраняется, уменьшаются
шум и вибрации, а также потери иа трение. Рассмотренные схемы
стабилизации все же сложны, поэтому их следует применять ври
работе от местных нестабильных сетей.
Уменьшение влияния незначительных отклонений частоты вра-
щения. Напряжение питания может временами резко изменяться.
Изменения, в свою очередь, могут вызывать отклонение частоты
вращения от средней частоты, особенно при использовании двигате-
лей с относительно мягкими характеристиками. Дополнительным ис-
точником возникающих искажений могут явиться и случайные
отклонения формы суммарного бегущего поля от круговой в электро-
двигателе. Эти отклонения вызываются несовершенством формы пи-
тающего напряжения. Указанный процесс проходит более интен-
сивно при питании двигателей от перегруженных генераторов нестан-
дартной частоты недостаточной мощности или невысокого качества.
Для снижения влияния дестабилизирующих факторов на ось двига-
теля иногда устанавливают дополнительный сбалансированный ма-
ховик, который уменьшает детонацию при вращении. Иногда махо-
вик совмещают со шкивом. Детонация сказывается меньше при на-
личии у.двигателя запаса по мощности, исключении перегрузок, пи-
тании двигателя стабилизированным напряжением.
Рассматриваемые здесь влияния дестабилизирующих факторов
можно значительно уменьшить в устройствах с промежуточным ва-
лом, имеющим небольшой маховик.
Повышение частоты вращения двигателя. Способ коммутации
обмоток двигателя, при котором частота вращения его вала увели-
чивается, не является основным способом использования двигате-
ля. Обычно стремятся понизить частоту вращения. Этот способ
можно использовать в случае, когда собранный из точных деталей
приводной механизм требует увеличения числа оборотов ведущего
электродвигателя для получения необходимых оборотов диска, а в
распоряжении радиолюбителя имеется двигатель, допускающий пе-
реключение обмоток с целью увеличения частоты вращения. К та-
ким электродвигателям относятся ДАГ-1 (127 В, 1200 об/мин, с че-
тырьмя-секциями обмотки) и др.
Схема переключения обмоток приведена на рис. 26. Для увели-
чения частоты вращения до 2500 об/мин две из четырех секций об-
45
мотки включаются встречно и соединяются последовательно с кон-
денсатором, имеюш(им емкость 3 мкФ, при рабочем напряжении, рав-
ном 2—3 номинала напряжения сети. На рис. 26 показан случай
включения двигателя в сеть 127 В. Начала секций обозначены точ-
ками. Такая схема включения может оказаться полезной в рассмот-
ренном выше случае стабилизации частоты вращения электродви-
гателей, так как при стабилизации частоты вращения вала одного
двигателя вал второго будет
принудительно вращаться с уд-
военной частотой, и введение
описанной схемы коммутации
обмоток поможет избежать не-
обходимости выполнения гене-
ратора стабильного напряже-
ния, работающего на двух ча-
стотах.
Коррекция частоты враще-
ния с помощью тормоза. В
устаревших конструкциях при-
водных механизмов, радиол и
проигрывателей иногда встре-
чаются устройства прямого
Рис. 26. Порядок соединения
обмоток электродвигателя ти-
па ДАГ-1.
Рис. 27. Тормозное устройство
с электрическим управлением.
подтормаживания приводного
механизма диска. Эти устрой-
ства используются как для
ускоренной остановки диска,
так и для коррекции частоты
его вращения. Устройство тор-
моза очень простое. На подпру-
жиненном рычаге устанавлива-
ется пластинка из фетра. При
работе она касается боковой
поверхности диска и создает
тормозящий момент. Так как
боковая поверхность диска
устройств устаревших кон-
струкций несовершенна по фор-
ме и недостаточно точно обра-
ботана, тормозящий момент
нестабилен. Упрощенная кон-
струкция такого типа может
а — схема расположения деталей:
1 — алюминиевый диск иа проме-
жуточном валу; 2 — сердечник
электромагнита: б — характеристи-
ка тормозящего момента в зависи-
мости от напряжения на обмотке
электромагнита.
использоваться в настоящее
время, если тормоз будет взаи-
модействовать не с диском, а
с маховиком промежуточного
вала (поверхность которого об-
работана достаточно точно).
Тормоз представляет собой по-
лоску из фетра (на плоской
вблизи маховика диска или про-
пружине), закрепленной на опоре
межуточного вала. Изгиб пружины плавно изменяют винтом, про-
ходящим сквозь опорную гайку, закрепленную неподвижно на той
же опоре. Некоторая нестабильность частоты вращения, неизбежно
появляющаяся при таком упрощенном торможении, будет умень-
шаться действием массы диска и маховика промежуточного ва-
46
ла. Двигатель приводного механизма должен иметь запас мощности.
Механическое торможение увеличивает износ пассиков.
Более стабильное торможение может быть достигнуто с по-
мощью устройства, схема которого приведена на рис. 27, а. Действие
устройства основано на эффекте торможения алюминиевого диска.
Его кромка входит в магнитный зазор сердечника с катушкой, пи-
таемой переменным напряжением. Тормозящий момент создается
действием токов Фуко. Величина момента торможения нелинейно
зависит от приложенного к обмотке напряжения (рис. 27, б)'. Это
Рис. 28. Принципиальная схема питания двигателей напряжением
нестандартной частоты.
обстоятельство позволяет создать корректор для устройств с элект-
родвигателем, имеющим мягкую характеристику. При такой харак-
теристике электродвигателя частота вращения приводного механиз-
ма менее стабильна и зависит от изменений напряжения сети. Оче-
видно, что понижение напряжения, питающего обмотку (цепь той
же силовой сети) будет способствовать уменьшению тормозящего
момента, в результате чего снижение частоты вращения диска может
оказаться меньшим. При тщательном изготовлении и снижении виб-
рации тормоза его можно использовать также для коррекции часто-
ты вращения диска (роль диска 1 может играть кромка вспомога-
тельного диска на оси промежуточного вала).
Генераторы напряжения нестандартной частоты. Источник по-
добного напряжения содержит обычно три основных узла: задаю-
щий генератор, усилитель мощности (УМ), выпрямитель. Источники,
выполненные по общей блок-схеме на рис. 28 в ламповом или тран-
зисторном вариантах, содержат выходной, трансформатор или авто-
трансформатор, а также допускают непосредственное подключение
электродвигателя. Именно эти соображения должны учитываться
при выборе схемы.
Если в распоряжении радиолюбителя имеются двигатель с вы-
сокоомной секционированной обмоткой (220/110 В) и выпрямитель
достаточной мощности — лучше остановиться на ламповом варианте.
При наличии двигателя с обмоткой, рассчитанной для работы при
напряжениях до 50—60 В, целесообразно использовать транзистор-
ный УМ. Ламповые схемы имеют небольшой к. п. д., но могут рабо-
тать с упрощенным выпрямителем без трансформатора, а в ряде
47
случаев и без выходного трансформатора. Транзисторные схемы
требуют выпрямителя достаточной мощности, выходного трансфор-
матора или перемотку двигателя на напряжение 50—60 В, но имеют
значительно больший к. п. д., выделяют меньше тепла.
При использовании электродвигателей и расчете необходимых
мощностей вспомогательных узлов следует учитывать то обстоя-
К лампе или
транзистору
К источнику,
питания (ипкг)
К лампе или
транзистору
Двигатель
(ДАП-Т)
^лит
А втотрансфврматор
К ввуга-
твлю
^пит
•)
Дроссель
к двига-
телю
Ч)
Трансформатор
К двигав
мелю
(любого
типа)
<

Рис. 29. Способы подключения обмоток электродвигателя к выходно-
му трансформатору или автотрансформатору генератора или двух-
тактного усилителя мощности.
а — схема включения двигателя ДАП-1; в, в — схемы с дросселем и авто-
трансформатором; г — схема питания двигателей, обмотки которых не име-
ют гальванической связи с источником.
тельство, что при высоком качестве деталей ЭПУ механическая мощ-
ность на валу двигателя может быть достаточно мала и источник
может быть рассчитан на сравнительно небольшую мощность (2/3
или даже 1/2 электрической мощности двигателя). При этом он бу-
дет перегружаться только в моменты пуска; при нормальной работе
двигателя в приводном механизме с небольшими потерями (режим
близок к холостому ходу) этой уменьшенной мощности будет доста-
точно.
48
Схемы вариантов двухтактных выходных цепей УМ приведены
на рис. 29, а—г. Ввиду того что при хорошей балансировке плеч УМ
постоянная составляющая невелика, двигатель можно подключать
непосредственно к автотрансформатору, дросселю (без конденсато-
ра Сдоп) или прямо в цепь активных элементов. Последний случай
наиболее прост.
/7,7
Рис. 30. Схема непосредственного включения обмоток электродвига-
теля типа ДАП-1 в выходную цепь двухтактного усилителя мощно-
сти на лампах.
Заметим, что индуктивность трансформатора или дросселя вы-
ходной цепи должна быть достаточно большой, так как рабочая
частота может иметь значение около 20—30 Гц. Поэтому следует
увеличить сечение железа и число витков обмоток. Для уменьшения
падения напряжения на обмотке следует несколько увеличить диа-
метр обмоточного провода. Принципиальная схема источника рас-
сматриваемого типа для двигателя ДАГ-1, включающая ламповый
задающий генератор и выпрямитель, подробно описаны в [4].
Аналогичная схема для двигателя КД-3,5 описана в [5].
Более простой вариант схемы питания двигателя типа ДАП-1, в
которой обмотки двигателя включены в анодные цепи ламп, приведе-
на на рис. 30. Схема может не содержать мощного силового транс-
форматора, и для ее питания целесообразно использовать упрощен-
ный выпрямитель (см. ниже). В схеме используются выходные пен-
тоды типа 6П14П, триоды 6Н6П, 6С19П или лампы аналогичных Ти-
тов. Для более мощного генератора следует использовать лампы
6ПЗС, 6Н5С, 6С18С.
Переделка двигателя ДАП-1 сводится к следующему. Отгибает-
ся щечка каркаса катушки со стороны выводов. Концом иглы, при-
соединенной к щупу тестера, находят в слое, близком к слою с име-
ющимся отводом на 127 В, виток, более близкий к середине обмотки.
Концы обмотки соединяют с источником переменного напряжения
6—10 В, а вольтметр подключают поочередно к половинам обмотки.
Выполняют новый отвод, который затем соединяют с зажимом вы-
прямителя. Место отвода изолируют клеем БФ, щечку возвращают
в исходное положение. Подбор рабочих режимов ламп производят,
изменением сопротивления катодного резистора /?к, имеющего раз-
личное сопротивление для разных типов ламп. В анодные цепи ламп
поочередно включают амперметр. Уравнивают токи плеч /а и /#
4—9| 49
В случае значительного разбаланса в катодные цепи включают ре-
зисторы небольшого сопротивления. Незначительного увеличе-
ния мощности достигают повышением анодного напряжения, боль-
шего — заменой ламп на более мощные с одновременным повышением
напряжения^ При налаживании схем подбирают и конденсаторы,
присоединяемые параллельно нагрузке, а также выполняют допол-
нительные отводы от обмотки двигателя. Катодный резистор 7?к рас-
считывается по формуле
d = UcM
К 4/аср ’
где Г7см — напряжение смещения ламп, а 1аСр — их средний рабочий
ток. Примерно такие же схемы с непосредственным включением
электродвигателей в транзисторную цепь используются в новых
Рис. 31. Схема упрощенного выпрямителя для пита-
ния лампового усилителя мощности.
конструкциях ЭПУ с многополюсными низкооборотными электро-
двигателями. В них используются мощные кремниевые транзисторы,
работающие при повышенных напряжениях. При использовании ме-
нее мощных транзисторов с меньшим UK.a следует перематывать об-
мотки двигателя, использовать выходной трансформатор, переходить
к обычным схемам транзисторных усилителей мощности.
Схема упрощенного выпрямителя для приведенного устройства
дана на рис. 31. При напряжении 220 В упрощенный выпрямитель
работает, как обычная выпрямительная схема. При напряжении
127 В схема выпрямителя переключается для работы в режиме уд-
воения. Для того чтобы избавиться от пульсаций и наводок, на вы-
ходе может устанавливаться упрощенный фильтр. Выходное напря-
жение 240 В вполне достаточно для питания ряда типов выходных
ламп в схеме усилителя мощности.
Недостатком подобных упрощенных выпрямителей является
прямая связь с сетью. Для уменьшения его следует выполнять вы-
прямитель на отдельной плате, оба провода от этой платы к УМ и
платы с деталями усилителя мощности необходимо тщательно изо-
лировать.
50
Так как обмотка двигателя (типа ДАП-1) надежно изолирована
от пакета стальных пластин и цепи, связанные с сетью, полностью
автономны, то они не будут мешать работе УНЧ с собственным
трансформатором и выпрямителем. Напряжение к сеточным цепям
ламп УМ следует подводить через небольшой трансформатор, чтобы
исключить связь схемы задающего генератора с сетью. При этом
удается также ослабить нежелательные наводки в цепи возбужде-
ния УМ.
Усилитель мощности на транзисторах имеет ряд преимуществ,
основным из которых является высокое значение к. п. д. В схемах
усилителей мощности следует использовать наиболее современные
мощные кремниевые и германиевые транзисторы или широко распро-
страненные транзисторы типов КТ802, КТ805, П210 (с любыми ин-
дексами). Для того чтобы упростить выпрямитель, желательно по-
вышать напряжение питания, но при этом надо следить за тем, что-
бы напряжения на коллекторах транзисторов не приближались к
предельно допустимым (для современных кремниевых транзисто-
ров — более 100 В).
Схема усилителя мощности, выполненного на транзисторах
П210 или близких к ним по мощности, приведена на рис. 32. Она
рассчитана на получение выходной мощности около 40—50 Вт при
напряжении питания 30—40 В. Нижние частоты рабочего диапазона
(15—16 Гц) зависят ©т индуктивности трансформатора. После под-
бора транзисторов и монтажа всех деталей налаживание проводят
при выключенном напряжении возбуждения. С помощью резисторов
/?3 и /?4 сначала устанавливают токи покоя транзисторов (20—
30 мА), затем проверяют противофазность напряжений, подводимых
к базам. Так как мощность выходного каскада существенно зависит
от напряжения возбуждения, в каскаде предварительного усиления
целесообразно установить более мощный транзистор.
Схема каскада предварительного усиления мощности может
быть заимствована из схем аналогичных каскадов для возбуждения
обычных мощных УНЧ. В некоторых случаях в схеме предоконечно-
го каскада, нагруженного на трансформатор, может использоваться
транзистор такого же типа, что и в каскадах УМ. Так как мощность
всего устройства, а следовательно, и мощность двигателя зависят от
напряжения возбуждения УМ, предоконечный каскад можно запи-
тать повышенным постоянным напряжением. Обычно выходной кас-
кад работает в режиме В или АВ, что способствует повыше-
нию к. п. д.
В предоконечном каскаде можно использовать транзисторы
средней мощности типа П605, П302—П304 и эквивалентные им по
мощности, а также более современные транзисторы с высокими ра-
бочими напряжениями. Трансформатор Tpi должен иметь сечение
сердечника около 4—6 см2. Вначале на катушку этого трансформа-
тора наматываются в два провода вторичные обмотки 3—4 и 5—6
по 120 витков провода ПЭВ 0,47—0,55; затем первичные обмот-
ки— около 500 витков провода ПЭВ 0,35—0,47. Выходной трансфор-
матор имеет обычную конструкцию. Его мощность зависит от мощ-
ности двигателя и может достигать 50—60 Вт. Для более тщатель-
ного согласования трансформатора с транзисторными каскадами
усилителя от первичной обмотки лучше выполнить несколько сим-
метричных по отношению к среднему витку выводов. При налажива-
нии схемы с помощью этих отводов подбирают такой режим, при ко-
тором на коллекторах транзисторов не будет чрезмерно высокого
4*
51
напряжения, а мощность на выходе вполне достаточна для двига-
теля. Выпрямитель рассчитывается на мощность около 60—80 Вт,
его фильтр выполняют упрощенным.
При конструировании транзисторного усилителя мощности для
питания двигателя следует обратить внимание на охлаждение тран-
зисторов оконечного каскада, причем не только на форму и размер
Рнс. 32. Схема выходного каскада усилителя мощности на транзис-
торах (пунктиром показано непосредственное подключение обмоток
электродвигателя к выходному автотрансформатору или включение
через конденсатор большой емкости Сдоп).
охлаждающих пластин, но также и на улучшение контакта тран-
зистора с пластинами. Для этой цели лучше использовать радиато-
ры, имеющие возможно больший контакт с корпусом транзистора.
Форма охлаждающих пластин может быть любой. Она зависит от
взаимного расположения соседних деталей. На транзистор плотно
надевается несколько точно подходящих по диаметру шайб, череду-
ющихся с металлическими пластинами, центральные отверстия ко-
торых должны быть близки диаметру корпуса транзистора.
В предлагаемом устройстве можно исключить выходной транс-
форматор (см. рис. 30)' и заменить его дросселем. Так как мощные
(«высоковольтные») транзисторы достаточно дефицитны, от общей
52
обмотки двигателя можно сделать дополнительные отводы, что
уменьшит переменные напряжения, подаваемые к транзисторным
устройствам. В таких каскадах можно использовать мощные герма-
ниевые транзисторы с меньшим коллекторным напряжением. Не-
сколько более трудоемок способ с полной перемоткой катушки дви-
гателя проводом увеличенного сечения, но с его помощью можно
согласовывать двигатель со многими
Недостатком описываемых
устройств на транзисторах явля-
ется необходимость в достаточно
мощном выпрямителе, который
может работать с упрощенным
фильтром. Если к такому выпря-
мителю подключен и УНЧ элек-
трофона, необходимо применять
второй, более совершенный фильтр.
Схема транзисторного генератора
для питания двигателя описана
в [6].
Наиболее просты схемы гене-
раторов с управляемыми диодами.
В схеме на рис. 33 можно исполь-
зовать практически любые типы
таких диодов с буквенными ин-
дексами от Е, Ж до Л и М. Если
используются диоды с небольши-
ми обратными напряжениями,
следует применять отводы от об-
моток электродвигателей, авто-
трансформаторные схемы (на рис.
33 показано пунктиром). Диоды
с обратными напряжениями выше
100 В можно включать непосред-
ственно. Напряжения включения
(около 10 В) получают от вспо-
могательного трансформатора со
средней точкой, выполненного на
типами транзисторов.
Рис. 33. Принципиальная
схема оконечного каскада
генератора питающего на-
пряжения на управляемых
диодах.
основе выходного трансформатора
с сечением 3,5—4 см2, взятого от
устаревшего приемника или трансляционного громкоговорителя. Лег-
ко видеть, что такой трансформатор обеспечивает одновременно и
инвертирование напряжений цепей управления диодами.
Для формирования управляющих напряжений в цепи управле-
ния включаются обычные диоды. Каскады предварительного усиле-
ния мощности сигналов управления для транзисторных устройств
регулирования частоты вращения двигателей подобны каскадам
предмощного усиления УНЧ. Задающие генераторы (ЗГ) следует
выполнять на транзисторах. Наиболее просты имеющиеся в продаже
схемы ЗГ на блоках-переходниках типа УП-2-1. Изменение рабочей
частоты производится переключателем, изменяющим емкость кон-
денсаторов /?С-цепи, а подстройка этой частоты в некоторых преде-
лах осуществляется с помощью незначительного изменения сопро-
тивления резисторов, предусмотренных по схеме блока. Этой под-
стройкой можно изменять частоту вращения диска и при оконча-
тельной настройке ЭПУ по стробоскопическому диску, и при коррек-
ции сигнала при воспроизведении.
53
При налаживании рассматриваемых схем (рис. 33) следует об-
ратить внимание на подбор емкости конденсатора Су который про-
изводят после выбора точки отвода от первичной обмотки (в слу-
чае использования автотрансформатора). Подбор производится по
минимуму нагрева двигателя при обеспечении им заданной мощно-
сти. Даже тщательное выполнение и налаживание устройства зани-
мают меньше времени, чем изготовление ряда точных деталей для
механических узлов приводного механизма, обеспечивающих полу-
чение заданного передаточного отношения при питании электродви-
гателя от сети. Изменение частоты вращения двигателя в сочетании
> 220 В
Рис. 34. Схема устройства для деления частоты напряжений сети.
Детали, требующие тщательного подбора, отмечены звездочками.
с использованием промежуточного вала или с методом изменения
числа полюсов электродвигателя позволяет согласовать работу прак-
тически любых типов электродвигателей с механизмами, детали ко-
торых имеют произвольные размеры.
Снижение частоты питающего напряжения является одним из
простых методов снижения частоты вращения вала двигателя. Схе-
ма на динисторе, включенная последовательно с двигателем и осу-
ществляющая деление частоты на три, приведена на рис. 34. Схема
задерживает по отношению к началу периода напряжения сети
включение управляемого диода (тиристора), через который проходит
ток питания двигателя. Когда время задержки больше длительно-
сти периода, тиристор включается каждый третий период, при этом
эффективное значение напряжения, подводимое к нагрузке (двига-
телю), и частота этого напряжения становятся втрое меньше, неже-
ли у сетевого напряжения. Задержка создается /?С-цепочкой через
резистор /?4, которой заряжается конденсатор С4> разряжающийся
через динистор Да. Напряжение пробоя динистора превышает напря-
жение включения тиристора, поэтому в цепь управляющего электро-
да тиристора включается делитель напряжения на резисторах, со-
противление которых зависит от параметров динистора и тиристора.
54
При налаживании схемы деления следует сначала тщательна
проверить работоспособность всех деталей, установить напряжения
срабатывания динистора и тиристора, подобрать конденсатор С4 с
тем, чтобы сопротивление Rt не было слишком большим и его не-
стабильность не влияла на работу устройства. При регулировке
вместо двигателя включают лампу на 220 В, 60 Вт. Когда резистор
Rt выведен, лампа должна гореть, а при постепенном вводе резисто-
ра ток через лампу уменьшается, изменяется яркость горения.
Второе увеличение яркости горения лампы соответствует необходи-
мому делению частоты. Лампу заменяют двигателем t/раб НО-
127 В, подстраивают схему с помощью вольтметра, параллельно сое-
диненного с двигателем. Желательно выбирать двигатель с возмож-
но большей индуктивностью (типа АД или КД), так как на понижен-
ной частоте сопротивление нагрузки должно увеличиваться. Емкость
конденсатора в цепи одной из обмоток двигателя необходимо уве-
личить примерно в три раза, а параллельно двигателю для частич-
ной фильтрации гармоник включить конденсатор, подобрав его ем-
кость. Замена динистора аналогами описана в [5].
Серьезным недостатком описанной схемы являются ее относи-
тельно малая стабильность, необходимость тщательного налажива-
ния, использования деталей самого высокого качества. В особен-
ности это относится к управляемому диоду и динистору. Работа
схемы зависит от стабильности напряжения и частоты питающей
сети, индуктивности двигателя. Чем больше индуктивность двига-
теля, тем выше сопротивление нагрузки для источника, которым
является рассматриваемая схема. Поэтому на выбор двигателя для
работы в подобной схеме следует обратить серьезное внимание,
хотя опубликованные описания схемы и предполагают использова-
ние в ней дешевых малогабаритных двигателей (типа ЭДГ) с отно-
сительно небольшой индуктивностью обмоток. Для улучшения ра-
боты схемы параллельно нагрузке можно подключить подстроечный
конденсатор в виде изменяемого набора конденсаторов постоян-
ной емкости, рассчитанных на работу при напряжении не менее се-
тевого или даже с удвоенным напряжением сети.
Преимуществом схемы является ее простота. Поэтому даже
если опыты со схемой не окажутся удачными (из-за дефекта наибо-
лее ответственных деталей) и двигатель будет работать неустойчи-
во или не будет развивать достаточной мощности, от нее не стоит
отказываться полностью. Если выяснено, что деление частоты сети
позволит выполнить приводной механизм диска с небольшими за-
тратами труда, указанную схему можно использовать для создания
исходного напряжения для транзисторного усилителя мощности.
В таком случае работа самой схемы деления может оказаться более
стабильной, так как нагрузкой ее будет служить трансформа-
тор для противофазного питания цепей баз мощных транзи-
сторов.
Индуктивность первичной обмотки трансформатора легко увели-
чить, поэтому его входную цепь можно настроить конденсатором
на необходимую частоту, что значительно повысит фильтрацию вы-
ходного напряжения схемы деления. Выполнение же усилителя
мощности на транзисторах относительно несложно.
Определенный интерес для питания электродвигателей привод-
ных механизмов представляют преобразователи напряжения на
транзисторах, прямым назначением которых является питание тран-
зисторных цепей от источников постоянного тока. Работают они в
55
режиме автогенераторов или генераторов с внешним возбуждением.
В последнем случае такие схемы близки к рассмотренным.
Наиболее интересны генераторы низких частот. На рис. 35 при-
ведена схема преобразователя для питания двигателя ДАП-1 (ти-
повая обмотка содержит 4000 витков ПЭЛ 0,18), питающегося от
сети 220 В. Задающий генератор схемы выполнен на транзисторах
типа МП39 и диодах типа Д-9. Переходный трансформатор Tpt —
на базе обычного выходного трансформатора от устаревшего лам-
пового приемника, его данные примерно соответствуют данным
трансформатора Tpi в схеме на рис. 32. Сечение провода вторичных
Рис. 35. Схема преобразователя на транзисторах для питания дви-
гателей типа ДАП-1.
обмоток можно несколько уменьшить, так как мощность возбуж-
дения транзисторов невелика, особенно в случае использования
только двух выходных транзисторов. Резисторы, изменяющие по-
стоянную времени цепи конденсаторов, можно выполнить сдвоен-
ными. При этом ручка потенциометра будет устанавливать часто-
ту генерации устройства и одновременно частоту напряжения, под-
водимого к двигателю. Как и в случае, описанном выше, при точ-
ной настройке схемы постоянная составляющая в цепи выхода
невелика, и трансформатор Тр2 можно заменить дросселем с отводом
от середины первичной обмотки (показано пунктиром). Поскольку
через обмотку пойдет только ток питания транзисторов, сечение
провода первичной обмотки может быть не очень большим.
При необходимости увеличения мощности устройства необхо-
димо использовать более мощные транзисторы или увеличить число
56
транзисторов: соединить по два транзистора в каждом из плеч парал-
лельно (показано пунктиром). Схема питается от обычного выпря-
мителя мощностью 50—60 Вт. Конденсаторы С; и С2 при снижении
частоты должны быть заменены на конденсаторы емкостью 4 мкФ.
Резисторы /?1—Rt и /?2—/?з следует подобрать при настройке для
получения необходимой частоты генерации. При параллельном сое-
динении транзисторов в их эмиттерные цепи включают проволоч-
ные резисторы небольшого сопротивления.
Коррекция подмагничиванием. Несмотря на универсальность
описанного выше способа согласования двигателей с приводными
а — схема соединений; б — зависимость частоты вращения электродвигателя
типа ЭДГ-4 от сопротивления резисторов дополнительной цепи.
механизмами, даже в случае применения промежуточного вала или
ролика, механические работы неизбежны, хотя и в значительно
меньшем объеме, нежели при согласовании деталей непосредствен-
ной передачи. Тщательно проведенный расчет и выбор диаметров
шкивов промежуточного вала или промежуточного ролика не га-
рантируют исключения ошибок: влияния неучтенного при расчете
отклонения размеров, коэффициента скольжения и т. д. По этим
причинам расчетное и практически достигнутое число оборотов дис-
ка будет отличаться на несколько процентов. Даже 1,5—2% ошиб-
ки при проигрывании грампластинок скажутся на изменении темб-
ра звучания, верности воспроизведения.
Коррекция частоты вращения вала электродвигателя или числа
его оборотов может производиться для конденсаторных однофаз-
ных двигателей по схеме, приведенной на рис. 36, а. Принцип дейст-
вия схемы основан на пропускании постоянного тока через обмот-
ки двигателя. Двигатели типа ЭДГ при таком подмагничивании
изменяют обороты до 2%.
Чем больше напряжение на конденсаторе Ci или чем ниже со-
противление резисторов /?2 и Rs, включенных во вспомогательную
цепь, тем меньше число оборотов электродвигателя. Зависимость
частоты вращения двигателя в единицу времени от сопротивления
резисторов дополнительной цепи, создающей ток подмагничивания
статора, приведена на рис. 36, б. Как видно из графика, коррекция
происходит в районе чисел оборотов, близких к оборотам холостого
хода, поэтому степень коррекции подсчитывается сравнением обо-
57
ротов, полученных после подмагничивания, с оборотами холостого
хода, вблизи значения которых происходит работа двигателей при
небольшой нагрузке в ЭПУ. Чем меньше степень коррекции, тем вы-
ше стабильность числа оборотов приводного механизма, поэтому
глубокая коррекция нецелесообразна.
Контроль частоты вращения диска и ее стабильности произво-
дятся после налаживания приводного механизма при помощи стро-
боскопических дисков. На диск ЭПУ устанавливается грампластин-
ка, создается нормальная рабочая нагрузка. Стробоскопический
диск копируется фотоспособом со страницы журнала или брошю-
ры и наклеивается на картон [24]. К некоторым образцам ЭПУ та-
кие диски прилагались. Диск освещается маломощной фотовспышкой,
лампой дневного света или неоновой лампочкой. Для частоты вра-
щения ЗЗ’/з такой диск обычно имеет три кольца с 182, 180 и
177 штрихами. Если при освещении вращающегося диска неоно-
вой лампой среднее кольцо кажется неподвижным, то скорость рав-
на номинальной. При неподвижности внутреннего кольца она мень-
ше на 1,1%, а при неподвижности внешнего — больше на 1,7%. При
совпадении р^оротов с необходимыми внутреннее и внешнее кольца
медленно вращаются в противоположные стороны относительно не-
подвижного среднего кольца. При внимательном наблюдении за
характером вращения колец (особенно в ЭПУ с недостаточно тща-
тельно выполненным приводным механизмом) легко обнаружива-
ются незначительные рывки колец. Подсчитав периодичность этих
рывков, можно определить источник детонации и оценить нестабиль-
ность работы приводного механизма. Обычно эту нестабильность
вызывает эксцентриситет одной из канавок промежуточного вали-
ка (при большой частоте рывков) или канавки на самом диске (при
незначительной частоте рывков, совпадающей с частотой вращения
грампластинки).
В ЭПУ высокого класса устройство проверки частоты враще-
ния встраивают в приводной механизм, а регулировку частоты вра-
щения проводят с помощью устройств коррекции числа оборотов
двигателя. С этой целью штрихи наносят на край диска, маховик,
а лампочку освещения встраивают под панелью ЭПУ. Эта работа
достаточно трудоемка, поэтому можно для рассматриваемых нами
конструкций обойтись отдельным диском, а проверку частоты вра-
щения производить по мере надобности. Заметим, что в тщатель-
но выполненных приводах из точных деталей детонация может вы-
зываться плохо калиброванными по толщине, слабо натянутыми,
засаленными- или недостаточно гибкими пассиками. Пассики следует
периодически тщательно очищать, а иногда слегка смачивать раство-
ром канифоли в спирте.
Пути уменьшения габаритов
механической части электрофона
Размеры механической части электрофона (панели ЭПУ) зави-
сят от компоновки узлов всего устройства. Если оно выполнено 9
виде отдельных устанавливаемых друг над другом блоков (радиола
«Виктория-003»), размер панели может быть примерно равен раз-
меру усилительно-коммутационного устройства. В данном случае
проблема снижения высоты панели не возникает. Она встает при
оформлении электрофона в виде колонок со встроенными УНЧ и
58
выпрямителем и отдельной плоской панелью с приводным меха-
низмом и диском (по типу радиолы «Эстония-006-стерео»). В пос-
леднем случае использование в приводном механизме электродви-
гателей типа ДВА или ДВС, а также меньших по высоте двигате-
лей типов АД и КД невозможно. Не менее важно при этом и умень-
шение длины оси диска. Сразу заметим, что чем меньше высота этой
оси, тем труднее обеспечить малые биения кромки диска при работе.
Существует несколько путей уменьшения высоты приводного
механизма: увеличение диаметра оси диска с подшипником сколь-
жения, использование неподвижной оси и применение опорных роли-
ковых или шариковых подшипников увеличенного диаметра в ка-
честве опоры диска. Первый путь для нас не приемлем, так как вы-
зывает увеличение потерь.
Рассмотрим использование неподвижной оси. При наличии точ-
ного подшипника небольшой высоты, например типа 7000106, узел
оси может быть выполнен следующим образом. Ось изготавливает-
ся с утолщением вблизи опоры (до диаметра 30 мм), к диску на
болтах, проходящих через фланец, прикрепляется втулка с внутрен-
ним диаметром 55 мм. Она тщательно центрируется. В нижний ко-
нец втулки запрессовывается подшипник, внутреннее кольцо кото-
рого сопрягается е осью. Если конец оси углубить в диск или частич-
но ввести в полую ось, как показано на рис. 12, то общая длина оси
может составить 50—60 мм. При такой длине неподвижной оси мо-
жет быть обеспечено достаточно надежное исключение качаний
плоскости диска.
В этой конструкции оси общая высота панели будет лимитиро-
ваться преимущественно высотой двигателей (может составлять
менее 80-60 мм). Для уменьшения высоты панели следует исполь-
зовать двигатели с меньшей высотой, например, типа ЭДГ, а иног-
да и соединять параллельно два двигателя небольшой мощности
(с меньшими габаритными размерами). Совместная работа двух
двигателей возможна при установке их под диском так, что кон-
цы их валов через ролики или непосредственно при помощи обре-
зиненных насадок взаимодействуют с внутренней частью обода диска.
Определенных преимуществ можно достичь при горизонтальном
положении валов электродвигателей. Двигатели должны быть уста-
новлены так, чтобы их масляные каналы располагались вертикаль-
но и при смазке масло попадало в подшипники через отверстия в
панели ЭПУ.
Возможен и другой вариант компоновки. Он используется при
конструировании переносных портативных магнитофонов. В диске
выполняется узкая кольцевая канавка, в которую вклеивается круг-
лый пассик или в вертикальном положении плоский пассик увели-
ченной толщины. Этот пассик своей боковой стороной непосредст-
венно опирается на вал двигателя, находящегося в горизонтальном
положении.
Для разгрузки подшипника вала электродвигателя конец вала
следует установить на брусок из фторопласта или снабдить под-
шипником скольжения. Вал электродвигателя может быть снабжен
роликом, соединенным с ним жестко. В таком случае положения
электродвигателя и ролика связаны с частотой вращения диска.
Частоту вращения диска можно изменять, сдвигая электродвига-
тель вдоль его оси. Описанный способ не может использоваться
для электродвигателя увеличенных размеров. Для устранения это-
го недостатка электродвигатель связывают с осью ролика пасси-
59
ком, что дает возможность опустить электродвигатель ниже, под
диск.
Подобная конструкция схематически показана на рис. 37. Диск
1 с уширенной нижней кромкой устанавливается на оси в подшип-
нике 2 и связывается с роликом 3, укрепленным на тонкой оси в
подшипниках 4, перемещаемой вместе с двигателем по линии
А—А толкателем (не показан) — корректором частоты вращения.
Двигатель М2 опущен под диск (на уровень линии Б—Б) и связан
с осью ролика 3 (пассиком). Со стороны противоположной кромки
диск может поддерживаться другим роликом 6 в подпружиненной
Рис. 37. Схема расположения деталей приводного механизма с го-
ризонтальным расположением электродвигателя.
Mt — электродвигатель, непосредственно соединенный с передаточным роли-
ком; Мг — электродвигатель увеличенных размеров (опущен под панель ЭПУ).
каретке 5 с установленной в подшипниках 4 осью, аналогичной оси
левого ролика 3. Правый ролик может не перемещаться по кромке
диска, а занимать некоторое среднее положение. Каретки 5 шар-
нирно прикрепляются к опорам.
При небольшой высоте подшипника оси и малом диаметре кор-
пуса электродвигателя (например, при использовании электродви-
гателей типа ЗДПРС и подобных им) общая высота электрофона
может быть небольшой. Непосредственная связь затрудняет борьбу
с вибрациями, поэтому к двигателям в подобных конструкциях
предъявляют повышенные требования. В том случае, когда ось дис-
ка не может иметь большую длину, целесообразно полностью изме-
нить конструкцию опорного узла и применить в качестве опоры
диска шариковый подшипник увеличенных размеров.
Вид такой опоры приведен на рис. 38. Диск 1 устанавливается
с помощью переходного кольца 2 (увеличено) на верхнем кольце
шарикового или роликового подшипника 3. С помощью круглой про-
кладки или кольца 4 (увеличено) подшипник 3 устанавливается на
опоре 5; В качестве такой опоры может служить пластина, при-
крепленная к нижней поверхности панели ЭПУ 6 (показана пункти-
ром) в том случае, когда она выполнена из дерева. При этом под-
60
шипиик утапливается в панель. Для уменьшения шума, создавае-
мого подшипником прн вращении, его можно установить в поддо-
не— чашке 7, наполненной маслом (лучше невысыхающим: силико-
новым, минеральным). Для исключения замасливания пассика под-
шипник снабжают дополнительными защитными кольцами из пласт^
массы.
Описанная конструкция одновременно может быть использована
и как редуктор, особенно в случае относительно небольшой массы
диска, при подшипнике значительных размеров (большого диаметра
с малой высотой колец). Для выполнения редуктора внутреннее
кольцо устанавливают на опору, вращение придают внешнему коль-
1’ис. 38. Схема расположения деталей узла опоры диска без оси.
Л—Л — места крепления пластины неподвижной опоры к панели; Б—Б — мес-
та пинтоп крепления.
цу. Кольцо 2 следует уменьшить по диаметру с тем, чтобы оно опи-
ралось на сепаратор подшипника и служило опорой для диска.Для.
более равномерного распределения давления между кольцом 2 и се-;
паратором можно проложить свинцовую прокладку. Диск удобно
размещать на сепараторах конических роликовых подшипников.
У некоторых типов таких подшипников сепаратор выступает над коль-
цами и может служить непосредственной опорой для диска. В уши-
ренных сепараторах мощных подшипников можно выполнить отвер:
стия для крепления диска.
Существуют различные варианты использования такого редук-
тора. При подводе вращающего усилия к внутреннему кольцу до-
стигается изменение передаточного числа. При передаче вращения
на внутреннее кольцо внешнее устанавливается на опору. При этом
также достигается значительное замедление частоты вращения се-
паратора и диска.
Использование прижимных роликов в ряде случаев позволяет
уменьшить высоту механизма передачи, так как ось электродвига-
теля при наличии ролика может выступать над промежуточной па-
нелью ЭПУ. Лучшей формой является форма прижимного ролика
для ведущего вала магнитофонов с двухрядным точным шарикопод-
шипником. Высоту ролика следует увеличивать до 15—20 мм и бо-
лее (вплоть до ширины кромки диска), а на поверхности ролика
выполнять кольцевые канавки для облегчения процесса деформа-
ции верхнего слоя резины и повышения сцепления. Следует исполь-
зовать для ролика мягкую резину, мало изменяющуюся при ста-
рении.
Корпус, плата. Корпус упрощенного электрофона Выполняют в
виде плоского ящика из четырех фанерных полос толщиной 8—
12 мм или деревянных пластин толщиной 15—12 мм. Их окрашивают
61
или полируют, либо обтягивают декоративной пленкой, пластиком,
искусственной кожей [9]. Пластины тщательно склеивают или скреп-
ляют внутри уголками из алюминия. Отделываются или оклеиваются
и торцы пластин, а также их внутренние части на глубину 10—
15 мм. К нижним частям стенок прикрепляют металлические уголки,
на которые накладывается дно. Уголки и дно рассверливают для
улучшения вентиляции. В горизонтально расположенных полках
уголков выполняют отверстия для войлочных амортизаторов (типа
ружейных пыжей). Уголки и амортизаторы укрепляют так, чтобы
стенки ящика возвышались над опорой на 8—10 мм (см. рис. 24, а).
После склеивания торцы боковых стенок «затирают» на листе наж-
дачной бумаги, прикрепленной к большой ровной плите. На боковых
внутренних стенках укрепляют рейки для размещения промежуточ-
ной панели — опоры для узла диска или двигателя. Подшипник оси
диска может крепиться к основной панели. Последняя выполняется
из листа алюминия толщиной 5—6 мм. После рассверливания всех
отверстий панель можно обработать мелкой шкуркой и протравить
(вне помещения) раствором хлорного железа или соляной кислотой
с добавкой медного купороса и серной кислоты (3—5%). После об-
работки она окрасится в серый цвет.
В правой части корпуса размещают панель-опору для тонарма
(см. рис 24, а, б). Ее массу можно увеличить путем прикрепления
к внутренней поверхности свинцовых брусков, стальных пластин.
Между вспомогательной панелью тонарма и платой следует размес-
тить войлочную прокладку, как и в случае крепления узла-опоры
диска. Промежуточную панель можно также установить на прок-
ладке.
Следует избегать крепления пружинами основной панели к
корпусу, так как значительные смещения ее относительно тонарма
могут привести к детонации и даже к соскальзыванию иглы. Ящик
снабжают массивным дном или выполняют дно в виде засыпаемого
песком поддона (для увеличения массы). Подобная конструкция
уже рассматривалась выше (см. рис. 20).
Упрощенный корпус выполняют из четырех склеенных по углам
брусков пенопласта, боковые части которых оклеены декоративной
пленкой. На подготовленную «рамку» сверху накладывают панель
с узлом диска. В случае необходимости в нижней части брусков
делают пазы для установки дна. Такой корпус может устанавливать-
ся на стол (опору) без дополнительных амортизаторов (войлочных
прокладок).
При выполнении основных механических узлов ЭПУ следует
придерживаться следующих правил.
1. Максимально использовать готовые узлы и детали. Возникаю-
щие при согласовании узлов трудности устранять по возможности
подгонкой размеров одной детали или изменением частоты вращения
электродвигателя.
2,- Стараться применять детали повышенной точности. Обращать
серьезное внимание на подшипники. Стремиться к уменьшению люф-
тов, следить за уменьшением радиальной нагрузки на небольшие
подшипники скольжения, разгружать оси небольших диаметров,
улучшать смазку узлов.
3. Всеми мерами снижать шумы и вибрации в узле электродви-
гателя и приводном механизме. Стараться подобрать электродвига-
тель и режим его работы так, чтобы шум был минимальным. Не
перегружать электродвигатель. По возможности снижать трение в
62
узлах нагрузки. Применять более низкооборотные и менее мощные
электродвигатели с жесткой характеристикой. Снижать напряжение
питания более мощных двигателей. Увеличивать массу узла двига-
теля, жестко скреплять «утяжелитель» с корпусом двигателя.
4. При использовании высокооборотных электродвигателей при-
менять диски увеличенной массы (на более массивной оси), а также
промежуточный вал с собственным маховиком. Стараться утяжелить
и «мягко» подвесить узел электродвигателя или создать для него от-
дельную массивную опору.
5. Избегать крепления всех узлов к общей панели. Для тонарма
создавать на общей панели собственную «опору», увеличивать ее
массу. Основную панель с диском не подвешивать на пружинах.
Устанавливать на ней узел оси диска на эластичной прокладке. Па-
нель с диском крепить к корпусу также с помощью прокладки.
6. Избегать применения «силовых» прижимных роликов у диска
(совместно с переключателем). Использовать в приводном механизме
пассики: для диска — плоские или круглые, для связи узла электро-
двигателя с тонкой осью г промежуточным валом — плоские. В слу-
чае использования роликов — применять широкие и мягкие (выпол-
нив на них канавки).
7. Использовать более эластичные (желательно менее растяги-
вающиеся) строго калиброванные пассики, при использовании осей
малого диаметра — плоские, уширенные. Уменьшать натяжение пас-
сиков даже ценой увеличения их числа, ослаблять их натяжение при
хранении.
8. При окончательном налаживании приводного механизма «до-
водить» размеры шкивов и канавок на их собственных осях, снимая
излишки металла на выступах канавок для уменьшения биений.
Узел тонарма
Узел тонарма можно условно отнести к механическим узлам
электрофона. Тонарм несет головку-звукосниматель, которая сопря-
гается с усилительным трактом (УНЧ). При практическом выполне-
нии узла тонарма радиолюбитель сталкивается прежде всего с меха-
ническими работами. Тонарм необходимо установить на опоре, как
правило, собственной, автономной, и изготовить сложные узлы пово-
рота. При конструировании необходимо принять во внимание тре-
бования, которые учитывают ряд параметров самой грампластинки.
Современная грампластинка обусловливает требования к тонар-
му, поэтому желательно проектировать электрофон в расчете на
использование грампластинок одного размера. В этом случае иска-
жения, возникающие из-за несоответствия тонарма размеру пластин-
ки, значительно ослабляются, а искажения при воспроизведении зву-
ка с пластинок других размеров будут относительно малы. Основным
типом современных грампластинок становятся стереопластинки диа-
метром 300 мм. Они изготавливаются из синтетической смолы и
обладают массой около 135 г.
Форма поперечного сечения современной грампластинки такова,
что ее бортик и зона этикетки несколько приподняты над канавками
с записью. Такой профиль способствует защите канавок с записью
от повреждений и снижает коробление грампластинки. В начале за-
писи диаметр канавки не более 288 мм (238 мм — для грампластинок
с диаметром 250 мм), в конце записи — не менее 120 мм. Диаметр
63
кольцевой канавки в центральной зоне грампластинки составляет
107 мм. Ширина канавок — около 50 мкм. Шаг записи — перемен-
ный.
На современных долгоиграющих грампластинках записываются
обычно звуки с частотами в интервале от 25—30 Гц до 15—16 кГц
и более. Для стереопластинок этот диапазон расширяется. Грампла-
стинки высокого качества могут содержать запись отдельных звуков
частотой выше 15—16 кГц, а специальные измерительные грампла-
стинки содержат канавки с записями чистых тонов от ,20 Гц до
20 кГц (при заранее установленных и значительно отличающихся
уровнях записи). Обычно неравномерность уровня записи невелика,
около ±2 дБ, а коэффициент нелинейных искажений менее 1,5%. Со-
отношение сигнал/шум у долгоиграющих грампластинок не менее
51—53 дБ, у лучших образцов — не менее 55 дБ. Коэффициент де-
тонации записывающего устройства обычно не превышает 0,03%.
Грампластинки штампуются с высокой точностью.. Эксцентриситет
центрального отверстия не более 0,2 мм, его диаметр составляет
7,24 мм [2, 3, 7].
Заметим, что при проигрывании некоторых грампластинок даже
на очень ровном диске головки звукоснимателей испытывают зна-
чительные колебания по вертикали. Причина этого нежелательного
явления — коробление пластинок. Обычно коробление вызывается не-
правильным хранением. Пластинки следует хранить в вертикальном
положении в коробках, заполненных полностью или содержащих кар-
тонные заполнители.
Динамический диапазон современных записей оценивается при-
мерно в 35—40 дБ ввиду того, что слабые звуки должны перекрывать
шум на 10—15 дБ. По современным требованиям к воспроизводящей
аппаратуре уровень шума центральной немой канавки после 50 про-
игрываний должен возрастать примерно на 2 дБ. Так после 50 прои-
грываний грампластинки сферической иглой (радиус закругления
17,5 мкм) при приведенной массе 1,5 г износ пластинки менее заме-
тен, нежели при одном проигрывании той же иглой при приведенной
массе 5 г. Увеличение прижимной силы от 0,04 до 0,07 Н сокращает
срок службы пластинки вдвое и ведет к усиленному износу, иглы.
Заметим, что сравнительно недавно прижимная сила около 0,07 Н
считалась весьма небольшой.
По указанным причинам современные электрофоны высокого
класса работают с головками, допускающими проигрывание с при-
жимными силами от 0,015 до 0,010 Н, что соответствует приведенной
массе от 1,5 до 1 г. Использование пьезоэлектрических головок, име-
ющих малую гибкость, принципиально не позволяет значительно
уменьшить приведенную массу. У лучших образцов магнитных и фо-
тоголовок инерционность подвижной системы очень мала (большая
гибкость). Для них приведенную массу можно снизить до 1— 0,75 г,
что позволяет значительно улучшить воспроизведение высших ча-
стот. Чрезмерное уменьшение прижимной силы в системах с пьезого-
ловками ухудшает удерживание иглы на звуковой канавке. Поэтому
для каждого случая нужно определить минимальную прижимную
силу и увеличить ее при налаживании узла тонарма примерно
вдвое [1]. . . . .
При проигрывании игла стремится к внутренней стенке канавки
из-за возникающей скатывающей силы, направленной к центру пла-
стинки. Эта сила нарушает контакт иглы с другой стенкой канавки,
ухудшает воспроизведение стереозаписей. Для компенсации скаты-
64
вающей силы можно использовать небольшую пружину, прикреплен-
ную к опоре и тонарму и создающую момент силы противоположно-
го направления. Но есть и более простое решение: использовать для
компенсации грузик, прикрепленный к тонарму нитью, перекинутой
через опору, причем нить должна быть перпендикулярной продольной
оси тонарма. Так как для тонарма с головкой, имеющей сферическую
иглу и используемой при приведенной массе около 2 г, скатывающая
сила около 0,0025 Н, а точка приложения силы, противоположной
скатывающей, находится на расстоянии 0,1 длины тонарма (вблизи
узла поворота в горизонтальной плоскости), то массу грузика.необ-
ходимо увеличить. Для этого случая она равна 2,5 г. Приведенную
массу грузика для других условий можно рассчитать по формулам,
приведенным в [1, 2]. Вместо изменения массы можно изменять точ-
ку крепления нити к тонарму.
Устройство для компенсации скатывающей силы успешно рабо-
тает только тогда, когда трение в подшипнике узла горизонтального
поворота тонарма мало, примерно на порядок ниже усилия компен-
сации. По этой причине даже небольшое засорение точного подшип-
ника оси поворота тонарма пылинками, попадающими в него из
воздуха, может нарушить компенсацию и вызвать увеличение иска-
жений. Для предохранения подшипника от пыли необходимо поме-
стить его в стакан (отрезок трубы), на верхний край которого в ме-
сте прохода оси помещают шайбу из тонкой пленки фторопласта так,
чтобы она легко надевалась на ось и закреплялась на торце стакана.
Вторую шайбу следует закрепить на подшипнике. Причем она не
должна задевать шарики и ось.
Тонарм должен быть жестким и достаточно массивным, особенно
для случая использования пьезоэлектрических головок с небольшой
гибкостью. С этой целью его выполняют в виде алюминиевой или
титановой тонкостенной трубки или короба. Тонарм балансируется в
горизонтальной и вертикальной плоскостях. По возможности он не
должен иметь собственных механических резонансов в пределах ра-
бочего диапазона частот.
Действующая масса тонарма определяет частоту низкочастотно-
го резонанса узла звукоснимателя. Если головка с частью тонарма
имеет недостаточно большую действующую массу (в вертикальном
направлении), резонанс звукоснимателя может переместиться в об-
ласть воспроизводимых звуковых частот. При этом качество вос-
произведений ухудшается. При использовании пьезоэлектрической го-
ловки с гибкостью 1 -10~3 м/Н действующая масса тонарма должна
составлять более 100 г. При использовании магнитных головок дей-
ствующую массу можно уменьшить, так как они имеют повышенную
гибкость. При использовании самостоятельно выполняемых емкост-
ных звукоснимателей с высокой гибкостью масса головки может быть
сравнительно небольшой, а тонарм — облегченным. Желательно
иметь возможность изменения угла между осью головки звукоснима-
теля и прямой, соединяющей конец иглы с центром оси поворота то-
нарма, для точной установки угла коррекции, а также возможность
регулировки наклона иглы по отношению стенок звуковой канавки.
Современный тонарм — достаточно сложное устройство, собран-
ное подчас из 40—50 деталей, многие из которых изготовлены с вы-
сокой точностью (оси, подшипники, детали для балансировки).
К узлам повышенной точности нельзя снижать требования даже
при конструировании упрощенных электрофонов. Дефекты в работе
движущего механизма нельзя компенсировать схемными методами.
5—91 65
Многие дефекты в работе тонарма неустранимы с помощью других
узлов.
Для конкретного размера грампластинок известны оптимальные
размеры тонарма, величины выноса иглы за центр грампластинки.
Воспользуемся стандартной длиной тонарма (230 мм), предназначен-
ного для воспроизведения выбранных нами грампластинок диамет-
ром 300 мм. Стандартная установочная база (расстояние между
Центром диска и осью поворота тонарма) —213 мм. Иногда эти раз-
меры принимают равными соответственно 231 и 215 мм. Заметим, что
удлинение тонарма позволяет снизить требования к точности деталей
узла пбёорбта тонарма, так как меньшие силы, приложенные к игле,
вызывают ПОявленйе больших моментов сил в узле поворота.
Головка обычнб поворачивается на угол коррекции 24°, измеряе-
мый между прямой, соединяющей ось тонарма с концом иглы, и ли-
нией продольной оси головки в Горизонтальной плоскости. Для вто-
рого случая принимают угол равным 22°40'. При таких размерах
конец иглы выносится за центр диска на 17 и 16 мм для первого и
второго случая соответственно. При этом максимальные нелинейные
искажения, вызванные несоответствием условий записи и воспроизве-
дения грампластинки, не превышают 0,9%.
Горизонтальная часть тонарма должна располагаться параллель-
но грампластинке. При установке угла поворота конечной части то-
нарма вместо головки в него монтируют удлиненный стержень с
размерами, близкими к размерам головки, и острием на конце для
точного измерения угла. Для обеспечения симметричного расположе-
ния иглы по отношению стенок звуковой канавки и устранения пере-
косов тонарм балансируют в поперечном направлении. Эту баланси-
ровку производят с помощью грузика, закрепленного на боковой
стенке тонарма, выполненного в виде короба и создающего момент,
препятствующий наклону головки в сторону центра грампластинки.
Заметим, что увеличение длины тонарма приводит к тому, что форма
пути, проходимого головкой по плоскости грампластинки при про-
йгрывании, приближается к прямой, т. е. к пути, проходимому рекор-
дером при записи, поэтому, если размерь! панели электрофона позво-
ляют, длину тонарма желательно увеличить, а установочную базу
и угол коррекции (поворота) тонарма заново подсчитать [1], [8].
Упрощение тонарма. При конструировании тонарма можно вос-
пользоваться описаниями соответствующих радиолюбительских кон-
струкций. При этом придется вьШбЙйиТЪ большое количество точных
деталей по чертежам и соответственно затратить'много времени нЪ
работу. Существенно упростить изготовление можно другим путем.
Используем несколько изобретений, в которых узел поворота тонар-
ма в горизонтальной плоскости остается близким к обычному йли
может быть упрощен, а узел поворота в вертикальной плоскости вТы-
иосится на конец тОнарма и служит только для поворота головой.
Этот узел тоже можно упростить, так как Золовка имеет значительй'Ь
меньшую массу, нежели весь тонарм, и ось ее поворота можно вы-
полнить менее Массивной и более Тонкой. Как уже отмечалосы/тре-
ние в узлах с осями малого диаметра существенно снижается, поэто-
му длина втулки, работающей в паре с такой осью, может быть
увеличена. В результате уменьшится люфт в узле поворота.
Схема однбй из первых конструкций тонармов с вынесенной
®сью поворота в вертикальной плоскости приведена на рис. 39. Го-
ловка 8 устанавливается в конце тонарма 1 на оси 7 с помощью ры-
чага 5, на котором закрепляется противовес 6, служащий Для уравно-
S6
выше кнопки (см. рис. 40). При нажатии на любой из противовесов
головка поднимается над грампластинкой. Противовесы при уста-
новке прижимной силы перемещаются, а затем фиксируются винта-
ми. С целью 'улучшения экранировки выводов, выполненных из тон-
ких проводников повышенной гибкости, скрученных вместе и идущих
от головки к горизонтальной части тонарма, нижняя часть кожуха
головки, как и нижняя часть короба самого тонарма, закрывается
тонкой медной фольгой. Она приклеивается к тонарму и припаива-
затем в одной точке к нулевой или общей шине. Фольга выкраи-
Рис. 41. Вариант конструкции головки и ее противовеса.
а — вид сбоку; б — вид сверху; 1 — оконечная часть тонарма; 2 — чувствитель-
ный элемент; 3 —кожух головки (алюминий); 4 — противовес головки (сви-
нец); 5 — винт крепления противовеса; 6 — экранирующая полоска из мед-
ной фольги; А—А — место оси головки; Б~Б — место изгиба кожуха головки
(под углом коррекции).
вается с таким расчетом, чтобы ее концы либо взаимно перекрыва-
лись на линии оси А—А, либо перекрывали участки, на которых
проводники выводов совместно с частями трубки или короба самого
тонарма могут оказаться незащищенными.
Для уменьшения трения в узле горизонтального поворота всего
тонарма следует использовать по возможности более тонкие оси с
подшипниками скольжения. Так как детали тонарма имеют неболь-
шую массу, использование удлиненной и тонкой (2,5—3 мм) оси воз-
можно. При ее применении выводы располагаются вокруг по образу-
ющей винта, а сама ось окружается неподвижным экраном в виде
металлической трубки, проходящей по возможности по всей длине
беи тонарма (см. пунктир на рис. 40, а — поз. 12). При этом выводы
от пьезоэлементов экранируются собственным «заземленным» провод-
ником, имеющимся в составе выводов, и внешним экраном — коро-
бом тонарма, кожухом головки, трубкой, окружающей ось (или
двумя отрезками трубки: над и под узлом подшипника). Вывод от
тонарма подводится ко входу УНЧ и соединяется там с общей шиной
УНЧ, как и один из трех выводов звукоснимателя, соединенный с
общей точкой соединения частей головки (в стереофоническом испол-
нении) .
69
Плоская пружина кнопки может быть биметаллической, снабженной
нагревателем (для автоматического подъема головки).
Конструкция узла, в которой нашли совместное применение про-
тивовес и пружина, приведена и на рис. 40, б. Положение противо-
веса не изменяется, а регулировка прижимной силы или приведенной
массы может осуществляться вспомогательным винтом установки
прижимной силы. Так же как и в конструкциях, описанных выше,
при работе головки ее противовес не касается рычага, поэтому уст-
ройство подъема иглы не мешает воспроизведению.
Рис. 40. Конструкция тонарма с упрощенным узлом поворота и вы-
несенной осью головки.
а — общий вид; б — вариант выполнения узла подъема головки; 1 — тонарм;
2 — ось головки; 3 — головка; 4 — рычаг; 5 — противовес головки; 6 — нажим*
ная кнопка; 7—ось тонарма; в — подшипник оси тонарма; 9 — подпятник;
10—противовес тонарма; // — винт установки прижимной силы; 12 — экран
для выводов; 13— выводы; 14 — плоская пружина.
Для создания подпятника трубчатой оси в ось тонарма устанав-
ливают небольшую пробку с лункой для шарика, а сам подпятник
помещают на пачку прокладок. Изменяя их количество, удается
точно подобрать высоту установки тонарма. Оси головки и ее проти-
вовеса можно выполнить из части тонкой тщательно отполированной
швейной иглы, а втулки — из небольших пластин фторопласта, про-
сверленных тонким сверлом и врезанных в боковые стенки конца
тойарма.
Еще один пример выполнения узла крепления головки показан
на рис. 41, а и б. Головка жестко Соединена с кожухом, выступы
которого служат для крепления двух отдельных частей общего про-
тивовеса головки и ее кожуха. Голбвка с кожухом вращается вокруг
оси А—А. На правые выступы кожуха извне надеты два отдельных
противовеса, совместно образующих общий противовес головки. Про-
тивовесы снабжены выступами, которые играют роль упомянутой
68
выше кнопки (см. рис. 40). При нажатии на любой из противовесов
головка поднимается над грампластинкой. Противовесы при уста-
новке прижимной силы перемещаются, а затем фиксируются винта-
ми. С целью 'улучшения экранировки выводов, выполненных из тон-
ких проводников повышенной гибкости, скрученных вместе и идущих
от головки к горизонтальной части тонарма, нижняя часть кожуха
головки, как и нижняя часть короба самого тонарма, закрывается
тонкой медной фольгой. Она приклеивается к тонарму и припаива-
ется затем в одной точке к нулевой или общей шине. Фольга выкраи-
Рис. 41. Вариант конструкции головки и ее противовеса.
а — вид сбоку; б — вид сверху; / — оконечная часть тонарма; 2 — чу веч wmi еди-
ный элемент; 3 — кожух головки (алюминий); 4 — противовес головкн (сви-
нец); 5 — винт крепления противовеса; 6 — экранирующая полоска из мед-
ной фольги; Л—А — место оси головки; Б—Б — место изгиба кожуха головки
(под углом коррекции).
вается с таким расчетом, чтобы ее концы либо взаимно перекрыва-
лись на линии оси А—А, либо перекрывали участки, на которых
проводники выводов совместно с частями трубки или короба самого
тонарма могут оказаться незащищенными.
Для уменьшения трения в узле горизонтального поворота всего
тонарма следует использовать по возможности более тонкие оси с
подшипниками. скольжения. Так как детали тонарма имеют неболь-
шую массу, использование удлиненной и тонкой (2,5—3 мм) оси воз-
можно. При ее применении выводы располагаются вокруг по образу-
ющей винта, а сама ось окружается неподвижным экраном в виде
металлической трубки, проходящей по возможности по всей длине
оси тонарма (см. пунктир на рис. 40, а — поз. 12). При этом выводы
от пьезоэлементов экранируются собственным «заземленным» провод-
ником, имеющимся в составе выводов, и внешним экраном — коро-
бом тонарма, кожухом головки, трубкой, окружающей ось (или
Двумя отрезками трубки: над и под узлом подшипника). Вывод от
тонарма подводится ко входу УНЧ и соединяется там с общей шиной
УНЧ, как и один из трех выводов звукоснимателя, соединенный с
общей точкой соединения частей головки (в стереофоническом испол-
нении) . !
69
Такой способ соединения вводов с входными клеммами УНЧ
следует использовать во всех случаях. На рис. 42 приведена схема
соединений входа УНЧ (или его предварительного каскада) с линия-
ми от отдельных источников сигнала, например звукоснимателя и
радиоприемника. Такую схему могут применять радиолюбители, же-
лающие использовать УНЧ электрофона как универсальный усили-
тель. Схема рекомендуется для понижения уровня внешних помех.
Как видно из рис. 42, на входе УНЧ для каждого из каналов следует
Рис. 42. Схема подключения источников сигнала ко входу УНЧ.
установить переключатель на два направления (/, 2), а не на одно
(для переключения проводника, находящегося в экране). Экраниру-
ющие проводники присоединяются к общей шине у входа.
Проверку качества экранирования проводят при максимальном
усилении УНЧ. Когда к тонарму, диску или деталям ЭПУ подносят
руку, фон, воспроизводимый громкоговорителями, не должен значи-
тельно увеличиваться. Экранирование улучшается при использовании
металлических тонармов с трубчатыми осями. В случае использова-
ния тонких сплошных осей экранирование можно улучшить допол-
нительным внешним экраном над всем узлом поворота тонарма. Та-
кой экран менее громоздок, если тонарм жестко соединен с осью
поворота.
Варианты выполнения узла поворота тонарма. Один из вариан-
тов узла поворота (в горизонтальной плоскости) приведен на рис. 43.
В нем практически устранен основной недостаток такого типа креп-
ления тонарма к опоре — качание свободного конца тонарма, на-
блюдающееся в узлах с тонкой осью. Тонарм крепится к кронштей-
ну, в котором выполнены цапфы, взаимодействующие с остриями,
укрепленными на опоре (панели ЭПУ). Для настройки узла нижнее
острие может ввинчиваться в опору. В подобной конструкции умень-
шен и другой недостаток многих тонармов — влияние жесткости
проводников головки на поворот тонарма. Для улучшения экраниро-
вания выводов головки па нижней части кронштейна устанавливают
небольшой отрезок трубки, входящий в экранирующую трубку боль-
шего диаметра, расположенную на опоре. При таком выполнении
выводов они на значительном отрезке экранирующей трубы (пока-
зана пунктиром) не касаются ее стенок и не мешают вращению то-
нарма в горизонтальной плоскости. Конец иглы 4 может быть сточен,
а в рамке или кронштейне 3 выполнено отверстие для шарика (на-
70
пример, от пишущего узла шариковой ручки). На рис. 43, а пока-
зана разводка проводников от разъема головки к усилителю (пунк-
тирной линией).
Варианты конструкций узла поворота тонарма с вынесенной
осью поворота головки могут быть самыми различными в зависи-
мости от наличия закаленных острий необходимых размеров, шари-
коподшипников малого диаметра и т. д. Например, нижнее острие
(см. рис. 43) в подобном узле можно заменить на шарикоподшипник.
Острия могут закрепляться .
не на опоре, а устанавливаться
на кронштейне тонарма, рас-
стояние между концами острий
может быть различным.
Примером конструкции уз-
ла поворота тонарма такого ти-
па в фабричном исполнении яв-
ляются тонармы от устаревше-
го универсального проигрывате-
ля УП-1. Однако в нем расстоя-
ния между соответствующими
остриями были не достаточно
большими, что затрудняло
борьбу с люфтами, а тонарм
был выполнен из пластмассы и
мог со временем деформиро-
ваться.
Аналогичное крепление с
помощью острий с успехом
применяют и в узлах поворота
головки. С этой целью головку
размещают в промежуточной
металлической рамке, в кото-
рой делают отверстия для кон-
цов острий. Подшипники очень
высокого качества могут быть
выполнены на основе «часовых»
камней и острий, изъятых из
устаревших электроизмеритель-
ных приборов с массивными
рамками, но подобные конст-
рукции требуют очень легких
головок емкостного типа. В ря-
де случаев чрезмерное умень-
шение массы головок может
Рис. 43. Узел поворота тонарма.
а — вид в разрезе; б — замена острия
шариком малого диаметра; 1 — тонарм;
2 — противовес тонарма; 3— кронштейн
или рамка; 4—полуось; 5 — полуось
(острие) с резьбой; 6 — опора (край
панели ЭПУ); 7—отрезок трубы —
экрана выводов; 8 — экранирующая
(нижняя) трубка; 9 — выводы от го-
ловки.
ухудшить воспроизведение,
особенно при недостаточной гибкости подвижной системы.
Головка — один из важнейших элементов электрофона. По воз-
можности следует использовать головки самого высокого качества.
При этом необходимо подбирать и массу тонарма. Для самостоятель-
ного изготовления можно рекомендовать достаточно простую голов-
ку емкостного типа, подробно описанную в [12]. Эта головка обес-
печивает высокое качество воспроизведения, имеет диапазон частот
20 Гц — 20 кГц, небольшую Массу, может использоваться в узле то-
нарма с вынесенной головкой. При выполнении головки можно заме-
нить материал иглодержателя, использовать отечественные легкие
71
материалы, а также изменить форму части конца стержня иглодер-
жателя на квадратную, что позволит несколько увеличить емкость
между стержнем и стойками. Звукосниматель работает при прижим-
ной силе, равной всего 0,015 Н. Подобная головка имеет небольшую
высоту, поэтому она может легко быть вмонтирована непосредствен-
но в тонарм вместе с противовесом.
Заметим, что для обеспечения высокого качества работы узла
поворота тонарма в горизонтальной плоскости и для выполнения
узла поворота гоЛоЬкй (с ее противовесом на оси) в зоне конца то-
йарма решающим является не столько высокое качество деталей,
Стали острий и т. д., сколько тщательность выполнения и сборки.
Рис. 44. Конструкция головки с противовесом для работы в устрой-
стве электрического микролифта.
1 — тонарм; 2 — кожух головки; 3 — чувствительный элемент; 4 — противо-
вес головки; 5 — выводы; А — место оси головки.
Оси и острия должны быть закалены, заточены, отполированы и рас-
полагаться точно на одной линии. Ось поворота тонарма должна
быть строго параллельна оси диска с тем, чтобы расстояние между
концом иглы и пластинкой при перемещении иглы сохранялось по-
стоянным. В ряде случаев допустимы небольшие люфты, особенно
при удлиненных осях. Так, нижняя полуось поворота тонарма (см.
рис. 43) может быть заменена на тщательно отполированную сталь-
ную цилиндрическую ось малого диаметра типа используемых в ча-
сах или часть швейной иглы, а ее втулка — на брусок из фтороплас-
та с отверстием (на 0,01 мм большего диаметра).
Один из вариантов выполнения узла поворота головки показан
на рис. 44. Головка укрепляется внутри П-образного вспомогатель-
ного держателя (защитного кожуха головки). Этот держатель вмес-
те с противовесом головки поворачивается вокруг оси А, место ко-
торой было обозначено на рис. 41 пунктиром. При такой конструкции
узла поворота противовес головки тоже скрыт в тонарме. Кнопка
для подъема иглы отсутствует. Предполагается, что усилие Т для
поворота корпуса головки с противовесом будет создаваться тягой,
идущей к электромагниту, или нагреваемой металлической нитью.
В исходном положении для фиксации тонарма на его боковой
поверхности можно укрепить пластину из жести площадью 1,5—2 смг,
й на стойке панели — электромагнит или постоянный магнит, входя-
щий в контакт С пластиной. При этом тонарм должен надежно удер-
72
живаться и Легко сдвигаться рукой при отводе в сторону грамплас-
тинки (после нажатия кнопки в цепи электромагнита и подъема
головки в конструкциях, см. рис. 38). Если имеется точный или сверх-
точный шарикоподшипник небольших размеров, на нем можно вы-
полнить узел поворота тонарма, особенно если в качестве оси исполь-
зовать тонкую металлическую трубку. Так, например, при наличии
подшипника типа 2000083 с диаметром 7 мм его устанавливают в
трубке соответствующего диаметра с помощью двух отрезков трубок
меньшего диаметра. Трубку помещают в отверстие панели. Трубча-
тая ось предпочтительнее, так как она может играть роль внешнего
экрана. Более длинная ось желательна не только для повышения на-
дежности крепления тонарма и исключения люфта в узле поворота,
но и потому, что удлиненные выводы из гибкого провода не созда-
ют значительного противодействия повороту тонарма. Если имеются
двухрядные подшипники, можно установить только один подшипник
в верхней части узла поворота (и подпятник с шариком под осью).
Для уменьшения трения в подпятнике используют маленький шарик
пишущего стержня шариковой ручки.
При выполнении узла поворота для случая удаления полуоси
(5) (см. рис. 43, а, б) можно использовать «магнитную установку».
Тонарм тщательно балансируется противовесом 2. В зоне верхней
части трубки 8 устанавливают мощный постоянный магнит, а в кон-
це трубки 7 (точно по оси)—стальной шарик (0 5—6 мм). Узел
«настраивают» так, чтобы при работе кромки трубки 7 не касались
краев трубки 8, а сами трубки служили только для предохранения от
значительного сдвига деталей. Между шариком и магнитом устанав-
ливают минимальный зазор.
Существенно важным для обеспечения надежной работы узла
поворота тонарма, а следовательно, и узла компенсатора скатываю-
щей силы является повышенная гибкость проводников, идущих от
головки к панели ЭПУ (к УНЧ). Необходимо не только использовать
наиболее гибкие экранированные проводники, но и стремиться к то-
му, чтобы они не касались стенок трубчатой оси тонарма. С этой
целью выводы можно слегка скрутить с шелковой нитью, которая
затем слегка натягивается вдоль трубки, служащей осью поворота
тонарма. При этом радиус поворота жгута проводников уменьшается,
а момент сил противодействия падает.
Можно использовать для вывода сигнала и наиболее гибкие
и достаточно тонкие неэкранированные проводники, дополнительные
экраны, окружающие ось, детали из фольги, перекрывающие швы
и места соединения отдельных элементов тонарма, соединить корпус
самого тонарма с нулевой шиной на входе УНЧ. При навыке в точ-
ных работах можно выполнить выводы с помощью щеток и колец
малого диаметра, осуществить выводы через подшипники или с по-
мощью спиральных пружин типа часовых, одновременно являющихся
компенсаторами скатывающей силы.
Простейший тонарм может быть выполнен по типу рассмотрен-
ных конструкций: с жестким креплением оси поворота к горизонталь-
ной части тонарма. Отказываясь от узла поворота головки в верти-
кальной плоскости, достигают упрощения тонарма. С этой целью
головку устанавливают на удлиненной плоской пружине типа пру-
жины для крепления нажимной кнопки (см. рис. 40). При этом
так видоизменяют нажимную кнопку, чтобы она не опускала, а под-
нимала пружину с головкой; например, устанавливают кнопку на
рычаге. Пружина с головкой монтируется внутри изогнутой части
73
тонарма (под углом коррекции) и снабжается дополнительным гру-
зиком, чтобы при выставлении прижимной силы ее можно было бы
несколько изменять. Легко видеть, что прижимная сила в этом слу-
чае будет иметь две составляющие, одна из которых зависит от
упругости пружины, другая — от массы дополнительного грузика
(совместно с головкой). Если считать, что при небольших перемеще-
ниях головки в вертикальной плоскости упругость плоской пружи-
ны изменяется незначительно, то прижимная сила считается пример-
но постоянной.
Для установки величины прижимной силы плоскую чашку весов
с находящейся на ней иглой головки следует поместить на высоту,
необходимую при проигрывании грампластинки, т. е. сжать пружи-
ну до состояния рабочего положения тонарма. Следует сказать, что
такое упрощение тонарма повышает требования к грампластинкам
и методам их хранения.
Конечно, приведенный тонарм не следует использовать в более
совершенных электрофонах, однако простота его выполнения, малая
трудоемкость и, как будет показано ниже, возможность использова-
ния в конструкциях простейших микролифтов позволяет обратить
внимание и на столь простую конструкцию.
Использование тонармов устаревших конструкций возможно в
относительно небольшом числе случаев. Тонармы от проигрывателя
УП-1, выполненные из пластмассы и имеющие подшипники скольже-
ния в виде игл, вполне пригодны для переделки. Тонарм жестко
соединяется с узлом поворота в горизонтальной плоскости, на место
удаленной головки на деталях подшипника поворота в вертикальной
плоскости устанавливается новая головка. Для ее крепления необхо-
димо изготовить П-образный держатель-переходник (см. рис. 44, б).
Противовес тонарма и приспособление для регулировки прижимной
силы можно оставить без изменения и использовать как дополнение
к противовесу. Переделка большинства типов тонармов устаревших
конструкций возможна, как правило, в том случае, когда тонарм вы-
полнен в виде металлической тонкостенной трубки с достаточным
диаметрОхМ и особенно в виде металлического короба. В этом случае
в нем образуется пространство для размещения микролифта и даже
предварительного усилителя на транзисторах. Практика показывает,
что частотные характеристики каскадов предварительного усиления
(современные УНЧ электрофонов, как правило, содержат такой
узел) лучше при использовании магнитных головок и небольшой
длине соединительных проводников.
Микроэлектродвигатели — оси поворота тонарма. Радиолюбите-
ли часто разбирают двигатели небольших размеров, сельсины, различ-
ные точные электромеханические устройства с пробитыми или обор-
ванными обмотками. Если подобные микродвигатели имеют точные
шариковые подшипники с внешним диаметром менее 6—7 мм, такую
разборку производить не надо. Как правило, в упомянутых устрой-
ствах (они используются в точных приборах, механизмах) применя-
ются подшипники высокой точности, защищенные от пыли, тщатель-
но собранные. Роторы таких устройств хорошо сбалансированы, а
оси не имеют значительных биений. Поэтому такие микродвигатели
можно использовать в качестве опоры и оси поворота тонарма без
переделки. Опору оси (см. рис. 41, а) можно выполнить даже из
одной крышки микродвигателя, установив подпятник. Если трение
в узле кольцевых щеток микродвигателя мало, их можно не удалять,
а использовать для вывода сигнала от звукоснимателя.
74
Регулировка прижимной силы. Как и у обычных тонармов, при-
жимная сила устанавливается с помощью небольших аптекарских
весов или рычага, поставленного на острую грань вспомогательной
призмы, размещенной рядом с кромкой диска. Игла вначале поме-
щается на пластинку, а затем на чашку весов. Тонарм при взвешива-
нии должен находиться в положении, близком к рабочему, и стоять
на своей опоре. Сначала определяется минимальная прйжимная сила,
при которой игла сохраняет еще надежный контакт с обеими стенка-
ми звуковой канавки. Уменьшение прижимной силы производят про-
тивовесом головки (см. рис. 40, б), но при чрезмерном уменьшении
появляются искажения звука, перерывы звучания.
Удобно пользоваться измерительной пластинкой (сигнал 100 Гц)
и осциллографом. Достаточно точно можно определить небольшие
перерывы звучания и на слух. Измеряют минимальную прижимную
силу, а затем с помощью тех же весов увеличивают ее примерно
вдвое, для того, чтобы игла не выскакивала из канавки грампластин-
ки при проигрывании, так как при очень малых прижимных силах
игла недостаточно уверенно удерживается в звуковой канавке.
Балансировка упрощенных тонармов производится' после регу-
лировки прижимной силы, так как грузик — противовес головки в
процессе установки прижимной силы несколько перемещается. Ба-
лансировку можно выполнить несколькими способами. Если при
изготовлении тонарма в месте центра оси горизонтального поворота
было выполнено отверстие, в него пропускают вспомогательную нить,
за которую подвешивают тонарм. Балансировка заключается в при-
дании подвешенному тонарму горизонтального положения (рис. 45).
Подвешиваться должны все детали тонарма, влияющие на положе-
ние его центра тяжести в рабочем положении. Уравновешивание про-
изводится противовесом тонарма (см. рис. 40, поз. 10-, рис. 43, поз. 2).
У упрощенных тонармов рассматриваемых типов зависимость
прижимной силы от балансировки уменьшена по сравнению с обыч-
ными конструкциями, у которых недостатки балансировки искажают
величину прижимной силы. Однако балансировку желательно прово-
дить тщательно, так как она серьезно влияет на работу подшипни-
ков узла поворота тонарма. Упрощенная балансировка может быть
проведена другим способом. На опорную стальную пластинку уста-
навливают перевернутый тонарм; в месте выхода оси поворота
укрепляют пластилином небольшой шарик. Вывешивание произво-
дится также до получения горизонтального положения тонарма.
Компенсатор скатывающей силы. Устройство для возврата тон-
арма. Компенсатор скатывающей силы, работа которого уже кратко
рассматривалась, а налаживание подробно описано в [1, 2], особен-
но прост в том случае, когда в его конструкции используется свобод-
но подвешенный на гибкой нити грузик. Масса грузика, рассчитывае-
мая для получения необходимой противодействующей силы, обычно
составляет несколько граммов. На базе простого компенсатора ска-
тывающей силы можно выполнить устройство для возврата тонарма
в исходное положение, соответствующее моменту начала проигрыва-
ния. В этот момент игла звукоснимателя находится над вводной
канавкой, установленной на диск грампластинки. Если грузик ком-
пенсатора выполнить не из латуни или свинца, как обычно, а из по-
стоянного магнита—намагниченной стали или намагниченного стерж-
ня специального сплава, компенсатор приобретает новые свойства.
Если поместить грузик компенсатора в магнитное поле, его можно
легко перемещать. Таким образом, грузик может создавать усилие,
75
большее или меньшее усилия, создаваемого только одной силой тя-
жести.
Устройство для возврата тонарма, выполненное на базе компен-
сатора, схематически изображено на рис. 46. Основным его элемен-
том является соленоид, внутри которого свободно перемещается
Рис. 45. Балансировка тонарма.
А — место центра оси поворота (отверстие для нити); / — тонарм; 2— держа-
тель Головки; 3 — противовес тонарма; 4 — противовес для поперечной балан-
сировки тонарма; 5 ~ трубчатая ось тонарма (подшипники и опора не пока-
заны).
Рис. 46. Устройство усовершен-
ствованного компенсатора ска-
тывающей силы, используемого
для возврата тонарма.
1 — каркас соленоида с обмоткой;
2 — грузик, выполненный в виде по-
стоянного магнита; 3 — тонарм
(узел поворота не показан); 4—
блок на опоре или опорный крючок
нити; 5 — опора для установки то-
нарма в исходное положение.
Пунктиром показан потенциометр
для регулировки тока через соле-
ноид.
подвешенный грузик компенсатора. Так как грузик (магнит) не каса-
ется каркаса соленоида, при отсутствии поля в катушке компенсатор
работает как обычно, компенсируя скатывающую силу. При подаче
по цепи управления управляющего тока /уПр определенной полярно-
сти и силы грузик выталкивается из соленоида. Интенсивность вы-
талкивания подбирают соответствующей создаваемому самим гру-
зиком механическому усилию. В результате компенсатор не будет
76
смещать тонарм в сторону. Такую «команду» можно подавать на
соленоид в момент подъема иглы над центральной канавкой, с тем
чтобы она не царапала грампластинки. После подъема иглы на со-
леноид следует подать напряжение противоположной полярности,
для того чтобы магнитное поле образующегося в обмотке тока
втягивало сердечник внутрь соленоида. Подбирая напряжение,
можно придать тонарму необходимое ускорение и переместить его
(с заданной скоростью) в исходное положение. В момент подхода
тонарма к упору можно изменить тягу нити от грузика и тем умень-
шить силу удара тонарма об упор. Таким образом, крайне простое
механическое устройство начинает выполнять команды, поданные
электрическими сигналами.
Автостопы. Микролифты
Недостатки обычных конструкций автостопов, используемых в
электрофонах невысоких классов, заключаются в невысокой надеж-
ности и значительном повышении нагрузки на иглу. Эти конструкции
используют систему рычагов, взаимодействующих с толкателем, раз-
мещенным на поворотной ножке или непосредственно на оси тонар-
ма. Они относятся к автостопам механического действия. При резком
ускорении движения иглы и толчке тонарма, возникающем в момент
вывода иглы на спиральную или замкнутую канавку, система рыча-
гов размыкает контакт в цепи двигателя и выпрямителя, а иногда
разрывает цепь звукоснимателя. При недостаточно, высоком качестве
деталей и их износе механические системы быстро становятся нера-
ботоспособными. Самостоятельное изготовление таких устройств не-
целесообразно. Значительно проще и надежнее улучшенные контакт-
ные устройства и устройства, называемые бесконтактными. Они вклю-
чаются в действие датчиками и работают с помощью обычного
реле [9].
Улучшенные контактные автостопы. Бесконтактные устройства.
Примером улучшенного контактного автостопа является автостоп
с ртутным контактом, установленным на неподвижной оси. Толкае-
мый тонармом контакт поворачивается вокруг этой оси, ртуть в за-
йаянной ампуле переливается, замыкая илр размыкая контакты. Ма-
логабаритные ртутные контакты в металлической ампуле имеют
всего один контакт, а ртутные контакты в стеклянных ампулах
имеют три или пять выводов. Такие контакты имеют увеличенную
массу, но могут включать или выключать электродвигатель, вспомо-
гательные цепи и сигнальные лампы. Схема автостопа приведена на
рис. 47. При своем движении тонарм толкает рычаг, выведенный че-
рез панель, в которой выполняется прорезь в виде дужки. Рычаг
перемещается, наклоняя ампулу, устанавливаемую по отношению
к оси и центру тяжести автостопа так, чтобы ее поворот осущест-
влялся при минимальном усилии со стороны тонарма.
Ртутные контакты могут коммутировать токи в несколько ампер
при напряжении до 220 В. Они весьма надежны и долговечны, но
имеют серьезный недостаток, связанный с большой ядовитостью па-
ров ртути. Ампулу с ртутью необходимо тщательно проверить и до-
полнительно герметизировать, помещая ее в лак, расплавленный па-
рафин. Чем меньше объем ртути и масса ампулы, тем меньше веро-
ятность повреждения иглы и канавки грампластинки. Для повыше-
77
Рис. 47. Механизм простейшего автостопа с ртутным контактом.
/--ампула со ртутью и контактами; 2, 3, 4 и 5 — выводы ампулы; 6—дер-
жатель ампулы (алюминий); 7— ось в виде тонкой иглы; 8 — рычаг (толка-
тель); 9 — тонарм; 10—противовес для уравновешивания ампулы и облегче-
ния поворота аМпулы.
Рис. 48. Схема простого усили*
теля для контактного датчика
с контактами малой площади.
ле типа РП). Так как ток в цепи
ния безопасности ртуть можно
иногда заменить металличе-
ским шариком, тщательно обез-
жиренным и прогретым, поме-
щенным в прогретую (затем
запаиваемую) ампулу с кон-
тактами. При этом необходимо
значительно снижать плот-
ность тока через контакты и
шарик, т. е. переходить к схе-
ме с реле (рис. 48).
Схема представляет собой
каскад на транзисторе 7\, в це-
пи коллектора которого вклю-
чено реле Рь рассчитанное на
небольшой ток срабатывания
(например, поляризованное ре-
базы транзистора меньше тока
коллектора, ток в цепи контактов автостопа значительно снижается.
Сопротивления резисторов подбираются для конкретного типа ис-
пользуемого транзистора. Использование малогабаритных ампул
небольшой ма<йы уменьшает нагрузку на иглу, но не устраняет
78
другого серьезного недостатка, .заключающегося в обратном воздей-
ствии устройства на тонарм. После срабатывания автостопа ампула
остается наклоненной, а центр тяжести устройства — смещенным от
вертикали. Когда игла находится па центральной канавке, этот не-
достаток не сказывается. Однако иглу желательно поднять, а то-
нарм отвести в исходное положение. При подъеме иглы ампула, воз-
вращаясь в исходное положение, толкает тонарм. В результате
в процессе подъема грампластинка может быть поцарапана.
Упомянутые недостатки контактных автостопов заставили про-
вести разработку более совершенных бесконтактных устройств, устра-
няющих эту реакцию и резко снижающих дополнительную нагрузку
на иглу. В них широко используются фотодатчики в виде ламп на-
каливания в сочетании с фотодиодами и фоторезисторами (фотодио-
ды позволяют в некоторых случаях непосредственно получить ток,
достаточный для включения чувствительного реле). Как правило,
фоточувствительный элемент н осветитель (рис. 49, а, б) помещают-
ся в общей камере, разделенной шторкой, связанной с осью тонарма,
или в разных камерах, имеющих окна.
Ряд преимуществ имеют и «бесконтактные» автостопы с датчи-
ками в виде магниточувствительных контактов, управляемых полем
небольшого постоянного магнита, вмонтированного непосредственно
в тонарм (вблизи узла поворота) или установленных па рычаг, свя-
занный с осью поворота тонарма. Подобные устройства относят к
бесконтактным, так как влияние их работы на нагрузку иглы доста-
точно мало. Масса магнита — несколько граммов, длина—10 —
20 мм. Магнитоуправляемый контакт (геркон, МУК) устанавливается
в немагнитном кожухе на панели ЭПУ под тонармом (рис. 50, я)
или под панелью в зоне действия магнита, установленного на оси по-
ворота или рычага, связанного с осью. При резком повороте тонарма
в момент выхода иглы на спиральную канавку грампластинки кон-
такт попадает в поле магнита и срабатывает, вырабатывая сигнал
(непосредственно через усилитель или вспомогательное реле — см.
рис. 49, б) на исполнительное устройство, отключающее питание
УНЧ и разрывающее цепь питания электродвигателя или подготав-
ливающее электрофон для повторного включения.
Опыты с герконами в цепи автостопа показывают, что хотя чув-
ствительность герконов различных типов не одинаковая, большинство
может переключаться воздействием магнитов с массой до 5—8 г на
расстоянии более 25—30 мм, что вполне достаточно для системы ав-
тостопа. Удобно использовать магниты от корректоров линейности
строк телевизоров, магнитных защелок для мебели и т. п.
В заключение заметим, что магнит можно встроить в тонарм
с таким расчетом, что он будет не только переключать или замыкать
контакты герметизированного контакта (герконы могут иметь два
или три контакта, в последнем случае они могут работать как пере-
ключатели), но и удерживать тонарм в исходном положении для
исключения повреждения иглы. Это повреждение в устройствах с по-
ворачивающейся головкой может иметь место при случайном пере-
мещении тонарма, так как в нерабочем состоянии головка опущена
и игла выступает из-под тонарма. Постоянный магнит может замы-
кать контакты еще одного геркона, находящегося вблизи начального
положения тонарма (см. рис. 50, б поз. 8). При установке дополни-
тельного геркона относительно просто выполнить цепь блокировки
электродвигателя, цепь управления повторным проигрыванием, цепь
79
сигнализации с лампой, предупреждающей о необходимости подъема
иглы перед перемещением тонарма.
При отсутствии на декоративной панели места для установки
кожуха с герконом последний можно поместить под панелью рядом
С осью тонарма. В этом случае магнит укрепляется на походке, за-
крепленном на оси, и поворачивается вместе с нею. Так как магнит

Рис. 49. Бесконтактный автостоп с фотодатчиком.
а — схема расположения деталей; б — схема усилителя тока фоторезистора:
/ — тонарм; 2 — ось тоиарМа; 3 — зеркало на оси; 4— светонепроницаемый
кожух; о — перегородка; 6 — окна отделений для лампы и фоторезистора.
80
имеет малую массу, его установка на ось не нарушает балансировку
тонарма. Таким образом, часть механических работ при выполнении
узла автостопа в целом и деталей для него заменяется монтажными.
В значительной степени эта замена может наблюдаться и при вы-
полнении упрощенных микролифтрд,
Недостатки распространенных конструкций механических микро-
лифтов. Микролифт обычного типа представляет собой механичес-
кое устройство, поднимающее тонарм над грампластинкой после вы-
вода иглы на центральную кольцевую канавку грампластинки. После
срабатывания механического автостопа сигнал управления посредст-
вом рычага или тяги передается узлу микролифта. Обычно он пред-
ставляет собой подпружиненный вертикально расположенный шток
с вилкой на конце. Эта вилка подхватывает тонарм и поднимает его
вверх. Нижний конец штока, снабженный роликом или шариком,
опирается на установленный на неподвижной опоре плоский подвиж-
ный клин-пластинку, имеющий различную толщину. После получения
«команды» этот клин, двигаясь по направляющим, толкает нижний
конец штока вверх. Для замедления процесса подъема в шток
встраивают масляный демпфер в виде цилиндра и поршня. Вилка на
конце штока необходима для захвата тонарма, находящегося на не-
котором расстоянии от среднего положения, так как момент сраба-
тывания автостопа нестабилен, а размеры спиральных канавок раз-
личных типов грампластинок могут различаться. При подъеме што-
ка тонарм, приподнимаясь, поворачивается в узле поворота, что
приводит к подъему головки и
тонарма в вертикальной плос-
кости происходит на неболь-
шой угол, а подъем головки —
на расстояние 5—6 мм.
После срабатывания мик-
ролифта приводной механизм
выключается. При этом может
выключаться либо двигатель
и выпрямитель УНЧ, либо
только двигатель. Не исключе-
но, что предварительно срабо-
тает механизм, возвращающий
тонарм в исходное положение,
при котором игла устанавли-
вается над вводной канавкой.
Полное отключение от се-
ти в таких электрофонах на-
ступает после этой операции.
Электрофон готов к проигры-
ванию и поэтому можно вы-
Рис. 50. Автостоп с магнито-
управляемыми контактами.
а — вид устройства в разрезе; б —
вид сверху; размещение магнито-
управляемых контактов (МУК); 1 —
тонарм; 2 — противовес тонарма;
3 — ось поворота тонарма; 4 — по-
стоянный магнит; 5 — МУК; 6 — ко-
жух МУК: 7 — выводы: 8 — допол-
нительный МУК для индикации
выводу иглы из канавки. Поворот
начального положения тонарма.
6—91
81
полнить механическую часть, которая будет опускать микролифт.
Таким образом, проигрывание одной грампластинки будет продол-
жаться многократно.
Легко видеть, что все описанные здесь механизмы при наличии
чисто механических связей достаточно сложны, содержат большое
количество деталей, требующих высокой точности обработки, тща-
тельной сборки и налаживания, и в связи с этим недостаточно надеж-
ны в работе даже в случае заводского исполнения электрофона. В то
же время сигнал для остановки процесса проигрывания может быть
получен в виде электрического сигнала. Его легко подвести к следую-
щему исйблйительному устройству — элементу цепи, работающей по
определённой программе, в случае, когда этот элемент предусматри-
вает именно электрическое управление. Таким образом, упрощение
всех узлов цепочки маханизмов: автостоп — микролифт — механизм
поворота тонарма после подъема иглы возможно, если все эти меха-
низмы будут электромеханическими или чисто электрическими.
Простейшие электромеханические микролифты. Превращение
электрического сигнала в механическое перемещение наиболее просто
осуществляется обычными электромагнитами с подвижными сердеч-
никами.
Простейший микролифт такого типа содержит тонарм с узлом
поворота в горизонтальной плоскости и горизонтальной осью', вокруг
которой может вращаться трубчатая часть тонарма со звукоснимате-
лем на конце. На этой же оси находится рычаг, связанный гибкой
тягой с сердечником электромагнита, установленного под тонармом.
При подаче сигнала управления (напряжения на соленоид) через
его обмотку проходит ток, втягивающий сердечник и действующий
на одно из плеч рычага. Рычаг своим другим плечом поднимает
трубку тонарма и выводит иглу звукоснимателя из канавки грам-
пластинки.
Несмотря на то что соленоид питается напряжением общего
выпрямителя, при выключении последнего работа микролифта не на-
рушается, так как напряжение на конденсаторах фильтра существует
некоторое время после момента выключения. Для фиксации тонарма
в поднятом положении используют электромагнитную защелку (на
основе обычного малогабаритного реле). Серьезным недостатком
подобной конструкции является то обстоятельство, что тонарм имеет
значительную массу. При движении тонарма высвобождается опре-
деленная кинетическая энергия. Она приводит к удару иглы о грам-
пластинку при отпускании соленоида, что повреждает и иглу, и зву-
ковые канавки грампластинки.
При данном построении схемы предполагается, что первым сра-
батывает автостоп. Он отключает двигатель, диск останавливается,
тонарм приподнимается над грампластинкой. Такая последователь-
ность операций, однакО, достигается не без труда. Дело в том, что
электромагнитные реле и электромагнит, приводящий в движение
рычаг подъема, срабатывают очень быстро. Подъем произойдет при
вращающемся диске, что может стать причиной повреждения грам-
пластинки и иглы. Этот недостаток устраняется либо введением
устройства, программирующего указанные операции, либо очень
быстрой остановкой диска.
Простейшее электромеханическое устройство такого типа показа-
но на рис. 51. Оно содержит легкий диск (лучше декоративный лег-
кий диск, свободно лежащий на массивном маховике), грампластин-
ку и тонарм, поднимаемый вверх с помощью электромагнита, воздей-
82
ствующего на ферромагнитный элемент, установленный рядом с про-
тивовесом тонарма. Тонарм имеет специальный кронштейн, взаимо-
действующий при подъеме с выступом на бортике легкого диска.
Подъем тонарма приводит не только к быстрой остановке диска,
но и к рывку тонарма. Для устранения рывка под кронштейном
монтируют упор, который должен соединяться механически с высту-
пом на диске только при подъеме кронштейна. Рывок при этом пе-
редается упору, а не тонарму. Другой недостаток заключается в том,
что диск за время подъема кронштейна продолжает вращаться, и
игла, выходя из звуковой канавки, может повреждаться и царапать
грампластинку. Увеличение числа выступов на диске приводит к его
утяжелению, усложняет конструкцию.
Рис. 51. Схема действия упрощенного электрического микролифта,
совмещенного с устройством торможения диска.
1 — диск; 2 — грампластинка; 3 — тонарм (показан условно); 4 — ферромагнит-
ная накладка; 5 — соленоид или электромагнит; 6 — противовес тонарма,
7 — кронштейн; 8 — упор на декоративном диске.
Рассмотренные недостатки простых электромеханических уст-
ройств позволяют сделать вывод о том, что целесообразнее выпол-
нять устройства, работающие по программе: остановка диска, пауза,
замедленный подъем головки, отвод тонарма в исходное положение,
выключение устройства.
Более совершенная конструкция, работающая по этой програм-
ме, показана на рис. 52, а. Упрощенный микролифт такого типа имеет
возможность перемещать не весь тонарм, а только одну головку
значительно меньшей массы. При получении команды от цепи авто-
стопа (рис. 52, б) реле, служащее основой устройства, притягивает
свой якорь с установленным на нем держателем головки. Контакты
самого реле при этом могут блокироваться, что приводит к фиксации
головки в поднятом положении. При практическом выполнении такого
микролифта на держателе из металлической фольги, укрепленном
клеем на язычке малогабаритного реле типа РЭС, легко смонтиро-
вать головку типа ГЗКУ631Р. Масса головки и реле достаточны для
исключения влияния резонансных явлений. Осью поворота головки
является призма язычка реле. На держатель можно укрепить допол-
нительный противовес. Основным «противовесом» служат пружины
контактов самого реле. Часть из них можно удалить, а оставшиеся
включить в цепи блокировки подъема, сигнализации, коммутирова-
6* 83
ния выводов головки для ослабления щелчка, возникающего при
легком ударе иглы о грампластинку.
Обмотку реле подъема головки включают в цепь МУК схемы
автостопа (см. рис. 52, б) и источника питания. Дополнительное
снижение скорости подъема достигается включением в цепь обмотки
реле /?С-цёНОчки. Замедление опускания головки можно осуществить
установкой на противовесе головки небольшой ампулы с вязкой жид-
костью. При подъеме держатель головки и ее противовес отклоняют-
ся от горизонтального положения. При этом жидкость стекает в пра«
вую часть ампулы. После опускания язычка реле вязкая жидкость,
стекая в левую часть ампулы, будет способствовать относительно
Рис. 52. Простейший электромагнитный микролифт.
а — общий вид; б схема включения; 1,2 — выводы обмотки малогабарит*
рого релё; 3— м^Гиит^правляемый контакт; 4 — головка; 5 — П-образный дер-
жатель; в — м«?Го крепления противовеса головки.
медленному изменению положения центра тяжести головки и ее про-
тивовеса. Замётйм, что подобный «успокоитель» работает менее эф-
фективно, нежели известные устройства для замедления подъема и
опускания тонарма в виде демпфера в штоке или подвижного клина,
рассмотренное выше. Но поскольку в данном случае поднимается и
опускается Йё весь Тонарм (с массой более 100 г), а только узел го-
ловки с массой в нисколько раз меньшей, а подъем и опускание про-
водятся на высоту 4—6 мм, то даже легкий удар иглы о грампластин-
ку не вызывает повреждений иглодержателя, иглы и звуковой ка-
навйи.
Микролифт с биметаллической пластиной. Для управляемого
подъема и опускания иглы на грампластинку можно использовать
явление теплового расширения металлов при нагревании. Наиболее
простым примером устройства, в котором используется это явление,
служит микролйфт с биметаллической пластиной (рис. 53, а). При
этом для подъема иглы следует воспользоваться тонармом, имеющим
84
узел поворота только в горизонтальной плоскости. Узел поворота
головки с иглой в вертикальной плоскости заменяет сама пластина.
При использовании такой конструкции прижимная сила должна
регулироваться предварительным прогибом самой пластины, подчас
довольно нестабильным, так как с течением времени пластина «ста-
реет». Этот прогиб устанавливают регулировочным винтом, отжима-
ющим пластину до упора.
При проигрывании пластинок такое простое устройство лучше
использовать для моноголовок. Оно не сможет обеспечить точного
постоянства прижимной силы, необходимого для стереоголовок, по-
скольку головка не имеет возможности поворота. Однако эти устрой-
ства очень просты, могут видоизменяться для устранения отдельных
недостатков. В них используются конструкции с рычагами, тягами
и т. п., движителем которых служит только биметаллическая пла-
стина. Опыты с такими устройствами показывают, что время подъема
и опускания от 4—6 до 10 с даже при достаточно большой длине
пластин.
Для уменьшения времени нагрева пластину можно обернуть ас-
бестовой нитью, являющейся хорошим теплоизолятором, намотать
нагреватель виток к витку, а саму пластину выполнить более широ-
кой и тонкой. С этой же|1 целью нагреватель можно поместить и меж-
ду разъединенными с помощью шайб составляющими пластинами
(из соединенных заклепками пластин разных металлов). Так как на-
грев происходит до относительно малых температур, окисления плас-
тин и их деформации не наблюдается.
Более удобны конструкции, в которых биметаллическая пласти-
на только приподнимает головку, имеющую для поворота собствен-
ную ось (см. рис. 53, б). Наличие такой оси позволяет обеспечить
нормальный режим работы головки, т. е. постоянство прижимной
силы, поскольку пластина в этом случае только поднимает или опус-
кает головку и прогибается до упоров.
Управление процессом нагрева, а следовательно, скоростью подъ-
ема и опускания головки звукоснимателя может осуществляться и
изменением тока через нагреватель. Серьезным недостатком такого
микролифта является то обстоятельство, что регулирование процесса
подъема или опускания осуществляется преимущественно в сторону
увеличения времени этих процессов. Чрезмерное увеличение тока на-
гревателя недопустимо. Повышение скорости нагрева достигается с
трудом. По этой причине следует перейти к конструкциям, в которых
расширение металла происходит значительно быстрее, т. е. к конст-
рукциям, в которых сам нагреватель используется как расширяющий-
ся и удлиняющийся элемент — движитель микролифта.
Микролифт с удлиняющейся при нагреве нитью. Известны кон-
струкции микролифтов электрофонов зарубежного производства и
любительские конструкции, в которых в качестве движителя исполь-
зуется прочная металлическая нить, нагреваемая током сигнала
управления. Она устанавливается под панелью электрофона гори-
зонтально и предварительно натягивается так, что служит опорой
для штока микролифта обычной конструкции, имеющей в верхней
части вилку для подъема тонарма. Такой узел микролифта позволяет
использовать обычный тонарм с двумя узлами поворота и неподвиж-
но закрепленной на нем головкой звукоснимателя.
Работа устройства сводится к следующему. При получении Сиг-
нала управления через нить проходит ток. Нагреваясь, нить удлиня-
ется и провисает. Конец штока идет вниз, и игла плавно опускается
85
на грампластинку. В этом случае демпфер не нужен, так как процесс
нагрева управляем и необходимая плавность подъема или опускания
может быть достигнута регулированием силы тока (толщиной нити,
улучшением ее тепловой изоляции, уменьшением теплоотдачи и т. д.).
После опускания иглы и проигрывания происходит подача команды
от узла автостопа на выключение тока нагрева. Нить сокращается
и принимает прежние размеры, ее средняя точка поднимается вверх,
увлекая за собой шток.
Рис. 53. Микролифт с биметаллической пластиной.
а — упрощенный вариант; б — микролифт с подвижной головкой; 1 — тонарм;
2—головка; 3—биметаллическая пластина; 4 — нагреватель (нихромовая
нить); 5 — ось головки; 6 — упор; 7 — противовес головки; 8, 9 — выводы на-
гревателя. Пунктиром показано предельное положение при подъеме.
К недостатку подобного микролифта относится использование
нитей относительно большого диаметра, необходимых для поддержа-
ния штока, тонарма, а также для исключения растяжения нити. Как
следствие — возрастает ток, требуемый для нагрева, возникает необ-
ходимость установки промежуточного реле, управляемого током ав-
тостопа, увеличивается время нагрева. Но основной недостаток —
необходимость использования сложного тонарма обычной конструк-
ции с двумя осями поворота в общем узле. Все эти недостатки умень-
шаются в конструкциях с поворачивающейся головкой.
Схема микролифта с тонкой нитью, непосредственно нагрева-
емой током сигнала управления, показана на рис. 54, а. Один конец
нити укрепляется к изолятору в зоне узла поворота тонарма в гори-
зонтальной плоскости (рис. 54, б), а другой — к самой головке или
ее противовесу. Точка крепления нити к головке выбирается так, что
усилие нити прикладывается к плечу малой длины I и при относи-
тельно небольшом удлинении нити головка поворачивается вокруг
своей оси на угол, обеспечивающий подъем иглы на высоту около
3—4 мм над грампластинкой. Нить находится внутри трубки тонар-
ма и поэтому нагревается достаточно быстро (в случае необходи-
мости может быть обернута асбестом). В исходном положении она
86
несколько растянута усилием, создаваемым самой головкой. Для
этого массу противовеса головки уменьшают по отношению к массе
головки. При нагреве нить растягивается и удлиняется, головка
опускается на грампластинку. Нагретая нить не мешает проигрыва-
нию, так как игла головки, поворачивающейся вокруг собственной
оси, свободно повторяет вертикальные «смещения» дна звуковой
канавки (например, при проигрывании покоробленных грампласти-
нок). Недостатком устройства является постоянный нагрев нити, ко-
торый устраняется введением вспомогательного противовеса.
Рис. 54. Микролифт с тонкой нагревающейся нитью.
а — вид в разрезе; б — узел крепления нити к опоре; 1 — тонарм; 2 — голов-
ка; 3—ось головки; 4 — точка крепления нити к головке; 5 — изолятор (фар-
фор); 6 — вывод от нити.
Практическая реализация подобного устройства несложна. В ка-
честве нити следует использовать константановую эмалированную
проволоку диаметром 0,13—0,18 мм. Относительное удлинение кон-
стантана достаточно велико. Он стоек, не окисляется. Так как нагрев
нити всегда меньше допустимого, относительное удлинение нити рав-
но ее сокращению. Остаточного удлинения не наблюдается. Опыты
с подобными микролифтами показали, что время подъема и опуска-
ния может регулироваться подбором тока управления. Оно обычно
составляет 3—5 с и легко увеличивается.
Описываемая конструкция микролифта имеет значительно мень-
шее число деталей, нежели чисто механическая. После большого ко-
личества нагревов и охлаждений эмалевая изоляция нити не должна
изменять цвета, трескаться, это будет свидетельствовать о правиль-
ном режиме нагрева, не превышающем допустимого.
Схема работы усовершенствованного устройства приведена на
рис. 55, а и б. Дополнительный противовес позволяет нагревать нить
только для подъема головки. Головка освобождается от контакта
со вспомогательными устройствами в процессе проигрывания.
Работа микролифта происходит следующим образом. После
окончания проигрывания и остановки диска на нить подается управ-
ляющий ток. Растягивающаяся нить дает возможность вспомогатель-
ному противовесу головки опускаться и своим выступом приподни-
мать рычаг крепления головки. К недостатку такой конструкции от-
носится повышенная нагрузка на ось головки. Чтобы ее ликвидиро-
87
12 & W 2 S &
Рис. 55. Усовершенствованный микролифт со вспомогательным противовесом.
а — вид устройства в разрезе; б —взаимное положение противовесов (вид сверху); / —подшипник узла горнзонтальнбго поворота;
2 —тонарм; 3 — ось головки; 4 — головка; -5—игла; б—противовес головки; 7 —скоба вспомогательного противовеса; 8—вспомо-
гательный противовес; 9— держатель головки (выступ на скобе 7); 10 — нагреваемая нить; //—пружина крепления изолятора ни-
ти; 12 — винт регулировки натяжения нити; /3 —точка крепления ниги ко вспомогательному противовесу; 14 — положение точки
крепления после нагрева нити.
вать, следует изготовить для вспомогательного противовеса собст-
венную ось, которая может иметь небольшой диаметр и использовать
упрощенный подшипник. Со второй осью головка становится пол-
ностью независимой от деталей микролифта.
Модификация устройства с вынесенной осью головки и вспомо-
гательным противовесом показана на рис. 56, а. Вспомогательный
противовес также расположен на автономной оси и опускается при
нагреве нити. При этом он небольшим ролцком давит на основной
противовес — противовес головки, Таким образом, Головка поднима-
емся только при нагретой нити. На рис. 56, а показано, что нить за-
крепляется на расстоянии а от центра второй оси О2. Момент силы
9 Усилие Зля подъемаг"
, или опускания гмобки
Рис. 56. Схема действия сил в устройстве .с дополнительным противо-
весом. .
а — для случая верхнего расположения дополнительного противовеса; б — для
случая использования удлиненной нити; 1 — тонарм; 2 — головка; 3 — проти-
вовес головки; 4 — вспомогательный опускающийся противовес; 5 — нажимной
ролик или шарикоподшипник; 6 — кронштейн изолированного блока (над
центром отверстия в осн Тонарма); 7 — фюд (фарфор, фторопласт); 8 — ме-
таллическая. нить (шелковая — для внешнего управления).
Pt больше момента, создаваемого основным противовесом Р2. Разни-
ца этих моментов является моментом прижимной силы, действующей
на плече Во время опускания вспомогательного противовеса Р3
создается момент Р3/3, поднимающий головку и поворачивающий ее
вокруг оси Оь
Пути совершенствования встроенных микролифтов. Существует
несколько путей повышения быстродействия и высоты подъема в
микролифтах рассматриваемого типа. Наиболее простой из них —
удлинение рабочей нити. Тонкая нить (движитель) может проходить
не только по всей длине тонарма, но й опускаться внутрь полой его
оси, как показано на рис. 56, б. С этой целью над полой осью уста-
навливают изолированный блок. Иногда она проходит по тонарму
дйажды и перекидывается через небольшой блок, например, в виде
изолированной фарфоровой бусинки, укрепленной на месте изолято-
ра 5 (см. рис. 54,6); остальные концы нити прикрепляются к тонар-
му и выходному изолятору. Опыты с такими устройствами показали,
что высота подъема головки может быть доведена до 6—7 мм. В та-
89
ких микролифтах легче регулировать время подъема и опускания,
использовать внешнее управление.
Недостатком всех описанных конструкций является лишний вы-
вод, ухудшающий работу узла поворота тонарма. Устраняется этот
недостаток подводом тока управления через конец нити 5; нить
компенсатора скатывающей силы или при подаче тока управле-
ния в виде импульса. Последний может поступать к нити только в
момент выхода иглы на центральную замкнутую канавку. Для этого
тонарм снабжают плоской контактной пружиной, обращенной к цент-
ру грампластинки и прикрепленной на изоляторе к боковой поверх-
Рис. 57. Расположение деталей микролифта, встроенного в противо-
вес головки.
/ — тонарм; 2 — головка; 3 — ось головки; 4 — ампула; 5 — стержень; 6 — проб-
ка; 7— винт регулировки прижимной силы (свинцовые шайбы не показаны);
8 — выводы обмотки соленоида.
ности тонарма. На ось диска поверх грампластинки закрепляют ме-
таллическую шайбу, а узел поворота тонарма изолируют от панели
ЭПУ. Когда пружина коснется шайбы, в цепи источник—диск —
ось — пружина — нить и далее тонарм — подшипник — панель бу-
дет проходить ток. Головка приподнимется и встанет на защелку,
которая может освобождаться при ударе тонарма об опору при
возврате в исходное положение.
Вместо удлинения рабочей нити можно использовать и другой
способ. Тонкую нагреваемую нить прикрепляют к опоре, выполнен-
ной в виде прочной пружины из биметаллической пластины. Конец
нити используют как нагреватель. Пластину изолируют асбестом, по-
верх которого наматывают нагреватель. При работе будет растяги-
ваться нить и прогибаться ее опора. Такие нити можно использовать
вместо различных движителей с электромагнитом, а также при созда-
нии цепей задержки команды. Для последнего применения конец
нити связывают с микровыключателем, который сработает после на-
грева нити.
Несколько иное решение заключается в изменении самого дви-
жителя, объединении его с замедлителем движения головки. В кон-
струкции, показанной на рис. 57, движителем головки (емкостного
типа), встроенной в тонарм, является ее собственный противовес. Он
выполнен в виде ампулы с вязкой жидкостью (глицерин, масло),
в которой размещен стержень (постоянный магнит). Ампула окру-
жена оболочкой, поверх которой намотана обмотка. Напряжение на
последней вызывает трк, поле которого может перемещать магнит
90
вдоль ампулы и тем смещать положение центра тяжести системы
головка — противовес. Ампулу (соленоид) устанавливают так, чю
она может занимать два крайних положения, отклоняясь от с трою
горизонтального. Поэтому магнитный стержень даже после прекра-
щения электрического импульса под действием силы тяжести спол-
зает к одному из концов ампулы и занимает определенное положе-
ние. Уравновешивание головки происходит дополнительным грузиком,
позволяющим получить точно необходимого значения прижимной си-
лы. Быстродействие устройства зависит от подводимого к обмотке
напряжения, качества магнита, вязкости жидкости и размера зазора
между ампулой и стержнем.
Преимуществами таких устройств являются простота, малая
масса, высокая надежность (выше, чем у механических микролиф-
тов), а недостатком — лишний выводной провод. Заметим, что имен-
но в конструкциях с магнитным подвижным элементом противовеса
этот недостаток устраняется достаточно полно при подаче напряже-
ния на обмотку в виде импульса, так как после начального наклона
ампулы магнит может перемещаться силой тяжести. Указанный не-
достаток отсутствует и в простых устройствах с внешним управлени-
ем головкой.
Микролифты с «внешним» управлением. Конструкции тонармов
с вынесенной осью головки и трубчатой осью в узле поворота тонар-
ма в горизонтальной плоскости позволяют осуществить весьма эф-
фективное управление положением головки и при вынесенном за
пределы тонарма движителе. Существенным преимуществом таких
устройств является возможность использования деталей обычных и
даже увеличенных габаритов, которые нельзя применить в пределах
ограниченного объема кожуха, или держателя головки, или конца
горизонтальной части тонарма.
Движители микролифтов, располагающиеся обычно под панелью
ЭПУ, связывают с головками с помощью тонких шелковых нитей
(см. рис. 56, б). Именно они позволяют ослабить воздействие скру-
чивания вывода или тяги на работу узла поворота тонарма. Это
воздействие ослабляется потому, что тяга (в виде тонкой шелковой
нити) проходит по оси трубки узла поворота, и при проигрывании
грампластинки в момент, когда помехи в работе узла поворота долж-
ны отсутствовать, нить может быть ослаблена и свободно провисать
в трубке. Такая возможность открывается в связи с тем, что головка
имеет два строго фиксируемых положения, а нить —два состояния:
нить натянута — головка поднята, нить провисает — игла на грам-
пластинке. Под панелью ЭПУ можно установить микродвигатели
(ДП-4, Д-0,16) с небольшими редукторами, а также двигатели типа
СД-2 (для отпускания или натягивания нити).
Наиболее простым и легко изготавливаемым самостоятельно дви-
жителем является ампула — тонкостенная пробирка с жидкостью
и магнитным стержнем, например магнитом от корректора строк
телевизора диаметром 7,5 мм и длиной 36 мм, установленная на
опоре под узлом поворота тонарма. Один из концов ампулы соеди-
няется нитью с головкой (см. рис. 56, а). Длина и точка крепления
нити к ампуле выбираются из соображений обеспечения необходимой
высоты подъема головки. При создании подобного движителя выво-
ды от качающейся ампулы выполняются из обычной гибкой изоли-
рованной проволоки, поскольку они не проходят через ось тонарма.
В заключение укажем, что отказ от чисто механических узлов, про-
граммирующих работу более сложных устройств — автоматов для
91
проигрывания грампластинок, и переход к узлам, работающим со-
гласно описанным здесь методам, позволяет значительно упростить
такие автоматы, снизить число их деталей в 3—4 раза и резко по-
высить надежность их работы. Среди таких упрощенных автоматов
прежде всего необходимо отметить конструкции, в которых грам-
пластинки располагаются одна над другой с зазором и вращаются
одновременно.
Глава вторая
УСИЛИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОФОНА
Требования к усилителям низкой частоты.
Необходимая мощность выходных каскадов
Блок-схемы современных усилителей низкой частоты (УНЧ) для
электрофонов включают несколько самостоятельных узлов: предва-
рительный или согласующий усилитель с узлом регулировки тембра
воспроизводимой записи (темброблоком), оконечный УНЧ (иногда
с узлом стабилизации нулевого потенциала) — усилитель мощности,
выпрямитель с фильтром и стабилизатор. Каждый из перечислен-
ных узлов может содержать несколько каскадов.
Необходимая мощность УНЧ выбирается с учетом достижения
минимальных искажений, улучшения работы звуковых головок и ря-
да других факторов. Во всех случаях она оказывается в несколько
раз больше максимально допустимой, определяемой согласно требо-
ваниям акустики. Предельная мощность, развиваемая головками
в комнатах современного жилого дома, ограничивается недостаточ-
ной акустической изоляцией как помещений одной квартиры, так и
квартир между собой. Известно также, что максимальная излучае-
мая звуковая мощность связана и с объёмом помещения, в котором
воспроизводится запись. Учитывая отмеченное выше, следует ска-
зать, что максимальная мощность звука для большинства случаев
может быть принята равной 3—5 Вт.
Современные требования к встроенным УНЧ электрофонов, маг-
нитофонов и другой бытовой техники предусматривают максималь-
ные мощности около 8—10 Вт. Иными словами, усилители в боль-
шинстве случаев работают при двукратной недогрузке. Высококаче-
ственные УНЧ, например современные мощные УНЧ для электро-
музыкальных инструментов, высококачественные устройства с акус-
тическими системами большой мощности имеют мощности, доходя-
щие до 20—30 и более ватт в каждом канале. Работа при понижен-
ной мощности должна сопровождаться незначительными искажени-
» ями. У таких УНЧ практически не наблюдается перегрузок даже при
воспроизведении наиболее интенсивных звуков, они работают уже
при трех-пятикратной недогрузке и более.
Значительное увеличение мощности необходимо прежде всего
для снижения уровня искажений, так как коэффициент нелинейных
искажений (Хн.и) определяется при номинальной мощности, поэто-
му работа в режиме недогрузки обеспечивает значительное повыше-
ние качества воспроизведения. По этой же причине увеличение мощ-
92
ности УНЧ и связанное с этим понижение выходного сопротивления
полезно сказывается и на улучшении демпфирования звуковоспроиз-
водящих головок.
Для рассматриваемых нами упрощенных устройств можно опре-
делить необходимую мощность, примерно равную 10—12 Вт. При
такой мощности УНЧ будет работать при треХ-пятикратной недо-
грузке. К УНЧ стереосистем предъявляются более высокие требо-
вания. Увеличение указанных мбщностей выше отмеченных пределов
возможно, но повлечет за собой усложнение УНЧ, вызовет увеличе-
ние мощности выпрямителя, необходимость использования мощных
транзисторов. Примерно такие же соображения учитывают и при
выборе мощности звуковоспроизводящих головок.
Требования к усилителю мощности. При установленной выход-
ной мощности создаваемые УНЧ должны обладать следующими ха-
рактеристиками: чувствительность 0,5—1 В (без каскадов предва-
рительного усиления); полоса усиливаемых частот от 30—50 Гц до
12—13 кГц при неравномерности 1,5—2 дБ и коэффициенте нелиней-
ных искажений 1—1,5% — для более простых схем и от 20—30 Гц
до 18—20 кГц при неравномерности ±1—1,5 дБ и коэффициенте не-
линейных искажений 0,6—0,9% — для более мощных и сложных
УНЧ повышенного качества. Заметим, что расширение полосы частот
усиливаемых УНЧ менее сложно, нежели обеспечение их получения
от звукоснимателя и воспроизведения звуковыми головками. Уровень
собственных шумов — не выше — 60 дБ. Выходное сопротивление
/?вых выбирают из расчета получения достаточно высокой степени
/?Н
демпфирования Д= ---------- ==15ч-20 и выше, где /?и — сопро-
ЯвыхУНЧ
тивление нагрузки УНЧ (сопротивление головок).
Указанные примерные требования могут быть выполнены в УНЧ
на лампах и на транзисторах, но последние обеспечивают выполне-
ние этих требований (особенно в части показателя Д) с меньшими
затратами труда. Транзисторные УНЧ имеют ряд неоспоримых пре-
имуществ перед ламповыми. С помощью транзисторов можно выпол-
нить мощные каскады, работающие с малыми искажениями при вы-
соком к. п. д., обладающие малыми выходными сопротивлениями,
обеспечивающими степень демпфирования Д более 20—30. Сущест-
венным их преимуществом являются возможность работы непосред-
ственно на звуковые катушки головок, исключение из переходных
и межкаскадных цепей частотно-зависимых элементов, переходных
трансформаторов. Качество работы таких УНЧ определяют в основ-
ном звуковые головки (громкоговорители).
При проектировании высококачественных ламповых УНЧ было
установлено, что снижение интермодуляционных искажений и наи-
высшее качество работы обеспечиваются многоканальными УНЧ.
Расчеты мощностей отдельных каналов для случая трехканальных
УНЧ с учетом особенностей человеческого слуха показывают, что
мощность между отдельными каналами распределяется неравномер-
но. Столь же неравномерны и требования к искажениям в этих ча-
стотных каналах. В качестве примера можно привести примерные
значения мощностей и коэффициентов нелинейных искажений для
сложных ламповых УНЧ (табл. 2),
Как следует из таблицы, наименьшими искажениями обладает
канал средних частот. К этим частотам наиболее чувствительно ухо
человека. Интермодуляционные искажения в УНЧ на транзисторах
93
Таблица 2
Канал Мощность, Вт кн.и, %, менее Типы воспроизводящих Iоловок
Низших частот (40—200 Гц) 6—8 1,0 6ГД-2, 8ГД-1 (2 шт.)
Средних частот (200 Гц—5 кГц) 4—6 0,7 ЗГД-1, 4ГД-6 (2 шт.)
Высших частот (3—20 кГц) 2—3 1,0 ЗГД-2, 2ГД-36, ЗГД-31 (2—3 шт.)
стараются снизить, разделяя частоты в выходной цепи. Простые
УНЧ такого типа преимущественно строятся по однополосной одно-
канальной схеме для моновоспроизведения или однополосной двух-
канальной — для стереосистем. Данные табл. 2 необходимо учиты-
вать и при конструировании транзисторных УНЧ, усиливающих од-
новременно всю полосу воспроизводимых головками частот. Необхо-
димо снижать Лн.и, обеспечивать достаточную мощность, создавать
развитую выходную цепь с фильтрами для раздельного воспроиз-
ведения головками частотных полос. Это создает возможность ис-
пользования менее дорогих узкополосных головок. Суммарная мощ-
ность каналов в табл. 2 примерно соответствует выбранной нами
мощности УНЧ. Поэтому мощности головок отдельных участков в
диапазоне частот должны примерно соответствовать указанным.
Разделение этих участков производится LC-фильтрами. В более про-
стых случаях такие фильтры разделяют воспроизводимые частоты
на две полосы — для НЧ и ВЧ головок так, как выполнено в колонке
10 МАС-1.
Заметим, что увеличение числа головок (создание запаса мощ-
ности) полезно не только для уменьшения искажений. Две или да-
же три головки, используемые в каждом участке диапазона частот,
позволяют уменьшить влияние резонансных явлений самих головок,
повысить качество воспроизведения в результате снижения их об-
щей резонансной частоты. Так, например, применяя совместно две-
три головки, обеспечивающие работу в полосе частот 30—40 Гц,
можно работать в диапазоне 25—20 Гц. Указанные типы головок
достаточно условны. В создаваемом УНЧ могут также работать
звуковые головки устаревших типов (6ГД-1, 5ГД-1 и 1ГД-1), а так-
же современные компрессионные головки повышенной мощности.
Увеличение числа фильтров и последовательное соединение голо-
вок на выходе УНЧ не всегда желательно. Теряется одно из основ-
ных преимуществ транзисторных схем: непосредственная работа на
нагрузку. Появление конденсаторов и увеличение индуктивности вы-
ходных цепей ведут к повышению искажений, а также к возможно-
сти возникновения в этих цепях паразитных резонансов, увеличению
неравномерности передачи напряжения нагрузки при изменении ча-
стоты. По этим причинам желательно выполнить УНЧ по двухполос-
ным схемам, усиливающим не весь диапазон низких частот, а раз-
дельно полосы НЧ — СЧ и ВЧ и работающим на соответствующие
звуковые головки. В таких УНЧ снижаются почти все виды иска-
жений, упрощается использование относительно несовершенных уз-
91
юполосных головок. Примером современной схемы такого УНЧ яв-
ляется схема, описанная в [22]. Она обеспечивает повышенные тре-
бования к УНЧ, запасу мощности, позволяет повысить качество вос-
произведения с помощью обычных широко распространенных голо-
вок типа 6ГД-2 и 4ГД-28.
Предварительное усиление сигнала
Современные УНЧ — сложные устройства с развитыми входны-
ми цепями. Они могут работать от различных источников сигналов:
трансляционной сети, телевизора и т. д. Выбор конкретной схемы
УНЧ зависит от того, будет ли УНЧ создаваемого электрофона вы-
полнять роль общего для остальных радиоустройств узла (работать
как усилительное коммутационное устройство) или будет предназ-
начен только для усиления сигнала от звукоснимателя. Для первой
цели УНЧ следует выполнять более мощным, желательно двухполос-
ным, тщательно выполнять входные цепи. Но и для целей более уз-
кого использования УНЧ (только для проигрывания грампластинок)
входные цепи могут быть достаточно универсальными. Дело в том,
что УНЧ используется с различными типами звукоснимателей; при
работе может возникнуть необходимость смены головок. Так, напри-
мер, при использовании дорогостоящей магнитной головки для про-
игрывания стереопластинок проигрывание обычных монопластинок
или грампластинок устаревших типов с ее помощью нецелесообразно.
Частотная характеристика всего тракта будет определяться не го-
ловкой, а грампластинкой. Для уменьшения износа высококачествен-
ной головки следует переключаться на работу с менее высококачест-
венной головкой (например, пьезоэлектрической). Иными словами,
на входе УНЧ должно находиться устройство для согласования уси-
лительного тракта с различными источниками сигнала. Таким уст-
ройством в современных УНЧ является предварительный усилитель.
Требования к предварительному усилителю. Основным назначе-
нием предварительного усилителя являются согласование головки с
УНЧ, усиление сигнала до уровня, достаточного для работы первых
каскадов УНЧ, и компенсация потерь в цепях регулировки сигнала.
Для обеспечения малых шумов в предварительном усилителе стара-
ются применять малошумящие транзйсторы (особенно в первом кас-
каде), а для получения большего отношения сигнал/шум применяют
высококачественные детали, улучшают передачу сигнала. В предва-
рительном усилителе стремятся снизить искажения.
При монтаже входного каскада следует обратить внимание на
качество всех деталей, так как шум может увеличиться при включе-
нии в схему не только «шумящих» резисторов, но и дефектных элек-
тролитических конденсаторов. Заметим, что уровень собственного
шума зависит от режйма работы входного транзистора, например
тока его коллектора. Обычно коэффициент усиления сигнала по на-
пряжению в предварительном усилителе выбирают близким к 10—30.
Входное сопротивление такого усилителя зависит от типа применен-
ных в нем транзисторов и типа схемы, которая выбирается с учетом
Примененной в электрофоне головки (звукоснимателя).
Нелинейные искажения стараются снизить до нескольких деся-
тых долей процента, а ширину полосы пропускания делают большей,
нежели у основного УНЧ, для облегчения выполнения усилителя
мощности.
96
Коррекция сигнала от звукоснимателя. Запись грампластинок
проводится с учетом различных ограничений. В процессе записи в
области низших частот приходится ограничивать амплитуду коле-
баний резца рекордера для того, чтобы не уменьшать плотность за-
писи, а на высших частотах рабочей полосы уменьшать скорость рез-
Ца, чтобы при воспроизведении не нарушался контакт иглы звукосни-
мателя с боковыми поверхностями стенок канавок с записью. По
^тим причинам и ряду других обстоятельств в качестве параметра
Записи принимают значение колебательной скорости резца, а частот-
ную характеристику представляют как зависимость этой скорости от
Частоты..
Подобная зависимость приведена на рис. 58 в виде стандартной
характеристики записи. Характерной является точка 1 кГц, в кото-
рой амплитуда колебатель-
Рис. 58. Частотная характеристи-
ка записи.
ной скорости принимается
вполне определенной и соот-
ветствует нулю шкалы, гра-
дуированной в децибелах.
На частоте 28 Гц характери-
стика для микрозаписи с
частотой вращения ЗЗ'/з
об/мин имеет уровень —20
дБ, а на частоте 15 кГц—-
уровень +20 дБ. Макси-
мальный уровень записи со-
ответствует колебательной,
скорости 12,2 см/с, что
аналогично смещению резца
из нейтрального положения
не более чем на 25 мкм. Грубо уровень записи определяется по све-
товому блику, видимому на грампластинке при взгляде на нее сбоку
при освещении параллельным пучком световых лучей. Для микроза-
йиси ширина блика может достигать 75 мм.
Если со специальной измерительной грампластинки воспроизве-
сти «идеальным» звукоснимателем, например магнитным, напряжение
(строго пропорциональное колебательной скорости) и усилить его
в «идеальном» УНЧ, на выходе последнего получится та же харак-
теристика записи. При использовании «идеального» звукоснимателя
для получения равномерной амплитудной характеристики УНЧ дол-
жен иметь существенно неравномерную характеристику: должен
«ослаблять» высшие частоты, причем уровень ослабления на частоте
15 кГц составляет 20 дБ, и «поднимать» низшие частоты так, чтобы
подъем усиления на частоте 28 Гц составлял также 20 дБ по отно-
шению к усилению на частоте 1 кГц.
Типы звукоснимателей. Звукосниматель магнитного типа обеспе-
чивает сигнал, пропорциональный скорости перемещения конца иглы,
так как напряжение, возникающее в его катушке, в «идеальном»
случае пропорционально скорости изменения магнитного поля, пере-
секающего эту катушку. Поэтому коррекция сигналов магнитных го-
ловок необходима, поскольку колебательная скорость резца и иглы
возрастает с ростом частоты, и амплитуда на выходе звукоснимателя
с магнитной головкой в данном случае будет увеличиваться.
Процесс воспроизведения звука с помощью пьезоэлектрического
звукоснимателя более сложен и имеет свои особенности. Такой зву-
косниматель в некотором отношении эквивалентен емкости. Когда
96
он нагружен на высокоомную нагрузку (400 кОм — 1 мОм и более),
значение выходного сигнала зависит от перемещения (амплитуды
колебания) иглы, а следовательно, падает с частотой, поскольку ам-
плитуды низкочастотных колебаний максимальны и с ростом частоты
убывают. Таким образом, при работе в этом режиме сигналы с из-
мерительной грампластинки, имитирующие уровни стандартной ха-
рактеристики записи, будут с ростом частоты воспроизводиться с
меньшей интенсивностью. Как следствие, на выходе УНЧ получим
примерно равномерную амплитудно-частотную характеристику; и су-
щественной коррекции не потребуется, особенно если характеристика
головки близка к виду перевернутой вокруг некоторой горизонталь-
ной оси (предположительно проходящей через точку 1 кГц) харак-
теристики записи на рис. 58. Существенно важно при этом, чтобы
уклон характеристики воспроизведения в определенном диапазоне
строго соответствовал подъему характеристики записи в том же диа-
пазоне частот.
Примерно такие соображения принимались в расчет при конст-
руировании пьезоэлектрических головок с кристаллом сегнетоэлектри-
ка. Так, головки типа ЗПК-56 обеспечивали удовлетворительную ра-
боту в диапазоне частот от 30 Гц до 12 кГц при входном сопротив-
лении УНЧ выше 500 кОм. Выходное напряжение головки достигало
1 В, а для необходимой коррекции было достаточно включения 7?С-
цепочки к выходным клеммам головки или использования двух регу-
ляторов тембра (раздельно для низших и высших частот). Головка
типа АПР давала аналогичные результаты.
Недостатком простейших пьезоэлектрических звукоснимателей
является значительная изрезанность их характеристик: наличие на
последних глубоких провалов и отдельных пиков, затрудняющих
воспроизведение записей с высокой верностью. Указанные типы го-
ловок имеют на частотах 5—7 кГц пик, доходящий до 10—12 дБ.
Эту неравномерность частотной характеристики удается устра-
нить специальными фильтрами, схемы которых рассматриваются
ниже.
Для проверки звукоснимателя можно использовать вспомога-
тельный двухкаскадный УНЧ небольшой мощности (рис. 59), выпол-
ненный на транзисторах типов П402 и П416Б. Уровень шумов его
относительно велик, но значительно ниже уровня сигнала от пьезо-
электрического звукоснимателя.
В схеме измерительного УНЧ предусмотрена стабилизация ре-
жимов питания транзисторов в широком диапазоне температур. Ко-
эффициент усиления — около 50, входное сопротивление — 45 кОм,
выходное — около 500 Ом. Неравномерность частотной характери-
стики в диапазоне 20 Гц — 20 кГц менее 1%. УНЧ без пере!рузки
обеспечивает выходное напряжение около 1 В. К его выходу можно
подключить высокоомный вольтметр, выполненный на базе обычного
микроамперметра на 50—100 мкА. Пьезоэлектрический звукоснима-
тель подключают к УНЧ через дополнительный резистор, с тем что-
бы суммарное сопротивление нагрузки для звукоснимателя было
более 200—300 кОм.
При использовании такого УНЧ и измерительной грампластинки
получают точные сведения о качестве работы звукоснимателя и вы-
ясняют необходимость коррекции для получения равномерной харак-
теристики всего тракта: грампластинка — звукосниматель — УНЧ.
Подобная коррекция необходима для воспроизведения записей с вы-
сокой верностью. Для большинства случаев желательно, чтобы ре-
7-91
97
зультирующая частотная характеристика была равномерной, с точ-
ностью 1—2 дБ, в диапазоне рабочих частот УНЧ.
Итак, при «идеальном» звукоснимателе частотная характеристи-
ка УНЧ должна быть обратной характеристике записи. При конкрет-
ном типе звукоснимателя всегда необходима та или иная коррекция
УНЧ, чтобы результирующая характеристика всего тракта воспроиз-
ведения была более равномерной. При использовании «идеального»
УНЧ или УНЧ описанного выше типа неравномерной характеристи-
кой должен обладать сам звукосниматель, причем эта характеристи-
ка должна быть также обратной по отношению к характеристике
записи.
Вт испытываемого
। {пъезоэлектри чес к о го
звукоснимателя
Ci 200,0
пчог
ПЧ16Б
Cz
200,0
0^0,1
UB2
Рис. 59. Схема вспомогательного усилителя для проверки звукосни-
мателей с помощью частотных (измерительных) грампластинок.
Сглаживание выброса на частотной характеристике. Некоторые
типы пьезоэлектрических звукоснимателей устаревших конструкций
обладали серьезным недостатком: имели выброс на частотной ха-
рактеристике в пределах частот 5—7 кГц. Некоторые образцы сов-
ременных головок такого же типа имеют повышенную неравномер-
ность частотной характеристики, отдельные пики которой можно
сравнивать с указанным выбросом.
Схема фильтра для дополнительного ослабления неравномерно-
стей сигнала, возникающих в головке в указанном диапазоне частот
или отдельных пиков, приведена на рис. 60. Фильтр может перест-
раиваться и регулироваться так, чтобы вносимое им затухание соот-
ветствовало необходимому для сглаживания выброса. Перестройку
фильтра производят изменением сопротивления резисторов и подбо-
ром емкости конденсаторов, а величину вносимого фильтром зату-
хания—подбором положения движка переменного резистора /?3- При
изменении его сопротивления настройка фильтра изменяется. Исходя
из этого, регулировку следует производить в несколько приемов, под-
бирая необходимую частоту подавления, соответствующую частоте
пика характеристики головки, и степень подавления для получения
98
равномерной результирующей частотной характеристики звукосни-
мателя совместно с корректирующей цепочкой. Подобную же це-
почку (фильтр) можно использовать и для уменьшения влияния виб-
раций фона выпрямителя и низкочастотного гула, связанного со зна-
чительным подъемом характеристики звуковоспроизводящей головки
в области частот ниже 40 Гц. Это относится к случаю, когда все ме-
ры, принятые для налаживания механической части электрофона,
оказались недостаточно эффективными (например, при плохом ка-
честве двигателя).
Ухудшая воспроизведение низших частот, мы значительно обед-
няем воспроизводящуюся запись, особенно эстрадной и симфонической
музыки, сводим на нет уси-
лия по расширению диапа-
зона частот, воспроизводи-
мого головками громкогово-
рителей.
Указанные фильтры
можно смонтировать на не-
больших платах из тексто-
лита, применяя лепестки для
монтажа экранированных
проводников от головки и
проводников, идущих ко
входу УНЧ. Схемы фильт-
ров экранируются неболь-
шими листами медной фоль-
ги, припаиваемыми к тем же
лепесткам, соединенным с
общей шиной. Рассмотрен-
ные фильтры особенно по-
Rj 9,1 к (15О к) 9,1 к (150 к)
Рис. 60. Схема корректирующей
цепочки (в скобках показаны дан-
ные параметров элементов для
низкочастотной цепи, коррекции).
лезпы прн перезаписи грам-
пластинок устаревших типов на магнитофонную ленту. Для их окон-
чательной настройки следует использовать частотные (измеритель-
ные I рампластипки).
Согласование головки с предварительным усилителем звуковос-
произведения. Головка — источник сигнала должна быть согласова-
на со входом усилителя — нагрузкой.
В связи с тем что входные сопротивления УНЧ на обычных тран-
зисторах малы, для согласования головки пьезоэлектрического типа
со входом УНЧ приходится использовать дополнительные делители
напряжения на резисторах (включать дополнительное сопротивление
в цепь ввода сигнала). При этом начинают сказываться шумы вход-
ного каскада, так как напряжение сигнала падает на высокоомном
резисторе делителя. Непосредственное соединение пьезоэлектричес-
кой головки с низкоомным входом УНЧ приводит не только к не-
обходимости повышения усиления из-за работы пьезоэлемента в ре-
жиме, близком к режиму короткого замыкания, и падению ампли-
туды сигнала более чем в 10 раз, но и к необходимости коррекции.
Дело в том, что при работе пьезоэлемента на относительно низкоом-
ную (5—10 кОм) нагрузку проявляется упомянутый выше «скорост-
ной» эффект, частотная характеристика головки становится более
равномерной, и при воспроизведении записей с измерительной грам-
пластинки сигнал на выходе УНЧ будет возрастать с ростом частоты.
Цепи коррекции в этом случае, как и в случае использования голов-
ки магнитного типа, будут обеспечивать понижение усиления при
7*
99 ‘
увеличении частоты. Наиболее просто такое понижение усиления
достигается включением в цепь обратной связи УНЧ, конденсатора,
сопротивление которого падает с ростом частоты.
Цепи коррекции обеспечивают на выходе предварительного уси-
лителя примерно одинаковые сигналы независимо от характеристик
источника этих сигналов, что обеспечивает их неискаженное усиле-
ние в оконечных каскадах, служащих для усиления мощности. Свое-
образное «выравнивание» сигналов от различных источников особен-
но важно производить в устройствах высококачественного воспро-
изведения звука. Легко видеть, что если грампластинка записыва-
лась рекордером с определенной характеристикой, то воспроизведе-
ние с высокой верностью будет наблюдаться при использовании
вполне определенной цепи коррекции. Воспроизведение же с грам-
пластинки, записанной при ином стандарте, например иностранном,
потребует изменения параметров цепи коррекции, так как иначе
искажения, связанные с различием усиления сигналов отдельных ча-
стот, возрастут, и верность воспроизведения не будет высокой. Ре-
комендованный выше для самостоятельного выполнения емкостный
звукосниматель обеспечивает высокую верность воспроизведения.
Он может работать с УНЧ, имеющим входное сопротивление около
50 кОм.
Поскольку конструкции пьезоэлектрических звукоснимателей
последних выпусков имеют менее ярко выраженные выбросы на
частотной характеристике, надобность в цепочке коррекции, вклю-
ченной между головкой и УНЧ, может отпасть. При необходимости
небольшой коррекции ее можно провести с помощью регуляторов
тембра. Для более гибкой регулировки их следует иметь раздель-
ными для низших и высших частот рабочей полосы, что позволяет
раздельно корректировать ветви характеристики, лежащие слева и
справа от участка средних частот, на котором можно считать харак-
теристику примерно равномерной.
Заметим, что износ грампластинок не только увеличивает спе-
цифические высокочастотные шумы, особенно проявляющиеся при
воспроизведении грампластинок с частотой вращения 78 об/мин, но
и приводит к своеобразному сдвигу всей амплитудно-частотной ха-
рактеристики тракта воспроизведения, как показано на рис. 61.
Графики свидетельствуют, что некоторый средний износ уже нару-
шает «нормальный» ход характеристик, так как высшие частоты на-
чинают акцентироваться, начиная примерно с 1—2 кГц. Ход харак-
теристик корректируется /?С-цепью и изменением усиления.
Итак, задачами коррекции амплитудно-частотной характеристи-
ки являются устранение отдельных выбросов на характеристиках
пьезоэлектрических звукоснимателей отдельных типов и понижение
в случае необходимости усиления в области низших частот. Основная
цель — изменение наклона характеристики тракта усиления, с тем
чтобы вся результирующая характеристика (запись — воспроизве-
дение) от грампластинки до оконечных каскадов УНЧ была более
равномерной.
Корректирующие предварительные усилители. Коррекция ампли
тудно-частотных характеристик может быть получена двумя способа
ми. Первый использовался преимущественно в ламповой технике и
заключался в применении в межкаскадных цепях делителей напря-
жения с коэффициентом деления, зависящим от частоты. Коэффици-
ент передачи такого устройства будет падать с ростом частоты/ так
как сопротивление конденсатора /?С-цепи делителя будет умень-
100
шаться. Одна или две последовательно соединенные цепочки обеспе-
чивали необходимую форму характеристики УНЧ. Их недостатком
являлась необходимость использования усилительных цепей с высо-
ким входным сопротивлением (для исключения шунтирования дели-
теля).
Современные предварительные УНЧ применяют цепи частотно-
зависимой отрицательной обратной связи (ООС). При подключении
ко входу УНЧ пьезоэлектрического звукоснимателя последний ока-
зывается нагруженным на очень малое (по сравнению с обычным ре-
жимом 0,5—1 мОм) сопротивление. Поэтому его выходное напряже-
ние падает со 150—250 до 10—15 мВ. Однако, как уже отмечалось.
Рис. 61. Изменение частотной характеристики записи
при износе грампластинок.
неравномерность частотной характеристики в таком режиме значи-
тельно уменьшается и после коррекции и усиления в предваритель-
ном усилителе может составить всего ±1,5—2 дБ.
Подобные результаты показывает, например, головка ГЗК-62М
и диапазоне частот от 40 Гц до 14 кГц при совместной работе с кор-
ректирующим УНЧ, схема которого приведена на рис. 62. На входе
УНЧ, выполненного на транзисторах К.Т315 и МП111, установлена
цепочка, дополнительно снижающая входное напряжение на более
высоких частотах и уменьшающая влияние нагрузки на источник
сигнала. Корректирующая цепь включается между точками, обозна-
ченными буквами А и Б. Вид цепочки может быть изменен, напри-
мер, для коррекции характеристик УНЧ при проигрывании грам-
пластинок иностранного производства с иной характеристикой запи-
си [10].
После обычной настройки УНЧ производят проверку верности
воспроизведения сигналов различных частот, сигналы с измеритель-
ной грампластинки (например, МУ 33‘/з 5 514/2—4). Вместо коррек-
тирующей’ цепочки временно включают последовательно соединен-
101
ные резистор 51 кОм и конденсатор 5 мкФ. Частотная характеристи-
ка УНЧ корректора должна повторять характеристику записи в диа-
пазоне от 50 Гц до 13 кГц с отклонениями не более ±2 дБ. При
больших отклонениях заново подбирают резистор R2 и конденсатор
Ci. Затем отключают временную цепочку и включают основную цепь
коррекции. При этом УНЧ должен иметь линейную (равномерную)
частотную характеристику при воспроизведении сигналов с измери-
тельной грампластинки в упомянутом диапазоне с меньшими нли
указанными отклонениями (желательно ±1—1,5 дБ).
Рис. 62. Корректирующий усилитель на транзисторах.
в —схема; б — вид цепочки ООС для случая коррекции по стандарту
DIN4J5000.
Проверку уровня шума производят с помощью этой же грам-
пластинки. Для этого воспроизводят сигнал 1 кГц, записанный со
стандартным значением уровня. Сравнивают напряжение на выходе
УНЧ с напряжением шумов (без входного сигнала). Определяют от-
ношение уровней — от большего к меньшему. Если эта разница со-
ставляет 600 — фактор шума равен 55,5 дБ; 700 — примерно 57 дБ;
800 — 58 дБ; 900 — примерно 59,1 дБ, а 1000 — точно 60 дБ. При
отклонениях больше ±2 дБ от линейной характеристики изменяют
параметры деталей цепочки коррекции. При увеличенном уровне шу-
мов заменяют первый транзистор [10], [13].
Схема еще одного усилителя-корректора приведена на рис. 63
[2], При входном сигнале 2 мВ на выходе напряжение близко к
70 мВ. Диапазон рабочих частот 20 Гц — 20 кГц. Уровень шумов
при отсутствии сигнала на входе не хуже —60 дБ. Входное сопро-
тивление — 47 кОм. Отклонение частотной характеристики от стан-
дартной не выше ± 1 дБ. Как и у описанного выше усилителя, фор-
ма частотной характеристики определяется /?С-цепью между кол-
лектором Т2 и эмиттером Т[. Усилитель необходимо тщательно экра-
нировать. Для снижения уровня фона параллельно конденсатору Сд
102
Рис. 63. Схема корректирующего УНЧ с блоком питания и балласт-
ной батареей.
Рис. 64. Корректирующий УНЧ с петлей ООС на входе.
103
можно на время работы электрофона подключать шесть последова-
тельно соединенных элементов (типа «Сатурн»),
Подключение батарей позволяет существенно понизить требо-
вания к емкостям конденсаторов фильтра выпрямителя, но требует
периодической замены батарей. Можно работать с включенным вы-
прямителем и батареей. В этом случае батарея подзаряжается и
используется длительное время, а так как батарея эквивалентна
конденсатору очень большой емкости, фон будет малым. Когда вы-
прямитель отключен (Bt включен, В2 разомкнут), батарея одна пи-
тает УНЧ. При этом влияние фона почти исключается, но батарею
необходимо подключать для подзарядки к выпрямителю и чаще за-
менять. Настройка УНЧ производится в таком порядке: подбор ре-
жимов, проверка уровня шумов, замена (при необходимости) первого
транзистора, окончательная настройка, проверка верности воспро-
изведения
Заметим, что цепочка коррекции может включаться не только
между первым и вторым транзисторами, но’и на входе УНЧ. При
этом достигается некоторое упрощение схемы. Схема корректирую-
щего УНЧ с такой цепочкой приведена на рис. 64. Для обеспечения
малых шумов во входном каскаде используется транзистор П27А.
Можно применять современные кремниевые транзисторы типа
КТ203 (КТ203А), имеющие фактор шума 2—4 дБ. Рекомендуется
выбирать менее шумящий транзистор. Для обеспечения минимума
шумов при налаживании УНЧ следует изменять ток коллекторной
цепи, подбирать резисторы, отмеченные звездочкой.
Встраивание УНЧ в тонармы целесообразно при использовании
головок, плохо согласующихся с удаленным от них УНЧ. Так как
пьезоэлектрические головки могут работать на более длинный сое-
динительный кабель (линию из двух совместно экранированных и
слегка скрученных проводников), УНЧ можно располагать непосред-
ственно под узлом поворота тонарма для исключения наводок. При
желании можно встроить в тонарм предварительный УНЧ — микро-
схему К1УС221, имеющую коэффициент усиления на частоте 1 кГц
около 30 и обеспечивающую уровень шумов ниже —50 дБ.
Встраивание более необходимо при использовании магнитных
головок. Если число проводников для связи с УНЧ в тонарме будет
значительно превышать число проводников, идущих непосредственно
от головки (для стереоголовки равно трем-четырем), то увеличен-
ная упругость жгута проводников может сказываться — будет ме-
шать работе узла поворота с точными подшипниками, а это важно
особенно для случая использования упрощенных микролифтов с эле-
ктрическим управлением, для работы которых также необходим до-
полнительный гибкий проводник.
Регуляторы тембра и усиления
Регуляторы тембра, как и схемы коррекции, могут быть выпол-
нены в двух основных вариантах: в виде регулируемых межкаскад-
ных пепей и в виде каскадов с регулируемой ООС, зависящей от ча-
стоты. Место регуляторов тембра в современных УНЧ вполне опре-
деленное их включают на выходе корректирующего УНЧ отдельным
узлом. Недостатком регуляторов тембра (в виде управляемых дели-
телей напряжения) являются значительное ослабление средних час-
тот и необходимость их дальнейшего усиления.
104
На рис. 65 дана схема регулятора тембра, применяемого в сов-
ременных звуковоспроизводящих устройствах. Она имеет раздельно
работающие цепи регулировки НЧ и ВЧ, что позволяет несколько
видоизменять результирующую частотную характеристику, установ-
ленную с помощью корректирующего УНЧ.
Действие схемы основано на использовании цепи частотно-зави-
симой ООС в усилительном каскаде на транзисторе 7\. Регулировка
высших частот производится цепочкой, в которую введен переменный
резистор /?4, а регулировка низших частот — цепочкой, шунтирую-
щей один из резисторов делителя напряжения, установленного-меж-
ду коллектором и базой транзистора, т. е. изменяющим глубину ООС.
Рис. 65. Схема темброблока с транзистором.
и одновременно уменьшающим сопротивление межкаскадной связи
для этих частот. В..крайних правых положениях движков переменных
резисторов R3 и ООС как по НЧ, так и по ВЧ максимальна, по-
тому частотные характеристики на соответствующих участках ра-
бочей полосы частот имеют меньшие уровни, а регулятор тембра'
пропускает преимущественно средние частоты.
На рис. 66, а приведена схема предварительного УНЧ для уси-
ления сигнала от пьезоэлектрического звукоснимателя. Схема выпол-
нена на полевом транзисторе, обеспечивающем низкий уровень шу-
мов. Для улучшения частотной характеристики полевой транзистор
непосредственно связан с базой следующего. При необходимости
второй транзистор может быть заменен на транзистор другого типа
(рис. 66, б).
Схема УНЧ не содержит цепи коррекции, так как чувствитель-
ный элемент нагружен на высокое входное сопротивление каскада
с полевым транзистором, и для целей регулировки усиления исполь-
зован высокоомный переменный резистор. Заметим, что в таком слу-
чае регулятор усиления устанавливается на входе УНЧ. Регулиров-
ка тембра обеспечивается действием регуляторов, находящихся в
межкаскадной цепи. В этом случае регуляторы действуют как уп-
равляемые делители напряжения.
105
Регулировка усиления. Простейший случай был рассмотрен в
приведенном выше примере. Обычно в современных конструкциях
регулятор усиления устанавливают после темброблока на входе око-
нечного УНЧ. При этом последовательно включаются несколько це-
пей (для случая использования делителей напряжения): цепочки
регуляторов тембра и цепь делителя напряжения сигнала. Общее
затухание, вносимое этими цепями, может стать довольно большим.
По этой причине, так же как в случае применения для регулировки
тембра каскада УНЧ с регулируемой ООС, можно использовать
Рис. 66. УНЧ с полевым транзистором на входе и темброблоком.
а — принципиальная схема; б — схема замены второго транзистора УНЧ.
Рис. 67. Схема регулятора усиления с использова-
нием транзистора.
106
аналогичный каскад с активным элементом и для регулировки
усиления.
Схема подобного регулятора приведена на рис. 67. В нем ис-
пользуется активный элемент — транзистор. Изменение усиления
связано с изменением уровня ООС, вводимой через цепочку делителя
входного напряжения.
Преимуществом подобного регулятора являются расширение об-
ласти регулирования «средних» уровней и сокращение зон, в которых
перемещения движка потенциометра вызывают более резкое нара-
стание или спад усиления. Такое регулирование полезно, так как ра-
бота УНЧ, как правило, происходит при средних уровнях громкости
звучания звуковоспроизводящих головок.
На рис. 68 приведена полная схема УНЧ малой мощности для
простого электрофона, в которой использованы цепи регулирования
тем*бра и усиления в рекомендуемой для большинства современных
схем последовательности. Схема содержит входной каскад на поле-
вом транзисторе; коррекция не нужна, отклонения от стандартной
характеристики в случае необходимости могут быть компенсированы
с помощью темброблока.
Темброблок выполнен в виде делителей напряжения с элемента-
ми, характеристики которых зависят от частоты. При перемещении
движка потенциометра регулятора тембра влево ухудшается пере-
дача высших частот и возрастает сопротивление цепи, в которой про-
RB 3,3к (б,б*к)
Рис. 68. Примерная схема УНЧ малой мощности для портативных
электрофонов.
107
исходит выделение напряжения низших частот. При перемещении
движка вправо акцентируются высшие частоты. Регулятор усиления
включен непосредственно за регулятором тембра — на входе оконеч-
ных каскадов УНЧ.
Приведенная схема может быть использована в электрофонах
небольшой мощности. Выходная мощность при напряжении питания
12 В составляет примерно 1 Вт. При повышении напряжения питания
и изменении номиналов некоторых деталей, основная часть которых
дана в скобках, схема может давать мощность около 3 Вт при коэф-
фициенте нелинейных искажений окло 1%. Транзисторы оконечного
каскада снабжаются радиаторами площадью не менее 200 см2. При
увеличении выходной мощности переделывают выпрямитель. Стаби-
литрон в схеме стабилизатора заменяют на два стабилитрона тако-
го же типа или на стабилитрон, работающий при напряжении 20—
25 В. Силовой трансформатор выполнен из пластин Ш 20X32; об-
мотка I — 2000 витков ПЭВ-1 0,17; обмотка II — 150 витков ПЭВ
0,45. Дроссель L[ сделан на базе сердечника от выходного транс-
форматора (5 = 4-ь5 см2, провод — ПЭВ-1 — 0,15). Конденсаторы
электролитические типа К50-6. При увеличении напряжения питания
(для повышения мощности УНЧ) необходимо обратить особое вни-
мание на замену электролитических конденсаторов и деталей, от ко-
торых зависит режим работы транзисторов.
Налаживание УНЧ, выполненного из кондиционных деталей,
сводится к подбору диода Дь и оптимального сопротивления резисто-
ра /?15, который устанавливает ток покоя транзисторов оконечного
каскада и влияет на величину искажений. Ток покоя устанавливает-
ся в пределах 20—40 мА. Сопротивления резисторов Rl6 и /?14 в цепи
ООС определяют усиление и степень искажений. Диапазон рабочих
частот всего электрофона зависит в основном от диапазона головки
звукоснимателя.
Заметим, что для случая использования современного акустиче-
ского агрегата мощность УНЧ явно недостаточна. Подобный УНЧ
малой мощности рассматривается в качестве примера. Следует ис-
пользовать его в портативных установках для высококачественного
воспроизведения звука или со значительно более мощными выход-
ными каскадами. Схемы таких каскадов УНЧ широко публикуются
в массовых изданиях для радиолюбителей. Описания схем мощных
выходных каскадов УНЧ на транзисторах обычно содержат необхо-
димые сведения о выпрямителе, стабилизаторе, фильтре и настройке.
Заметим, что выбор схемы следует производить после приобретения
необходимого комплекта выходных транзисторов, менее мощные
транзисторы могут быть почти всегда заменены на эквивалентные.
В качестве примера типовой схемы относительно мощного УНЧ
(20 Вт) укажем схему, описанную в [23]. Опа проста и обеспечи-
вает практически все поставленные нами требования к подобным
устройствам, содержит необходимый запас мощности. УНЧ по этой
схеме работает в диапазоне частот 20 Гц — 20 кГц при неравномер-
ности ±0,5 дБ и Kn.it менее 0,7%. Уровень помех и шума схемы ни-
же —70 дБ.
Вспомогательные приборы
Часто предполагается, что после монтажа необходимых деталей
схема УНЧ будет работать после’ первого включения. Это справед-
ливо для случаев, когда все параметры деталей действительно соот-
108
ветствуют указанным, однако на практике подобное положение на-
блюдается далеко не всегда. Поэтому, а также из-за малых воз-
можностей отбора идентичных деталей (особенно транзисторов, при
монтаже стереоустройств), УНЧ могут не обеспечивать нужного ка-
чества работы. В связи с этим при налаживании транзисторных
УНЧ могут оказаться очень полезными измерительные приборы. В
первую очередь ими являются простейшие измерители относитель-
ной величины нелинейных искажений, звуковые генераторы, милли-
вольтметры, а также приборы для отбора транзисторов.
Измерители коэффициента нелинейных искажений Кн.а относят-
ся к достаточно сложным-приборам. Они, как правило, содержат
/?С-мосты, фильтры или усилители со специальными цепями ООС,
использование которых позволяет отделить основную составляющую
напряжения сигнала от его гармонических составляющих и изме-
рить их.
О нелинейных искажениях судят по коэффициенту нелинейных ис-
кажений Кн.и, который численно выражается как отношение квадрат-
ного корня из суммы квадратов токов или напряжений всех гармо-
ник к току (или напряжению) основной частоты исследуемого сиг-
нала. Искажения при коэффициенте Кн.и менее 3% практически не-
заметны на слух, при Кн.и более 5% их можно обнаружить осцил-
лографом, при Кн.и более 12—15% звучание становится неприятным.
Даже простейшие измерители Кн.и, позволяющие производить срав-
нение уровней искажений, не давая абсолютной величины Кн.п, зна-
чительно облегчают настройку УНЧ, предназначенных для высоко-
качественного воспроизведения, особенно в случаях замены одних
пикш транзисторов на примерно соответствующие, и, кроме того,
при подборе режимов работы, так как коэффициент нелинейных ис-
кажений — один из важнейших показателей высококачественных
УНЧ.
Простейший прибор для оценки относительных величин коэффи-
циента нелинейных искажений обычно представляет собой фильтр,
ослабляющий передачу напряжения основной гармоники и пропус-
кающий все остальные. Если измерить отдельно напряжение основ-
ной составляющей и суммарное напряжение гармоник, то можно оце-
ни ы, примерное значение Кв.и. При настройке УНЧ используют такой
шмсритель для настройки оконечных каскадов. При этом критерием
качества настройки является минимальное напряжение гармоник на
входе измерительной цепи. Это означает, что оконечные каскады не
искажают сигнала, и в их выходном напряжении относительный
\ровень гармоник невелик.
Упомянутые фильтры можно выполнить в виде /?С-цепей по схе-
мам, аналогичным показанной на рис. 61, однако при этом не всег-
да удается добиться достаточно высокой степени фильтрации. Эти
фильтры можно использовать и в цепях ООС измерительного УНЧ-
По такому пути идут при конструировании специальных точных при-
боров — измерителей Кн.и типа ПНИ.
Ниже приводятся несложные схемы измерителей уровня нели-
нейных искажений, конструирование которых не занимает много
времени. Для изготовления приборов требуются широко распрост-
раненные детали и транзисторы.
Схема прибора для измерений относительных величин искаже-
ний с LC-фильтром приведена на рис. 69. Фильтр присоединяют к
выходу УНЧ (нагрузка заменена омическим сопротивлением). К вы-
ходу прибора подключают милливольтметр с делителем, позволяю-
109
щим измерять милливольты и единицы вольт. Фильтр выполняется
двух видов. При наличии перестраиваемого звукового генератора
(ЗГ) фильтр выполняют для работы на выбранных частотах (напри-
мер, 1, 4, 8—10 кГц), а при использовании ЗГ, работающего на
фиксированных частотах, фильтр снабжают дополнительным пере-
менным конденсатором (на рис. 69 показан пунктиром). Для упро-
щения работы и использования менее чувствительного милливольт-
Рис. 69. Схема прибора для оценки уровня нелинейных искажений
УНЧ (справа показан дополнительный каскад усиления для улучше-
ния работы прибора).
метра напряжение Пвых унч повышают, несколько изменяя сопро-
тивление нагрузки УНЧ или ослабляя действие петли ООС. При
этом измеряют увеличенные искажения, после чего восстанавливают
петлю ОС, увеличивая ее глубину, и соответственно вновь уменьша-
ют искажения.
Во время измерений сначала добиваются минимума гармоник,
подстраивая режим УНЧ, переключают чувствительность измери-
тельного прибора, измеряют выходное напряжение УНЧ, а затем оп-
ределяют отношение полученных уровней. Предварительно фильтр
испытывают отдельно, выясняют степень просачивания на его выход
основной гармоники и степень ее ослабления. Если измеренное мил-
ливольтметром напряжение превышает величину, определяемую толь-
ко просачиванием сигнала, на выходе присутствуют высшие гармони-
ки. УНЧ вновь подстраивают по минимуму высших гармоник. По-
вторно сравнивают уровни. Если прибор сравнивался с уже градуи-
рованным, можно оценить и примерный уровень гармоник в %.
Заметим, что ошибки при измерениях тем меньше, чем ниже
уровень собственных высших гармоник у генератора, соединенного
со входом испытываемого УНЧ. Конденсаторы С2а и С2б — со слюдя-
ным или полистироловым диэлектриком (5000—6000 пФ). В качест-
ве индуктивности L[ применяют силовой дроссель с малым сопротив-
лением обмотки (L,= 10-г-20 г, Rl = 1004-200 Ом). Вместо него мо-
жно использовать перемотанный строчный трансформатор (типа
КВН) с секционированной катушкой, имеющей малую собственную
емкость. Рабочие частоты при этом сместятся в область более вы-
соких, но качество работы фильтра повысится.
Для улучшения работы рассматриваемую схему можно услож-
нить. Так, например, при невысоком качестве дросселя Lj подавле-
110
ние основной гармоники будет недостаточным. Если к фильтру под-
ключить каскад на транзисторе 1\ типа МП-111 (МП-113) с вклю-
ченным в цепь эмиттера контуром, выполненным, например, на сер-
дечнике типа СБ диаметром 34 мм (число витков 850—900, провод
ПЭ-0,06, ПЭ-0,07) и настроенным с помощью конденсатора С4 (см.
на рис. 69 контур L2C4) на основную гармонику, то подавление ее
возрастает в 8—10 раз и более (в зависимости от качества контура).
Z(f О,Б5 мА
Рис. 70. Схема простейшего генератора НЧ на
транзисторе.
При этом коэффициент передачи напряжений гармоник составит
0,7—0,8, что позволит значительно увеличить точность работы при-
бора и качество настройки УНЧ. В результате каскад можно объе-
динить с фильтром и батареей питания в общем корпусе.
Устранение соединительных проводников (до блока питания)
существенно снижает наводки, которые возрастают в усилительном
I.аскаде и могут исказить показания прибора на выходе схемы. Лег-
ко видеть, что действие дополнительного каскада основано на глу-
бокой ООС по току: при настройке на основную частоту в контуре
при прохождении тока эмиттера возникает значительное напряже-
ние, и усиление каскада на этой частоте снижается (подавление ос-
новной гармоники усиливается).
Схема простейшего генератора НЧ приведена на рис. 70. Он ра-
ботает на фиксированных частотах, изменяемых с помощью пере-
ключателя (на схеме не показан). Переключатель может изменять
емкость конденсаторов, присоединяя к ним дополнительные конден-
саторы, или изменять сопротивление резисторов фазосдвигающих
цепочек. Для этого составляют цепочку из нескольких отдельных ре-
зисторов, соединенных последовательно с отводами к переключате-
лю. При тщательном налаживании генератора можно обеспечить
Ян.и менее 0,6—0,8%.
Генератор на одной лампе показан на рис. 71. Его схема осно-
вана на использовании LC-фильтра, эффективно подавляющего выс-
111
шие гармоники. Генератор относится к классу самостабилизирую-
щихся: при изменении выходного напряжения происходят измене-
ния потенциала сетки лампы, препятствующие изменению анодного
юка, вызвавшего приращение ивых. Когда в лампе отсутствуют
ионные токи сетки, генератор обеспечивает Кн.и менее 0,5%. Частота
генерируемых колебаний устанавливается конденсатором перемен-
Рис. 71. Схема самостабилизирующегося генератора НЧ
на лампе.
Рис. 72. Схема вспомогательного милливольтметра для измерений
параметров и качества работы УНЧ.
ной емкости Сл, к которому для расширения полосы рабочих частот
можно присоединять постоянный конденсатор С$.
Достаточно простой генератор может быть выполнен на базе
готового блока — переходника УП-2-1, имеющегося в продаже. Его
частота меняется с изменением параметров деталей /?С-цепочки.
Схема вспомогательного милливольтметра, необходимого для
проведения описываемых измерений Кн.и и налаживания УНЧ, дана
на рис. 72. Полное 'отклонение стрелки измерительного прибора соот-
112
ветствует входному напряжению 15 мВ. Резистором эту чувстви-
тельность можно понизить до 100 мВ. Прибор выполняется на поле-
вом транзисторе типа КП-103К (КП-103Л). Исключения влияния
фона и помех добиваются встраиванием в корпус прибора батареи
питания и экранированием. При проведении измерений тщательно
экранируют и проводники, связывающие вход милливольтметра с
УНЧ или измерителем Кн.и.
Затраты труда на выполнение и налаживание приборов окупа-
ются упрощением регулирования УНЧ, повышением качества работы
УНЧ электрофона. Заметим, что налаживание УНЧ при возможности
следует проводить при меньшей глубине ООС. Это позволяет снизить
требования к приборам для измерений, более четко регистрировать
искажения. После налаживания и проведения измерений ООС уве-
личивают. Следует добавить, что чем лучше характеристики УНЧ
(при меньшей глубине ООС или без петли ООС), чем шире полоса
воспроизводимых частот и чем ближе режим работы УНЧ к классу
А (меньше искажения), тем выше качество работы УНЧ при пол-
ностью введенной ООС и тем меньше специфические искажения, вы-
зываемые глубокой ООС в транзисторных усилителях.
Глава третья
УПРОЩЕННЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Искажения при воспроизведении звука.
Борьба с искажениями
Искажения, возникающие при работе выходных элементов элек-
трофонов—излучателей звука, в значительной мере определяют ка-
чество звуковоспроизведения. Поэтому неправильный выбор головок
или их неправильное использование могут свести на нет усилия, за-
траченные на конструирование высококачественного УНЧ. Искаже-
ния создаются УНЧ, самими головками, акустическими системами, в
которых устанавливаются головки. Следует иметь в виду, что если
УНЧ с подключенным к его входу омическим резистором (эквива-
лентом нагрузки) имеет достаточно равномерную амплитудно-час-
тотную характеристику, то этот же УНЧ при работе на головку с
комплексным сопротивлением будет обладать уже неравномерной
характеристикой, поскольку характеристика нагрузки зависит от ча-
стоты. В этом смысле головки с низкоомной звуковой катушкой, име-
ющей относительно небольшое число витков и малую индуктивность,
предпочтительнее головок с высокоомными катушками, имеющими
значительное число витков и достаточно большую индуктивность.
Искажения рассматриваемого типа тем меньше, чем меньше выход-
ное сопротивление УНЧ, т. е. чем больше его мощность, глубина
ООС и т. д.
Искажения, создаваемые самими головками, играют еще более
важную роль. От них зависит верность воспроизведения звуков. Сов-
ременные звуковоспроизводящие системы, и в том числе электрофо-
ны, относятся к устройствам с высокой верностью воспроизведения,
обеспечивающим высокое качество работы. Оно снижается при ис-
кажениях нескольких типов,
8—91 113
Рассмотрим нелинейные искажения, зависящие от нелинейности
амплитудной характеристики головки — зависимости между подво-
димым к головке напряжением звуковой частоты и развиваемым ею
звуковым давлением. Нелинейность зависит от многих факторов.
К ним относятся нелинейность характеристики гибкости подвески
диффузора, неоднородность магнитного поля в зазоре магнитной си-
стемы, в котором перемещается звуковая катушка, и ряд других
причин. Наиболее серьезные трудности, возникающие при создании
головок, и особенно при попытках повышения их к. п. д., весьма нуз-
ком для электродинамических головок (единицы процентов), появ-
ляются от плохого согласования диффузора со средой, в которой он
колеблется.
В процессе перемещения звуковой катушки и следующего за
ней диффузора в воздушной среде слой воздуха, прилегающий к
диффузору, перемещается вместе с ним. Через него в колеблющую-
ся систему вносится затухание, в результате которого возникает аку-
стическое демпфирование колебаний диффузора, особенно сильное
в диапазоне частот 4—5 кГц. Это явление влияет на величину отдачи
головки в области низших частот. Колебания диффузора из-за сопро-
тивления воздуха не строго следуют колебаниям звуковой катушки.
Эти отклонения тем больше, чем выше масса диффузора. Чем мень-
ше инерция колеблющейся системы, тем меньшие искажения наблю-
даются при воспроизведении высших частот.
Рабочий диапазон воспроизводимых головкой частот обычно раз-
деляют на область низших (ниже критической) и область высших
(выше критической частоты). В области низших частот диффузор
головки колеблется как единое целое, и его можно считать практи-
чески жестким. В области критической частоты жесткость диффузо-
ра нарушается, и части диффузора могут иметь собственные колеба-
ния. В некотором диапазоне частот, когда диффузор был практиче-
ски «жестким», искажения относительно невелики. Если на длине
образующей диффузора укладывается несколько длин волн излуча-
емых колебаний, процесс излучения становится более сложным, от-
дельные участки диффузора могут колебаться в противофазе, а
искажения увеличиваются. Вблизи критической частоты, где диф-
фузор колеблется еще как одно целое, могут появиться противофаз-
ные колебания в гибком подвесе диффузора. Так как в мощных го-
ловках большого диаметра ширина подвеса достигает 15—20 мм и
более, площадь подвеса становится соизмеримой с площадью зоны
конической части диффузора, и между звуковыми волнами, излучае-
мыми этими двумя колеблющимися участками, возникает интерфе-
ренция, что приводит к появлению резких пиков н провалов в ха-
рактеристике звукового давления, создаваемого головкой.
На частотах выше критической процесс излучения сильно услож-
няется. Диффузор не колеблется как одно целое, отдельные его
участки в процессе воспроизведения звука колеблются с различными
фазами и амплитудами, что приводит к появлению множества пиков
и провалов разной глубины на характеристике звукового давления
(микроструктура характеристики звукового давления становится
сильно изрезанной, неравномерной). Эти искажения зависят и от
формы диффузора. Более сильные колебания отдельных участков
его поверхности возникают, когда диффузор имеет вид обычного ко-
нуса (поверхность образована вращением прямой линии), а менее
сильные — при специальной форме поверхности. Такая поверхность
образуется вращением кривой линии, причем кривизна диффузора
114
учитывает материал, из которого он изготовлен, размер центральной
шайбы, диаметр и т. д. Снижению искажений способствуют и вид,
и гибкость подвеса диффузора и центрирующей шайбы.
В .радиолюбительских условиях можно частично устранить при-
чины указанных искажений. С этой целью зону центра диффузора
пропитывают бакелитовым лаком, чтобы она была более жесткой,
перемещалась как одно целое. Это способствует повышению отдачи
головки в области высших частот ее рабочего диапазона. Повышение
гибкости подвеса диффузора увеличивает равномерность отдачи в об-
ласти низших частот. Можно также выполнить сплошное покрытие
диффузора полимерным лаком, вспенивающимся при нагреве. При
осторожном быстром нагреве лака, нанесенного на диффузор, по-
верхность последнего покрывается сетью мелких пузырьков, ячеек,
перемычек, прочно связывающих участки поверхности, что приводит
к повышению качества работы головки.
Для повышения качества звуковоспроизведения при использова-
нии электродинамических головок следует применять головки с мень-
шей изрезанностью микроструктуры. Например, у головок устарев-
ших типов неравномерности характеристики звукового давления пре-
вышают 15—16 дБ, в то время как неравномерность частотной ха-
рактеристики звуковоспроизводящего устройства 1 класса не долж-
на превышать 6 дБ. Так как высококачественные головки дороги,
в радиолюбительской практике применяют головки устаревших ти-
пов. При этом необходимо использовать группу головок одного или,
что еще лучше, различных типов. При этом можно предполагать, что
отдельные пики и провалы их частотных характеристик звукового
давления не будут совпадать, и суммарная характеристика будет
более равномерной.
Если необходимо увеличивать отдачу головок (что более важ-
но в электрофонах переносных и портативных конструкций), следу-
ет использовать головки, создающие повышенное звуковое давление.
Примером такой головки может служить головка ЗГД-17, в которой
использован сплошной диффузор из пенопласта. Она создает боль-
шее звуковое давление, нежели головка обычной конструкции, при-
мерно равной площади диффузора. Так как головка ЗГД-17 хорошо
воспроизводит средние частоты, целесообразно использовать ее с ши-
рокополосным УНЧ в группе других головок с отличающимися час-
тотными характеристиками.
Нелинейные искажения зависят от мощности, подводимой к го-
ловкам. Многочисленные измерения характеристик головок различ-
ных типов показывают, что коэффициент нелинейных искажений
уменьшается на разных частотах примерно в 2—3 раза, а на отдель-
ных частотах остается примерно постоянным при уменьшении подво-
димой мощности в 10 раз. Так, для головки 4ГД-28 на частотах 63,
80, 125 Гц коэффициент нелинейных искажений падает примерно в
3 раза при указанном уменьшении подводимой к головке мощности,
на частотах 200, 2000 Гц —примерно в 2 раза. На частотах 400, 630,
4000, 8000 Гц он не изменяется.
Заметим, что во всех случаях на различных частотах рабочего
диапазона при уменьшении подводимой мощности коэффициент не-
линейных искажений никогда не увеличивается. Из приведенных
экспериментальных данных следует сделать вывод: искажения можно
снизить простыми способами — уменьшением подводимой к голов-
кам мощности, использованием более мощных головок или увеличе-
нием числа головок меньшей мощности. При конструировании высо-
8*
115
некачественной звуковоспроизводящей аппаратуры обычно придер-
живаются правила: номинальная мощность головок должна не ме-
нее чем в 3—5 раз превышать выходную мощность УНЧ.
Заметим также, что исключение перегрузки головок, способст-
вующее снижению искажений, облегчается в многополосных УНЧ.
Если в обычном УНЧ меры по сужению полосы частот, подводимой
к головке, не приняты, головка может оказаться перегруженной на
частотах, выходящих за пределы ее рабочего диапазона. Это при-
водит к появлению новых искажений.
Общие тенденции к миниатюризации аппаратуры привели и к
миниатюризации головок. Созданы головки типа МАС, обладающие
высоким качеством работы. Процесс повышения качества работы про-
мышленной аппаратуры влияет и на характер любительских конст-
рукций, однако не следует думать, что высококачественная аппара-
тура, и в том числе головки, должны быть только малогабаритными.
Подобные головки требуют УНЧ очень большой мощности. В таких
УНЧ для улучшения характеристик и снижения нелинейных иска-
жений, как правило, используются цепи, создающие глубокую ООС.
В ряде случаев введение в УНЧ глубоких ООС, недостаточно тща-
тельно рассчитанных и выполненных, может повлечь за собой по-
явление специфических искажений. Эти искажения преимущественно
зависят от качества работы этого же усилителя без петли ООС, его
широкополосности, граничных частот транзисторов и т. п. Поэтому
общее улучшение качества работы (даже при использовании голо-
вок типа МАС) может оказаться весьма небольшим.
В этом смысле использование проверенных способов достижения
высококачественного воспроизведения: увеличение объема колонок,
применение головок с большим диаметром диффузора, акустических
агрегатов с фазоинверторами и акустическими лабиринтами — мо-
жет оказаться не менёе эффективным. В связи с этим радиолюбите-
ли, имеющие возможность разместить в комнатах акустические агре-
гаты больших размеров, могут обеспечить высококачественное вос-
произведение и без систем МАС, с успехом использовать головки
устаревших конструкций. При этом можно применить и не такие
мощные УНЧ с меньшей глубиной ООС, особенно если используются
многополосные и многоканальные устройства, в которых общее чис-
ло трактов усиления возрастает.
Интермодуляционные искажения возникают при одновременном
воспроизведении головкой звуков различных частот и амплитуд. Как
правило, звуки низших частот имеют бблыпие амплитуды, нежели
высокочастотные. Большие перемещения диффузора на низших час-
тотах приводят к частотной модуляции звуков более высоких час-
тот. Результатом этой модуляции являются паразитные звуки, слы-
шимые как искажения. Они же возникают и при работе нескольких
головок в общей звуковой колонке, так как колебания диффузора
мощной низкочастотной головки вызывают вынужденные колебания
диффузора других головок.
Интермодуляционные искажения резко ослабляются при увели-
чении числа каналов, когда каждая головка воспроизводит «свои»
частотные полосы. Заметим, что при этом также облегчается работа
по исключению резонансов, выведению резонансных частот за пре-
делы диапазона рабочих частот.
Интермодуляционные искажения, возникающие при совместной
работе нескольких головок, ослабляются для менее мощных головок
устройством экранов. Такие экраны можно выполнить в виде кол-
116
раков из пенопласта, надеваемых на среднечастотные и высокочас-
тотные головки, установленные в непосредственной близости от низ-
кочастотной головки большой мощности. Лучшие результаты дают
Применение автономных акустических систем, вынесение низкочас-
тотного громкоговорителя в отдельную колонку (за рубежом она
называется «Бас»). Среднечастотные и высокочастотные колонки ча-
сто разделяются. Каждая при этом имеет оптимальный рабочий объ-
ем для размещенных в ней головок. Самая большая по объему ко-
лонка отводится для головки «Бас».
Рис; 73. Характеристики моду-
ля полного сопротивления го-
ловки устаревшего типа.
) — без отражательной доски; 2 —
в открытом ящике; 3 — в закрытом
ящике с фазоинвертором.
Резонансные явления. При работе головки, как и при работе
любой колебательной системы, проявляются собственные резонансы.
Типичная частотная характеристика модуля полного сопротивления
головки имеет максимум в области низших частот (рис. 73, кри-
вая /), соответствующий частоте основного резонанса подвижной
системы. При повышении частоты в области за резонансом сопротив-
ление головки постепенно возрастает, так как индуктивное сопротив-
ление звуковой катушки увеличивается. Выбирая головки, обычно
стремятся применить такие, частоты собственного резонанса которых
выходят за границы воспроизводимого диапазона частот. С этой же
целью стараются понизить частоту резонанса, сгладить выброс на
частотной характеристике, чтобы воспроизведение частот всего ра-
бочего диапазона было более равномерным, а искажения, вызван-
ные резонансными явлениями — минимальными.
Неравномерность характеристики головки зависит от добротно-
сти акустической колебательной системы: массы диффузора, индук-
ции в зазоре для звуковой катушки, длины и сопротивления прово-
да обмотки катушки. Головки с высокой добротностью (более двух)
создают повышенное звуковое давление в области частот, близких
к резонансу, но обладают повышенной неравномерностью частотной
характеристики звукового давления и повышенными искажениями:
подчёркивают низшие частоты, воспроизведение сопровождается по-
явлением хрипов.
Для ослабления нежелательных искажений добротность головок
стараются выбирать в пределах 1—1,5. При малых значениях доб-
ротности (менее 0,5) резонансные явления не возникают, искажения
уменьшаются, но падает и создаваемое головкой звуковое давление
в области низших частот и частот, близких к резонансной. В неко-
торых пределах добротность головок можно регулировать, подклю-
117
чая последовательно к обмоткам звуковых катушек омические рези-
сторы небольшого сопротивления. Этот способ снижает звуковое дав-
ление, поэтому он может ограниченно использоваться при
согласовании работы отдельных головок в группе. Понизить частоту
собственного резонанса можно и увеличением массы диффузора (ис-
пользованием утяжеляющего кольца на диффузоре, вблизи зоны
центра диффузора), но этот метод неэффективен, так как падение
звукового давления в этом случае происходит весьма интенсивно.
Более значительны меры по сглаживанию резонансных пиков пу-
тем использования фазоинверторов и двух или более головок со
сдвинутыми частотами резонансов, соединенных параллельно. При
таком включении происходят взаимное демпфирование головок,
уменьшение длительности переходных процессов. Эффективное демп-
фирование происходит в звуковоспроизводящих устройствах, имею-
щих мощные УНЧ с низким выходным сопротивлением, так как
э. д. с., наводящаяся в катушке головки во время ее колебаний, соз-
дает в свою очередь ток, противодействующий колебаниям. Элек-
трическое демпфирование улучшается при снижении сопротивления
в цепи тока противодействия. Длительность переходных процессов
в подвижных системах головок снижается при одновременном дей-
ствии электрического и акустического демпфирования, о котором го-
ворилось выше.
Специфические искажения при звуковоспроизведении вызывают-
ся и механическими дефектами головок (или плохой сборкой их де-
талей), которые приводят к появлению в излучаемом сигнале спект-
ральных компонентов помехи. К ним относятся дребезг и призвуки.
Дребезг воспринимается как помеха при работе головки в но-
минальном рабочем диапазоне частот. Призвуки — компоненты сиг-
нала, воспринимаемые как помеха при подведении к головке чисто
синусоидального сигнала. Искажения этого вида можно ослабить
тщательным закреплением всех деталей головки, улучшением цент-
ровки звуковой катушки в зазоре магнитной системы, удалением из
последнего металлических опилок, отладкой центрирующей шайбы
и диффузородержателя и т. п. Искажения подобного типа чаще воз-
никают на низших частотах.
Отражательные доски
Сильные искажения воспроизводимых звуков возникают при од-
новременном приходе двух звуковых волн: от лицевой поверхности
диффузора головки и от обратной его стороны. При распространении
этих волн в пространстве волна от обратной стороны диффузора
огибает головку и накладывается на прямую волну от лицевой сто-
роны диффузора. Возникает интерференция, в результате которой,
как и в процессе интерференции звуков, излучаемых несинфазно ко-
леблющимися участками поверхности диффузора, звук может резко
усиливаться или ослабляться, а искажения увеличиваться. Такие
искажения ослабляются акустическими системами.
Простейшей акустической системой является, экран, на котором
устанавливается головка. Назначение экрана (его называют еще от-
ражательной доской) состоит в разделении путей прямой и обратной
воли, исключении интерференции методом удлинения пути прохож-
дения обратной волны. Легко видеть, что чем ниже частота излучае-
мого сигнала, тем больше длина звуковой волны и тем большими
118
должны быть размеры экрана для эффективного разделения путей
упомянутых волн, в противном случае отдача головки на низких
частотах существенно снижается.
Расчеты показывают, что если при использовании отражатель-
ной доски в виде квадрата со стороной 240 см отдача некоторой
низкочастотной головки на частоте 50 Гц близка к 0,5, то на час-
тотах 40, 30 и 20 Гц отдача этой же головки с тем же экраном со-
ставляет соответственно 0,3; 0,17 и 0,07.
Рабочая частота
Рис. 74. Зависимость отдачи головки от размеров
стороны квадратной отражательной доски на различ-
ных частотах.
На рис. 74 приведены частотные характеристики звукового дав-
ления, создаваемого произвольной головкой, установленной на квад-
ратной доске со стороны d, на различных частотах. Как видно из ха-
рактеристик, отдача головки на низших частотах достаточно малд,
но уже при сравнительно небольшом увеличении размеров доски
имеет ощутимый рост. Так, доски с размерами сторон около 1,6—
1,8 м существенно поднимают отдачу на частотах 30—50 Гц. При
использовании досок с очень большими размерами процесс воспро-
изведения самых низких частот значительно улучшается.
Типовые размеры отражательной доски относительно больших
размеров приведены на рис. 75 (длина 2 м, ширина 1 м). Она мо-
жет быть выполнена из древесно-стружечной плиты. Головка уста-
навливается вне зоны геометрического центра доски, с тем чтобы
пути волн, идущих от обратной стороны диффузора, были различ-
ными. Эта искусственная несимметрия, или специально выполненные
вырезы на нижней стороне доски (они также, несимметричны), спо-
собствует лучшему воспроизведению звуков, так как ослабляет ин-
терференцию между звуковыми волнами. При желании увеличить
размеры доски эту несимметрию следует сохранить.
119
На рис. 75 примерные размеры увеличенной доски показаны в
скобках. Заметим, что при размещении доски на стене подобные вы-
резы портят интерьер. Чтобы избежать этого, доску следует выпол-
нить прямоугольной, а на ее краю в местах вырезов сделать прямо-
угольные отверстия (как показано на рисунке). Если материал
Рис. 75. Типовые размеры отражательной дос-
ки для улучшенного воспроизведения низших
частот.
Рис. 76. Схемы расположения группы головок в центре
доски больших размеров.
а — для четырех головок: б — для трех головок.
ч
заготовки в указанных местах имеет дефекты, этим можно воспользо-
ваться. Дефектные места следует удалить, в углах доски укрепить
рейки, добиваясь строго прямоугольной формы. Так как доска обтя-
гивается материалом, то для звуковых волн указанные пространст-
ва на углах станут прозрачными, и результирующая характеристика
звукового давления, создаваемого головкой, установленной на доске,
будет иметь меньшие глубины впадин и менее значительные пики.
120
Этим же обстоятельством можно воспользоваться и при нали-
чии доски с шириной меньше необходимой. К такой доске снизу на
линии Б—Б' «пришивают» вспомогательную узкую доску, чтобы
вместе с дополнительной доской устройство имело размеры, приве-
денные на рис. 75. Для усиления соединения в местах, обозначен-
ных буквами А—А', к основной доске следует прикрепить дополни-
тельные бруски, соединяющие обе составные части доски. При ис-
пользовании досок увеличенных размеров указанные соотношения
размеров сторон и вырезов следует сохранить.
Таким образом, применение отражательных досок больших раз-
меров является достаточно простым способом увеличения отдачи го-
ловок в диапазоне низших частот. Однако практически осуществле-
ние этого способа часто оказывается не таким простым делом. Во-
первых, необходим подходящий материал, хотя бы две — три старые
чертежные доски или большая древесно-стружечная плита. Кроме
того, доска должна быть достаточно массивной, не иметь собствен-
ных резонансов, искажающих звучание головки, не дребезжать при
работе мощной НЧ головки, установленной на ней. При склеивании
доски из отдельных составляющих надо предусмотреть дополнитель-
ные детали крепления отдельных частей для повышения жесткости
конструкции. При достаточной толщине (15—25 мм) и больших
размерах такая доска будет иметь значительную массу.
Легко видеть, что доска с размерами большей стороны около
двух и более метров, подвешенная на расстоянии 25—40 см от сте-
ны (эти расстояния определяются размерами магнитной системы
наиболее мощной головки прямого излучения), не украсит квартиру.
Одним из путей устранения этого является использование отража-
тельной доски — экрана в виде подвесного потолка. Доска при этом
может быть выполнена в виде большого круга или прямоугольника
(в зависимости от вида комнаты). Если к доске подвесить головки
и светильники или в доску встроить светильники (это не ухудшит
качество звуковоспроизведения), подобранные в тон ткани, декори-
рующей доску, она будет иметь вполне современный вид. Хорошие
результаты можно получить также, используя доску для скрытия
дефектов потолка, трубы на стене или ниши в ней. Кстати, нишу
можно использовать для размещения магнитной системы мощной
головки. Даже при наличии мощных Головок с магнитными систе-
мами большой высоты доска увеличенных размеров сможет незна-
чительно отдаляться от стены и будет служить деталью интерьера
комнаты.
Итак, при небольшой высоте магнитной системы (около 40—
50 мм) и толщине доски 20—25 мм между доской с врезанной в нее
головкой и стеной может остаться расстояние до 25—30 мм. Чрез-
мерно приближать доску к стене не имеет смысла — падает объем,
в котором будет работать головка, ухудшается воспроизведение
низших частот. Заметим, что наибольшее приближение доски к сте-
не допускают компрессионные головки, причем края доски (см. ни-
же) снабжаются бортиком, а пространство за доской частично за-
полняется тканью. Большее расстояние следует обеспечить для
обычных головок прямого излучения. Другим вариантом может
явиться применение в рассматриваемой нами акустической системе
нескольких головок меньшей’ мощности с небольшой высотой магни-
тов. Так, например, при использовании вместо одной мощной голов-
ки трех-четырех типа ЗГД-17 с высотами, равными 40 мм, доска
может быть заметно приближена к стене. Расположение головок в
121
зоне центра доски показано па рис. 76, а и б. В качестве одного из
вариантов можно использовать доску размерами 2,5X1,5 м или 2,5Х
XI,2 м. Она укрепляется на стене, декорируется тонким ковром или
тканью. На стену за доской навешивается плотная ткань типа меш-
ковины (для устранения отражений НЧ звуков от стены), собран-
ная грубыми складками. Для приближения доски к стене головки
врезаются в доску, для чего в последней выполняют отверстия на
конус. Декорирующей материей обтягивают и край доски. Для
уменьшения видимого зазора на боковые края ее можно прикрепить
рейки, обтягиваемые той же тканью. Это позволит замаскировать
ткань, повешенную на стену за доской. У противоположной стены
комнаты размещают диван или кресла для слушателей.
Рис. 77. Схема размещения головки с малой высотой магнитной си-
стемы в доске больших размеров у стены.
1 — стена; 2 — грубая ткань-поглотитель; 3 — левая часть отражательной дос-
ки; 4 — головка НЧ; 5—планки, образующие бортик и лабиринт (дерево);
6 — брусок, прикрепленный к стене.
Высокочастотные и среднечастотные головки (совместно или
раздельно) размещают несколькими способами. Их развешивают в
подвесных колонках (прикрепив шнуры к потолку) справа и слева
от доски на базовом расстоянии, обеспечивающем максимальный
стереоэффект. Можно укрепить их на тщательно выполненных крон-
штейнах или совместить с бра. Наконец, головки выполняют в виде
сфер из окрашенной металлической сетки и устанавливают их на по-
лу на треножниках. Последнее размещение позволяет проще подби-
рать оптимальное их положение. Оформление вынесенных колонок
должно быть согласовано с оформлением доски. Последнюю можно
украсить аппликацией.
Описанное размещение головок и увеличение их количества
улучшает стереовоспроизведение и облегчает переход к квадрафони-
ческому воспроизведению.
Некоторое дополнительное увеличение размеров доски можно
получить созданием на ее краях дополнительных бортиков, укреп-
ленных на стене с помощью планок, как показано на рис. 77. Бор-
тики будут образовывать акустический лабиринт. Увеличивая или
уменьшая их высоту, отражательные доски легко можно превратить
в полузакрытые и закрытые ящики, и при этом несколько видоиз-
менять тембр воспроизводимых звуков. Заметим, что при расстоянии
между доской и стеной около 60—90 мм и размерах доски до 2,5Х
XI,5 м объем пространства, в котором «работает» головка или не-
сколько головок, может доходить до 300 л. Обычная колонка такого
объема занимает уже достаточно большое место на полу комнаты,
и оформление акустической системы в виде доски на стене может
способствовать экономии площади пола.
122
Другой вариант — установить доску широкой стороной на пол,
декорировать верхний край узкой доской, тщательно обработанной,
а боковые кромки левой и правой сторон выполнить утолщенными,
обтянуть их материей или тоже декорировать досками. Верхнюю
декорирующую доску можно использовать в качестве полки для
книг или украшений, что позволяет монтировать доску на большем
расстоянии от стены (например, на 120—150 мм и более) или
укреплять ее наклонно по отношению к стене. При прежних разме-
рах доски объем между стеной и доской может составить уже 400 л
и более, и подобная акустическая система значительно поднимает
качество воспроизведения самых низких частотных составляющих
сигнала. Для повышения качества работы желательно также подо-
брать расстояние между доской и стеной.
Нижний край доски можно поставить на ножки. Если в подвес-
ной потолок удобно встраивать светильники, то в напольную широ-
кую отражательную доску высотой до 1,2—1,5 м можно встроить
электрический камин. Внешний вид устройства будет зависеть от
качества работы, тщательности выполнения деталей оформления.
Заметим, что объем чисто столярных работ относительно невелик.
В целях упрощения доску можно изготовить из соединенных клеем
плит толстого строительного картона, усиленных рейками или дере-
вянными брусками. Напомним еще раз, что головку не следует рас-
полагать точно в центре доски, так как это ухудшает звучание.
В заключение отметим, что рассмотренные способы создания про-
стых и весьма эффективных акустических систем большого объема
позволяют повысить объемность звучания даже при монофоническом
воспроизведении. Особенно заметно повышается качество звучания
подобных систем в больших комнатах.
Встраивание низкочастотных головок в стену и мебель позво-
ляет получить описанный выше эффект, так как при этом одна из
смежных комнат будет играть роль колонки очень большого объема,
а сама стена между комнатами — роль экрана или отражательной
доски, разделяющей пути звуковых волн. На рис. 78, а показан раз-
рез головки «Бас» (встроенной в стену или в перегородку между
комнатами) достаточно большой мощности и значительных разме-
ров. Лицевая сторона громкоговорителя закрывается тонким ковром,
декоративной решеткой, тканью в рамке, а тыльная часть головки —
защитным кожухом из пенопласта, снабженного отверстиями, сум-
марная площадь которых должна быть примерно равна площади
диффузора. Этот кожух необходим для защиты головки от меха-
нических повреждений. Перед монтажом она должна быть тща-
тельно завернута в редкую ткань для защиты от пыли. Так как ис-
точник низких частот не локализуется, головку можно размещать
вблизи потолка комнаты (ради экономии места на полу). Среднечас-
тотные и высокочастотные головки, как и в случае, описанном вы-
ше, целесообразно разместить в сферах и подвесить.
Головку большой мощности можно встраивать в стенку или дно
шкафа, имеющего ножки (приподнятого над полом на расстояние
15—20 см). Заднюю стенку (шкаф не должен быть придвинут к сте-
не вплотную), на которую предполагается установить головку, уси-
ливают плитой или досками для устранения вибраций. Из книжно-
го шкафа часть книг удаляют. Большое количество вешалок с плать-
ем внутри платяного шкафа не оказывает серьезного влияния на
процесс воспроизведения звука. Необходимы меры по устранению
дребезга деталей мебели, резонансов. Следует продумать и разме-
123
щение дополнительных СЧ и ВЧ головок или общих для таких го-
ловок колонок.
При расположении головки среди книжных полок (рис. 78, б)
значительно упрощается оформление создаваемой колонки; можно
оформить только одну лицевую панель и одну боковую стенку. Эту
панель и соответствующую стенку выполняют из древесно-стружеч-
ных плит, а вместо остальных стенок используют каркас — рейки,
Рис. 78. Встраивание головок в стену и мебель.
« — вид мощной головки (в разрезе), встроенной в стену; 1 — потолок; 2—
стена или перегородка; 3 — декоративная решетка; 4 — головка НЧ; 5 — за-
щитный кожух; б — вид головки с УНЧ, встроенной в группу полок: 1 — книж-
ные полки; 2—декоративная рамка; 3— радиоткань; 4 — ручки управления
УНЧ.
обтянутые грубой тканью, простеганной с ватой. Важно, чтобы лив-
невая панель после обтягивания ее тканью плотно входила между
полками или в проем самих полок. Ткань и вата ослабляют отраже-
ния от стенок полок.
Можно упростить и оформление лицевой панели: выполнить
ее из менее тщательно обработанных досок. Декорирующую ткань
натягивают на рамку из ровных тонких реек типа багета, тща-
тельно соединенных между собой под прямыми углами. Этой рам-
кой затем закрывают проем между полками с установленной в нем
лицевой панелью. Таким образом, в группе полок или в стенке
(на базовом расстоянии) образуют акустический агрегат для стерео-
124
фонического электрофона, размещенного там же. При размещении
УНЧ и выпрямителя в пространстве колонок оси ручек управления
выводят через боковые не обтянутые тканью стенки колонок
(рис. 78, б).
Воспроизведение различных звуковых частот.
Воспроизводящие головки
Воспроизведение низших звуковых частот. Многочисленные
опыты по экспертной оценке качества звучания различных звуко-
воспринимающих устройств показывают, что слушатели отдают
предпочтение устройствам, обеспечивающим высокое качество вос-
произведения низших частот, а • расширение диапазона в сторону
высших частот при недостаточно качественном воспроизведении
низших частот не улучшает оценки.
Низшие частоты имеют свои особенности: их источник (при по-
нижении частоты ниже 300 Гц) недостаточно четко локализуется
слушателями, что позволяет даже в системах высококачественного
воспроизведения иметь одну колонку или один акустический агрегат
в виде отражательной доски для размещения головки «Бас».
Для воспроизведения низших частот следует использовать го-
ловки с диффузорами большого диаметра, имеющими мощные
магнитные системы, мягкие подвески диффузоров, эластичные цент-
рирующие шайбы, жесткие диффузородержатели. Несмотря на гро-
моздкость и большую массу, желательно применять головки, пред-
назначенные для небольших кинозалов, мощностью 10—15 Вт
(в том числе и головки устаревших типов).
Понижение резонансной частоты возможно для большинства
типов головок. Оно может применяться в двух случаях: для сдви-
га частоты основного собственного резонанса на край или за пре-
делы рабочего диапазона частот и для сдвига резонансной частоты
одной из двух головок, работающих совместно для сглаживания
резонансного пика в акустической системе с двумя синфазно рабо-
тающими головками. Как уже говорилось, увеличение массы колеб-
лющегося диффузора малоэффективно.
Из простых путей, доступных радиолюбителям, можно отме-
тить только уменьшение жесткости подвеса диффузора головки,
определяющей упругость подвижной системы и значительно влия-
ющей на частоту собственных ее колебаний. Увеличить гибкость
подвеса диффузора со звуковой катушкой можно раздельным
увеличением гибкости центрирующей шайбы звуковой катушки и
гибкости подвеса самого диффузора. Последний крепится к диф-
фузородержателю плоским гофрированным воротником (у обычных
головок) и гибким резиновым кольцом (у головок типа МАС).
Рассмотрим порядок переделки обычных головок. Сначала сле-
дует определить способ подрезания центрирующей шайбы. Если
конструкция головки позволяет доступ к шайбе, ее подрезают по
ширине с помощью острых немагнитных ножниц. Эта операция
лучше удается, когда центрирующая шайба выполнена в виде «пау-
ка» из гетинакса, текстолита или картона. Для подрезания сплош-
ных шайб из-- пропитанной редкой ткани следует использовать не-
магнитный ланцет. В центрирующей шайбе прорезают секторы,
стараясь ослабить ее упругость и йе нарушить при этом центровку
125
звуковой катушки. Необходимо также не повредить саму катушку
и ее выводы. Для подрезания закрытых шайб отслаивают часть
воротника диффузора, отклеивают воротник от картонных колец и
осторожно отгибают его в сторону, с тем, чтобы через образовав-
шееся отверстие получить доступ инструмента к шайбе. Обычно
прорезают три-четыре сектора, оставляя симметричные перемычки
равной ширины для сохранения центровки. При этом стараются не
засорять зазор магнитной системы.
В наиболее сложных случаях для прохода инструмента проде-
лывают разрезы в самом диффузоре. Эти разрезы затем заклеива-
ют, распушив края материала диффузора. После подрезания центри-
рующей шайбы проверяют работу головки во всем рабочем диапазоне
частот, чтобы убедиться в сохранности центровки звуковой катушки.
Затем приступают к операции по повышению гибкости подвеса
диффузора. В гофрированной части воротника (в 5—8 мм от края)
прорезают дугообразные сегменты, оставляя часть материала для со-
хранения центровки. Так как работа головки с незакрытыми проре-
зями сопровождается большими искажениями, прорези закрывают
тонким эластичным материалом, препятствующим прохождению
звуковых волн от обратной стороны диффузора к лицевой. Для
этого подходит тонкая капроновая ткань, проклеенная эластичным
материалом. Из нее подготавливают кольцевые секторы соответ-
ствующей формы для перекрытия вырезанных мест. Секторы про-
клеивают и приклеивают на соответствующие места герметиком
«эластосил» или латексом. Необходимо убедиться в том, что после вы-
сыхания клееные участки не теряют эластичности. Если ткань очень
тонкая, кольцевые секторы (при доступе к обратной стороне диффу-
зора) приклеивают с двух сторон воротника. Это улучшит качество
заделки отверстий. Прорезание секторов и заделку лучше вести ча-
стями, делая прорези симметрично относительно центра диффузора
головки, чтобы диффузор не повело в сторону при высыхании
клея.
Подобным образом можно понизить в 1,5—2 раза собственную
резонансную частоту головки (частоту основного резонанса), что
позволит значительно повысить качество воспроизведения низших
частот. Заметим, что большего понижения резонансной частоты уда-
ется добиться при переделке головок с достаточно жестким подве-
сом. Меньшей степени понижения частоты резонанса достигают при
переделке специальных низкочастотных головок (от киноаппарату-
ры), поскольку они уже имеют достаточно мягкие подвесы и низ-
кие частоты резонанса (35—30 Гц и менее). Качество работы мож-
но оценить простыми опытами.
Для измерения собственной резонансной частоты (до передел-
ки и после нее) следует соединить последовательно звуковую ка-
тушку испытываемой головки, угольный микрофон (с малым соб-
ственным сопротивлением) и источник питания (батарею). Головку
лучше вмонтировать в колонку или отражательную доску, с кото-
рыми она будет работать совместно. Микрофон устанавливают перед
диффузором головки. При включении тока звуковые колебания диф-
фузора воздействуют на микрофон, который модулирует ток, проте-
кающий в цепи звуковой катушки. В результате в системе возник-
нут собственные колебания, иногда для начала следует толкнуть
диффузор головки, переключить концы звуковой катушки. Частота
собственных колебаний определяется только диффузором, т. е. бу-
дет происходить на частоте его резонанса.
126
Имея НЧ генератор и осциллограф, частоту можно определить
и другим способом: измерить частоту собственного резонанса по из-
менению сопротивления цепи с колеблющимся элементом, как это
делается при измерениях обычных резонансных цепей [19]’ т. е. по-
давая на головку различные по частоте напряжения от НЧ генера-
тора через дополнительный резистор (рис. 79). Его сопротивление
выбирается равным 25—30 единицам модуля полного сопротивления
измеряемой головки. Резистор R выбирают с сопротивлением,
близким к полному сопротивлению головки (данные имеются в
справочниках). После включения ЗГ определяют напряжение
на резисторе R и головке. Полное сопротивление головки Zr под-
считывают по формуле Zr=UrR/UR, где Ur—напряжение на зву-
ковой кагушке головки; UR — напряжение на вспомогательном ре-
зисторе.
Рис. 79. Схема включения приборов при изме-
рениях параметров головки.
Проводя измерения в нескольких точках диапазона рабочих
частот, можно построить частотную характеристику головки, а так-
же головки совместно с экраном и определить влияние послед-
него на частотную характеристику. Подобные измерения можно
производить с помощью достаточно мощного генератора НЧ и маг-
нитофона, имеющего стрелочный индикатор уровня и микрофон.
Измерения следует вести при строгом постоянстве мест установки
микрофона, головки на доске или в акустическом агрегате, так как
отражения от стен комнаты могут полностью исказить результаты
измерений. Магнитофон с микрофоном удобен еще и потому, что
измерительный прибор, показывающий уровень записи, градуиро-
ван непосредственно в децибелах.
Отработав технику измерений (желательно в комнате большого
объема с коврами на стенах, в помещении больших размеров или
даже на открытом воздухе) и подобрав чувствительность измери-
теля, можно достаточно быстро получить ответы на вопросы, каса-
ющиеся повышения равномерности частотных характеристик, го-
ловок и акустических агрегатов (колонок, досок), а также правиль-
нее использовать отдельные методы повышения отдачи таких
устройств. Например, проводить настройку размеров и места отвер-
стия в панели фазоинвертора, перекрывая часть этого отверстия
вспомогательной шторкой из бруска пенопласта или пенопласта с по-
ролоном. Особенно важны такие измерения именно при изготов-
лении фазоинверторов увеличенного объема, так как подобные
127
устройства очень просты и весьма эффективны, а расчеты их могут
оказаться недостаточно точными. Некоторое улучшение точности
измерений при работе в помещениях могут дать усреднение ре-
зультатов серий измерений при разных расстояниях до микрофона
и экранирование микрофона (размещение его в коробке из пено-
пласта) от отраженных волн, а также использование нескольких
микрофонов поочередно. Следует также отметить, что измерения
необходимо вести на фиксированных частотах для исключения
погрешностей от неравномерности характеристик микрофонов.
Увеличение числа головок, воспроизводящих низшие частоты,
также позволяет значительно снизить значение граничной низшей
частоты, воспроизводимой акустическим устройством. Этот способ
менее трудоемок, так как не требует переделки головок. Известно,
что низшая частота, излучаемая головкой с диаметром диффузора Д,
определяется его размером. Вместо одной головки с диффузором
большого диаметра можно использовать систему нескольких мень-
ших. В этом случае совместное действие двух головок представляют
действием одной с диаметром диффузора ДЭфф = V д? + дГ»
где Д1 и Д2— соответственно диаметры составляющих систему го-
ловок, включенных синфазно.
Схема размещения нескольких головок на общей и небольшой
по размерам панели была приведена ранее на рис. 76. Размещают
их примерно также в центре отражательной доски значительной
площади. Последующее добавление головок увеличивает эффек-
тивный диаметр уже в меньшей степени. Быстрее растет Дэфф при
включении двух и трех головок.
Преимуществом рассматриваемого способа получения большой
площади излучающей поверхности путем синфазного включения
близко расположенных головок является возможность утилизации
различных головок, и в том числе головок устаревших типов, не
обеспечивающих в отдельности ни достаточно широких полос вос-
произведения, ни достаточной мощности. Так, например, совместное
использование четырех головок с низшей частотой 60—70 Гц поз-
воляет воспроизводить частоту около 40—50 Гц при подведении к
группе головок мощности, ранее подводимой к одной головке.
Легко видеть, что такое использование нескольких низкочастот-
ных головок, имеющих собственные резонансы в диапазоне частот
45—40 Гц, или переделанных указанным выше способом головок с
подобной и даже более высокой собственной резонансной частотой
позволит в ряде случаев вывести «результирующую» резонансную
частоту за край рабочей полосы и тем обеспечить сравнительно не-
искаженное воспроизведение низших частот (35—30 Гц и ниже).
В связи с тем что местоположение излучателей низших частот не
локализуется слушателями, низкочастотные излучатели могут быть
разнесены по двум колонкам типа «Бас». Это позволяет осущест-
вить различные варианты компоновки головок в акустических сис-
темах, например размещать в двух колонках НЧ и СЧ головки и
затем разносить колонки на базовое расстояние [11, 19]. Кроме то-
го, применение группы головок, образующих совместно излучатель
большой площади, позволяет понизить амплитуду его колебаний, а
следовательно, и интенсивность возникающих в процессе излучения
искажений звука. Заметим также, что само по себе понижение ре-
зонансной частоты отдельной головки решает проблему повышения
128
качества работы группы головок только частично, необходимо по-
высить и их совместную отдачу в полосе низших частот.
Итак, несколько снижая требования к воспроизведению наи-
более низших частот, можно создать удовлетворительно работаю-
щие и достаточно простые акустические агрегаты. Так, используя
головку типа 5ГДН-10, вмонтированную в одну из нижних секций
книжного шкафа объемом около 100--120 л, можно обеспечить вос-
произведение низших частот от 40 Гц.
Рис. 80. Принцип
устройства фазоин-
вертора.
1 — в закрытом ящике; 2 — в ящике
того же объема с фазоинвертором.
Успешно работают в акустических агрегатах головки типа 6ГД-1
(от радиоприемника «Фестиваль»), от приемников «Мир», «Рига-10»,
а также от ряда других, имеющих головки достаточно больших га-
баритов. Дальнейшее повышение качества работы подобных ус-
тройств иногда может быть достигнуто довольно просто. В агрегате
с головкой 5ГДН-10 улучшение работы достигается удалением пе-
регородки между соседними секциями книжного шкафа, что дает
увеличение объема, в котором будет работать головка от 100—120
до 200—240 л и более. Высокое качество работы можно достигнуть
и увеличением до двух числа встроенных в секцию головок.
Фазоинверторы. Понижение резонансных частот головок целе-
сообразно сочетать с использованием фазоинвертора — отверстия в
лицевой доске колонки. В этом случае дополнительное улучшение
работы достигается подбором места отверстия, увеличением толщи-
ны лицевой доски передней панели в месте нахождения отверстия
или устройством внутри него своеобразной трубы — акустического
канала на месте отверстия $2 (рис. 80), а также увеличением тол-
щины войлочного кольца, на внутреннем торце которого устанавли-
вается сама головка.
В более сложных акустических устройствах используются акус-
тические лабиринты, а также дополнительные головки с удаленной
звуковой катушкой для улучшения согласования работы узлов; го-
ловка низших частот — колонка. Здесь такие устройства не рассмат-
риваются, так как они более сложны. Однако во всех случаях при
достаточном месте для колонок не следует увлекаться созданием
только малогабаритных конструкций, так как акустическая система
достаточно большого объема —сама по себе надежное и простое уст-
9—91
129
ройство, обеспечивающее хорошую работу головок массовых серий в
воспроизводящей части электрофона. Ее в дальнейшем можно всегда
усовершенствовать.
В фазоинверторах используется излучение задней стороны диф-
фузора головки, от влияния которого ранее мы старались избавиться,
используя закрытые ящики, отражательные доски и т. д. Налажива-
ние фазоинвертора сводится к подбору размеров и места отверстия
32, через которое осуществляется связь излучающих звук сторон
диффузора, для достижения синфазности колебаний воздуха, воз-
буждаемых задней стороной диффузора в плоскости отверстия с ко-
Рис. 82. Частотные характеристики фазоинверторов различного объ-
ема с разными отверстиями.
1 — объем 238 л, площадь отверстия Sj — 410 см2; 2 — объем 57 л, площадь
отверстия S2 — 28 см2.
лебаниями передней стороны диффузора. В результате подобного
согласования как бы увеличивается размер излучающего прямую
волну отверстия (диаметр головки), повышается отдача на низших
частотах по сравнению с отдачей той же головки в ящике такого же
объема. Сказанное иллюстрируется графиками, приведенными на
рис. 81.
Как видно из рис. 81, частотные характеристики головки диамет-
ром 180 мм в фазоинверторе имеют более равномерный ход, отдача
на низших частотах (50—60 Гц) существенно повышается. Пра-
вильно выполненный фазоинвертор не только улучшает частотную
характеристику в области низших частот, но и способствует умень-
шению искажений, особенно вблизи резонанса. Он обеспечивает
нижнюю границу частотной характеристики, примерно равную час-
тоте основного резонанса головки. Расчетные отношения, которые
необходимо учитывать при конструировании фазоинвертора, приве-
дены в ряде источников, например в [19]. Укажем только, что пло-
щадь отверстия, играющая существенную роль в работе фазоинвер-
тора, примерно соответствует эффективной площади диффузора 2,1—
2,5 /?д, где /?д — радиус диффузора. В этом случае мощности излу-
чения отверстия и диффузора соизмеримы.
Как и в случае акустических систем в виде полностью закрытых
ящиков большого объема, работа фазоинвертора существенно зави-
130
сит от обьема, а последний — от размеров головки. Таким образом,
при использовании головки большого диаметра и ящика больших
размеров можно создать акустические системы высокого качества.
Для примера на рис. 82 приведены две характеристики фазоинвер-
торов разного объема с различными по площади отверстиями. Легко
видеть, чго значительное повышение качества работы достигается
существенным ростом объема устройства.
Так как каждому объему соответствует оптимальный размер
отверстия, его желательно подстраивать, видоизменять для обеспе-
чения максимальной равномерности
Рис. 83. Влияние размеров отвер-
стия S2 на характеристики фазо-
инвертора.
1 — малая площадь; 2 — средняя пло-
щадь; 3 — большая площадь.
частотных характеристик в диа-
пазоне низших частот. Размер отверстия сильно влияет и на вид
частотной характеристики.
На рис. 83 показано, что увеличение площади отверстия повы-
шает резонансный пик, увеличивает отдачу на вполне определенных
частотах. Большое значение имеет конфигурация отверстия, важна
и толщина стенок передней панели фазоинвертора. В ряде более со-
вершенных конструкций отверстие снабжают своеобразной трубой
(проходом). При удлинении прохода до значения, примерно равно-
го корню квадратному из площади отверстия (но не более 0,1 длины
волны, соответствующей резонансной частоте), объем ящика фазо-
инвертора можно сократить почти вдвое.
Для подбора оптимальной площади отверстия в передней пане-
ли ящика просверливают несколько большее отверстие, а затем пе-
рекрывают его шторкой из древесно-стружечной плиты с поролоно-
вой прокладкой. Для каждого из отдельных положений шторки сни-
мают соответствующие характеристики или оценивают на слух
качество звучания. При настройке и использовании фазоинвертора
важно не только верно его сконструировать, но и правильно размес-
тить в комнате. Так как в небольших комнатах звуковые волны низ-
ших частот’отражаются от стен, суммарные характеристики акусти-
ческих систем зависят от положения излучателя.
На рис. 84 приведены графики, показывающие частотные харак-
теристики фазоинверторов при различном положении в комнате. Из
них следует, что лучшему качеству звуковоспроизведения соответст-
вует положение колонки с фазоинвертором в углу комнаты. Такое
расположение имеет преимущество и при установке небольших от-
ражательных досок специального профиля (в виде треугольника).
Перед выполнением досок (или колонок) следует тщательно подоб-
рать размеры сторон треугольника, с тем чтобы получить определен-
ный наклон доски (панели) к стенам, подобрать цвет и тон ткани
9* 131
для обтяжки досок. Так как доски будут находиться на самых вид»
ных местах комнаты, то любой дефект ткани, недостатки в подборе
цвета, морщины и т. п. будут выделяться.
Головки для малогабаритных систем. При использовании само-
дельных колонок типа МАС в последние встраивают очень мощные
или, что более желательно, специально сконструированные головки,
например 6ГД-5, 6ГД-6, 8ГД-1, 8ГД-3, 10ГД-30, предназначенные
для акустических систем большой мощности. Отличительной особен-
ностью специальных компрессионных головок является использова-
ние удлиненных звуковых катушек, мощных магнитных систем, очень
Рис. 84. Графики зависимости
уровня звукового давления,
создаваемого колонкой с фазо-
инвертором, от места располо-
жения колонки в комнате.
1 — в открытом пространстве; 2 —
в комнате у стены; 3 — в углу ком-
наты.
мягких подвесов. Подвесы диффузоров в них выполняются не из
материала диффузора, а из мягкой специальной резины. Головки в
системах МАС работают в объеме, частично заполненном звукопо-
глощающим материалом, поэтому их диффузоры сильно демпфиру-
ются как механически, так и электрически (головки работают сов-
местно с мощными УНЧ). Головки МАС имеют малые к. п. д., но поз-
воляют при использовании мощных УНЧ воспроизводить частоты
вплоть до 20 Гц.
В заключение заметим, что увлекаться усилением и воспроизве-
дением низших частот (ниже 20 Гц) не следует, да и их составляю-
щие на грампластинках не записываются. Кроме того, имеются дан-
ные о вредном воздействии на человека частот ниже 10 Гц. По этой
причине следует исключать появление в воспроизводимом спектре
таких частот даже в виде паразитных колебаний небольшой интен-
сивности.
Улучшение работы головок МАС. Преимущество компрессион-
ных головок MAC (6АС-2, 10МАС-1)—высокая гибкость подвеса
одновременно является и их недостатком. Такие головки можно ис-
пользовать только в закрытых колонках, сильно демпфирующих ко-
лебания диффузора. Недостатком является и то, что длины излуча-
емых волн на низших частотах оказываются намного больше линей-
ных размеров самого громкоговорителя, а это ведет к снижению эф-
фективности работы головок, к. п. д. становится значительно меньше
к. п. д. обычных головок (также достаточно небольших). Специаль-
ное дополнительное усиление низших частот в УНЧ приводит к рез-
кому возрастанию нелинейных искажений. Кроме того, частотные
характеристики систем МАС в диапазоне от 1,2 до 5 кГц имеют зна-
чительную неравномерность, что свидетельствует о частных резо-
132
нансах диффузора в этой части рабочего диапазона (на рис. 85 об-
ласть характеристики низших частот колонки 10МАС-1 показана
пунктиром).
Как уже отмечалось, к искажениям звука в области средних
частот ухо человека довольно чувствительно. Общая неравномерность
в рабочем диапазоне частот колонки (63—18 000 Гц), как показано
в [14], достигает 15 дБ. Для ее уменьшения применяют два метода.
В первом используют в каждом из каналов на выходе не одну, а две
головки. При этом неравномерности характеристик будут взаимно
компенсироваться. Подобную же компенсацию можно получить сов-
Рис. 85. Частотная характеристика колонки 10МАС-1
(пунктирная линия) после введения ПАС (сплошная
линия).
местным использованием систем МАС и обычных колонок, но тогда
теряется и преимущество — малогабаритность акустических систем,
так как обычная головка должна устанавливаться в колонке увели-
ченного объема.
Другой метод заключается в использовании систем МАС только
для воспроизведения низших частот (вместо колонки «Бас»). При
этом от них требуется воспроизведение частот до 500—600 Гц. Как
видно из рис. 85, в этой области частот головки систем МАС обеспе-
чивают достаточно хорошую работу и недостатком их является
только малый к. п. д. Средние и высокие частоты при таком методе
воспроизводятся другими колонками.
Способ борьбы с указанным недостатком описан в [14]. Он
заключается в ослаблении глубины демпфирования систем МАС. Из
колонок удаляют вату (поглотитель), а в задней стенке просверли-
вают несколько отверстий, суммарная площадь которых составляет
около 30% площади диффузора головки ЮГД-30 (137 см2). Такую
площадь имеют 13 отверстий диаметром 24 мм. Они выполняются
в верхней части задней стенки, на которую предварительно наложе-
на и временно укреплена гвоздями накладка из фанеры толщиной
6 мм. Отверстия сверлят одновременно для более точного совпаде-
ния. Накладка затем устанавливается на внутренней части задней
стенки, причем между накладкой и стенкой размещают туго натя-
нутое льняное полотно, служащее для демпфирования колебаний
подвижной системы головки. Вносимое тканью сопротивление до-
статочно велико, так как ткань колеблется в пределах, ограниченных
размерами отверстий. Подобное устройство называется панелью
акустического сопротивления (ПАС).
Действие ПАС иллюстрируется также на рис. 85. После устрой-
ства ПАС частотная характеристика головки 10ГД 30 в колонке
133
Таблица 3
Частота, Гц Коэффициент нелинейных искажений, %
Кол онка,частично заполнен- ная ватой Колонка с ПАС
63 3 3,8
80 3,2 4,2
105 1,7 1,8
125 1,3 1,1
160 1,4 1,2
200 2 2
10МАС-1 имеет вид, показанный сплошной линией. Как видно из
рис. 85, неравномерность в области низших частот при введении ПАС
уменьшается, а к. п. д. увеличивается. Некоторое повышение звуко-
вого давления на низших частотах (до 3—5 дБ) позволяет снизить
Рис. 86. Характеристика полного
сопротивления колонки 10МАС-1
с поглотителем и с ПАС.
подводимую к головке мощность примерно вдвое или одновременно
увеличить громкость звучания при сохранении прежнего уровня ис-
кажений.
Сказанное иллюстрируется табл. 3, в которой приведены данные
о коэффициенте нелинейных искажений (Кн.и), измеренных для двух
случаев: при работе обычной колонки 10МАС-1 и той же колонки
с ПАС (при одном уровне подводимой мощности).
Из данных таблицы следует, что увеличение искажений, связан-
ное с ослаблением демпфирования, невелико, поэтому уменьшение
мощности позволяет получить улучшенное звучание на низшйх час-
тотах (при меньшей мощности искажения уменьшаются).
Опыты с ПАС показали, что полное входное сопротивление го-
ловки с ПАС возрастает (рис. 86, сплошная линия), характер его
изменения становится апериодическим. Это означает, что демпфи-
рование подвижной системы головки в колонке улучшилось, ее пере-
ходные характеристики стали совершеннее. Заметим, что при исполь-
зовании двух головок с разнесенными частотами собственных резо-
134
нансов характеристика звукового давления в диапазоне низших зву-
ковых частот будет еще более равномерна.
Так как принятые меры способствуют улучшению работы го-
ловки и всей акустической системы МАС только в области низших
частот, не рекомендуется использовать эту систему как широкопо-
лосную. По этой причине дальнейшее улучшение качества работы
таких колонок может быть достигнуто в многополосных устройствах,
в которых колонки с ПАС применяются только для воспроизведения
низших частот.
Воспроизведение средних частот. На эти частоты рассчитаны
многие типы головок массовых серий. К ним относятся большинство
одноваттных головок с эллиптическим диффузором (1ГД-9, 1ГД-20,
г)
Рис. 87. Характеристики звукового давления одной головки при раз-
ных формах колонок (одного объема). •
а — обычная колонка; б — характеристика головки в обычной колонке; а — ко-
лонка в виде сферы; г — характеристика той же головки в сфере.
1ГД-12, 1ГД-18, 1 ГД-28 и др.) с частотами резощщсов 100—
400 Гц±15 Гц и некоторые из четырех- и пятиваттных(4ГД-1,4ГД-28
5ГД-1, 5ГДН-10, 5ГД-28) с резонансами на частотах до 40 Гц. Осо-
бенностью средних частот является повышенная чувствительность
к ним человеческого уха. Подобные частоты хорошо локализуются
слушателями и вместе с высокочастотными составляющими созда-
ют стереоэффект. На средних частотах наиболее ощутимы искаже-
ния звука, различные призвуки. Поэтому тракты усиления и воспро-
изведения этих частот должны создавать минимальные искажения.
Следует также тщательно проверить сами головки на отсутствие
дребезга и исключить возможность появления перегрузки отдельных
головок акустической системы.
Если на низших частотах диапазона даже при использовании
фазоинвертора ощущалась сильная связь между отдачей и положе-
нием акустического устройства в комнате, то на средних частотах
такая связь наблюдается между формой самой колонки и частот-
ными характеристиками устройств вследствие различной дифракции
при огибании звуковыми волнами корпуса устройства.
На рис, 87 показаны частотные характеристики громкоговорите-
ля с одной головкой при разной форме ящика (примерно одного
135
объема). Отверстие для головки показано кружком. Из рисунка вид-
но, что неравномерность характеристики головки в колонке обычнрй
конфигурации значительно выше, чем у той же головки в сфере.
Еще более неравномерными характеристиками обладают колонки,
выполненные в виде цилиндра (при размещении головки в центре
торца) или в виде параллелепипеда (с головкой в дне). Из графиков
следует, что затраты труда на изготовление сферических головок
(например, из папье-маше, пенопласта) вполне оправданы.
На средних частотах определенное значение имеет мощность го-
ловок. Весьма желателен запас мощности, чтобы даже наиболее
интенсивные звуки воспроизводились без перегрузки, с минимумом
искажений.. К среднечастотным головкам примыкают типы широко-
полосных головок, которые могут воспроизводить частоты до
12,5 кГц. Их преимуществом является возможность сокращения чис-
ла головок в системах, воспроизводящих относительно широкий диа-
пазон частот.
Серьезным недостатком широкополосных головок массовых
серий является, как правило, значительная неравномерность частот-
ных характеристик создаваемого ими звукового давления (до 12—
14 дБ). Поэтому они не могут обеспечить высокого качества воспро-
изведения звука особенно при использовании одной головки в каж-
дом из усилительных трактов. При использовании головок в паре
частоты их собственных резонансов следует также разносить.
Воспроизведение высших частот. Применять специальные высо-
кочастотные головки следует в том случае, когда 'УНЧ имеет доста-
точно широкую полосу рабочих частот и звукосниматель может
обеспечить получение сигнала с достаточной верностью. Заметим,
что пьезоэлектрические звукосниматели и долгоиграющие грам-
пластинки (моно) не всегда обеспечивают высокую верность вос-
произведения в диапазоне от 16—18 до 20 кГц или имеют в
этом диапазоне небольшую отдачу, повышенные искажения, сущест-
венную неравномерность частотной характеристики. Для упрощенных
электрофонов можно ограничить высшие частоты рабочей полосы
значениями 13—15 кГц и даже несколько меньшими. Лучшее вос-
произведение высших частот обеспечивают специальные, подчас не-
сложные в изготовлении колонки в виде сферы, небольшого куба
с несколькими встроенными высокочастотными головками. Так, на-
пример, если в каждую из граней куба встроить высокочастотную
головку, можно добиться достаточно равномерного объемного из-
лучения высоких частот, особенно если подвесить этот куб у стены
или разместить его на подставке (на расстоянии 2—3 м от стены),
на которой установлена отражательная доска или колонка для го-
ловки «Бас».
Ранее мы рассматривали случай удаления из колонки 10МАС-1
ВЧ головки. Удаленную головку ЗГД-31 следует использовать. Для
воспроизведения высших частот ее (вместе с аналогичными голов-
ками) размещают в отдельной колонке, выполненной в виде сферы
или куба. Отверстие для этой головки в основной калонке закрыва-
ют пластиной из пенопласта с ватной прокладкой или отрезком дос-
ки. В случае самостоятельного выполнения головок МАС их можно
сразу же рассчитывать на работу с вынесенными ВЧ головками.
На правой части графика на рис. 85 дана характеристика ко-
лонки 10МАС-1 в области высших частот. В основном она формиру-
ется головкой ЗГД-31, так как ВЧ колебания низкочастотной голов-
ки имеют незначительную амплитуду. Эта же характеристика для
136
. группы головок ЗГД-31, объедшкипых и общую ВЧ колонку, будет
более равномерной. Снижаются и иски женин при воспроизведении
ВЧ звуков, поскольку увеличивасгся запас мощности у ВЧ головок;
они работают с меньшими амилигудами, а колебания диффузора
головки 10ГД-30 не влияют пн излучение головки ЗГД-31.
Обычно вынесенные ВЧ юлоикп, как и среднечастотные, разме-
щают на равных расстояниях от колонки «Бас», но в конкретных ус-
ловиях должны подбираться положения, обеспечивающие хороший
стереоэффект, объемность звучания Расположение отдельных из-
лучателей звука зависит от иыполисппя колонок: совмещения сред-
нечастотных головок с низкочастотной пли высокочастотными, вы-
полнения подвесных конструкций или конструкций на подставках
в виде комбинированных СЧ и ВЧ игре!атов или только ВЧ агрега-
тов и т. д. Каждый из агрсгатои может иметь до 4—6 различных
головок и практически круговую хариктернстику направлен-
ности.
Восприятие ВЧ звуков характеризуется следующими особенное
тями. В ВЧ части рабочего диапазона без ущерба для качества
воспроизведения могут быть допущены несколько большие (в 1,5
2 раза) искажения, нежели в среднечастотной его части. Человеческое
ухо воспринимает интенсивные звуки с частотами до нескольких
десятков килогерц. При этом оно регистрирует только наличие или
отсутствие ультразвука, не различает столь высокочастотный сигнал
по тональности. Это обстоятельство, однако, не ведет к необходи-
мости ограничения рабочего диапазона звуковоспроизводящих ус-
тановок только частотами, отличаемыми по тональности (10—11 кГц).
Современные звуковоспроизводящие установки имеют расширен-
ные полосы для воспроизведения высокочастотных звуков с высо-
кой верностью. Обертоны звуков, создаваемых скрипкой, флейтой и
другими музыкальными инструментами, например ударными, со-
держат ряд высокочастотных составляющих, отсутствие которых
обедняет звучание.
К современным головкам, воспроизводящим высшие частоты,
относятся: 1ГД-3, ЗГД-2, ЗГД-31 (которые воспроизводят частоты
до 18 кГц), 2ГД-36 (до 20 кГц). Большинство из них, кроме пос-
ледних выпусков (в том числе 2ГД-36), имеют значительную нерав-
номерность характеристики звукового давления (до 10—15 дБ).
Указанная неравномерность несколько сглаживается не только при
одновременном использовании ряда головок и понижении подводи-
мой к головкам мощности, но и при повышении жесткости диффу-
зора.
Отражательные доски—колонки. Некоторые иностранные фир-
мы выпускают своеобразные плоские колонки, весьма близкие к
отражательным доскам, но имеющие меньшие размеры. Они содер-
жат одну-две широкополосные головки, высокочастотные головки и
представляют собой обтянутые тканью панели, обрамленные рам-
кой из обработанного, окрашенного или полированного дерева.
Иногда в комплект из двух таких колонок включается обычная по
оформлению (в виде параллелепипеда) третья колонка увеличен-
ных размеров (объемом 30—40 л) с низкочастотной головкой
(«Бас»), Для выполнения плоских колонок необходимо иметь рей-
ки из полированного дерева или неширокие полированные доски, а
также древесно-стружечные плиты, обтянутые декоративной тка-
нью. Желательно, чтобы глубина рамки (глубина колонки) не пре-
вышала 130—150 мм.
137
Рис. 88. Приемы маскировки
при оформлении колонок.
торцов и линий стыка ткань — дерево
а — вид угла в разрезе колонки; б — вариант соединения; 1 — рамка (кор-
пус колонки); 2 — торец; 3— ткань; 4 — место головки; 5 — лицевая панель
(древесно-стружечная плита, толстая фанера); 6—прямоугольная накладка
с размерами, превышающими размеры панели.
Наибольшую трудность представляют соединение панели с рам-
кой, маскировка торцов. Если и торцы рамки, и части внутренних
кромок отполированы, панель может быть несколько утоплена в
нее, если отполированы только внешние боковые стенки рамки и ее
торцы, панель несколько выступает над рамкой (рис. 88,а). Нако-
нец, если торцы не отполированы, нужно увеличить размеры пане-
ли и выполнить рамку так, чтобы панель и обтягивающая ее ткань
закрывали торцы (рис. 88, б). Задняя стенка выполняется из тон-
кого пенопласта, а в случае размещения колонки на стене — из тка-
ни с ватной прослойкой.
В качестве основы для плоской колонки можно использовать
пенопластовую прокладку для транспортировки телевизоров в ящи-
ках. В такую прокладку встраивают панель. Лицевая сторона про-
кладки и ее боковые части обтягиваются тканью вместе с панелью.
Глубина образующейся колонки доходит до 15—18 см, а объем ко-
лонки — до 50 и более литров. Плоские и легкие устройства можно
размещать на стене, а массивные на столе. У колонок небольшой
мощности лицевую панель делают из пенопластового листа, склеен-
ного с картоном. Головки следует устанавливать на прокладки в
виде колец из войлока, мягкого картона.
Колонки
Обычные колонки в большинстве случаев выполняются в виде
параллелепипедов различных пропорций. Особое внимание следует
обратить на пропорции «золотого сечения». Как правило, внутри
боковых стенок клеем и шурупами укрепляют рейки размером 20Х
Х20 или 25X25 мм. На них опирается лицевая панель с головками
и задняя крыщка. По внутренним углам корпуса также укрепляют
рейки для повышения жесткости конструкций. Панель обтягивают
тканью.
Перед обтягиванием в панели выполняют несколько отверстий
для головок. Число и диаметр их зависят от мощности, на которую
рассчитывается колонка, и типа головок. Следует продумать поря-
док соединения: при использовании в колонке четырех головок с
сопротивлением 4 Ом каждая возможно получить различное сопро-
138
тивление нагрузки УНЧ: 1; 4н Ki Ом. Лицевую панель можно при-
крепить к корпусу шурупами, проходящими скпоп. репки на внутрен-
них сторонах стенок корпуса, брусками, /ксстко соединенными с
панелью (рис. 89) и т. д. Размеры дсгилсП выбираются из расчета:
/i~4; ^7<4» Вековые еч еп к и корпуса обтягивают
тканью, искусственной ко-
жей, оклеивают пленкой,
имитирующей дерево. Для
маскировки зазора применя-
ют детали обрамления на
анодированного алюминия,
специальной металлизиро-
ванной пластмассы, исполь-
зуемой для отделки автомо-
билей. При использовании
обычных головок размеры
панелей колонок следует
выбирать достаточно боль-
шими (50X60 и 60X80 см).
Легко видеть, что панели с
размерами 60X80 см сохра-
няют достаточно высокую
отдачу головок в диапазоне
относительно низких частот,
Рис. 89. Детали обычной колонки
и порядок их соединения.
так как по своему действию
они близки к действию квад-
ратной отражательной до-
ски со стороной около 2,5 м.
Корпус колонки должен
быть достаточно жестким, а вся конструкция в сборе — свободной от
паразитных резонансов.
Упрощенные колонки можно выполнить из тонкостенного ящи-
ка, доски которого собраны «в шип». Чтобы довести толщину сте-
нок корпуса до необходимых 20—25 мм, внутренние части стенок в
промежутке между рейками крепления панели и задней стенки
обильно смазываются обычным клеем или нитроклеем и посыпают-
ся стружками, картонной крошкой и опилками пенопласта. Послед-
ние частично растворяются и надежно скрепляются с основой. Эту
операцию повторяют, доводя стенки до необходимой толщины. Пос-
ледним слоем приклеивают марлю с ватой.
Если требуется «нарастить» стенки, работу ускоряют приклеива-
нием к доскам корпуса кусков рубероида или целых пластин из тон-
кого пенопласта. С их помощью увеличивают и толщину задней
стенки. Заметим, что пенопласт используют при изготовлении про-
стых колонок достаточно широко. Из него можно выполнять и ли-
цевые панели, и задние стенки, и даже сами корпуса (использовать
в качестве них укладочные пенопластовые ящики для транспорти-
ровки приборов) ввиду его плохой звукопроводности. Необхо-
димо следить, чтобы толщина материала была достаточной, чтобы
его поверхности не имели вмятин, снижающих качество поверхностей
стенок после оклеивания или обтягивания тканью или пленкой.
Последняя перед оклеиванием покрывается разбавленным в от-
ношении 1:3 клеем 88Н (растворитель — две части этилацетата
и одна часть бензина). Пленка просушивается перед оклеиванием
20 мин, затем плотно прижимается к оклеиваемой стенке.
139
Рис. 90. Размещение головок в
секциях колонки.
а — направление излучаемых звуА
ковых волн; б — направление прит;
хода звуковых волн; 1 — СЧ голов-'
ки; 2— НЧ головка; I —- путь наи-
более короткого хода волн к обрат-
ной стороне диффузора или путь
от обратной стороны до лицевой
стороны диффузора.
Легкий корпус из пенопла-
ста лучше сочетать с более мас+
сивной лицевой панелью из
15—20-миллиметровой древес-
но-стружечной плиты. В нем
размещают головки небольшой
мощности. Для размещения
мощных низкочастотных голо-
вок следует использовать бо-
лее массивные колонки большо-
го объема, выполненные из до-
сок и древесно-стружечных
плит. Желательно, чтобы диа-
метр их диффузоров превышал
250 мм. Головка динамическая
прямого излучения типа 6ГД-2
имеет диаметр 252 мм, головка
типа 5ГД-18 (5ГД-14) имеет
размер наибольшей стороны
254 мм, головка относительно
высокого качества 6ГД-1—со-
ответственно 327 мм. Высокое
качество работы получают при использовании головок с еще боль-
шими размерами (от киноаппаратуры) [19], [20], [11].
Изготовление колонок для малогабаритных систем имеет неко-
торые особенности. Если имеются головки прямого излучения типов
6ГД-6, 8ГД-1 и 10ГД-30, высококачественную акустическую систему
(МАС) можно выполнить в домашних условиях. Для головки
10ГД-30 колонка должна иметь объем не менее 25—30 л. Максималь-
ная мощность колонки составит 12—15 Вт, а номинальная—10 Вт.
Колонка воспроизводит частоты от 63 Гц до 5 кГц, а при встраивании
второй головки ЗГД-31 — до 16—18 кГц. Корпус колонки надо из-
готовить из массивных древесно-стружечных плит (12—15 мм), швы
между ними при соединении необходимо проклеить или промазать
пластилином. Часть корпуса необходимо заполнить слоями марли с
ватой или одной ватой. Примерные соотношения размеров деталей
близки к приведенным на рис. 89.
Работу колонки следует проверить на различных частотах и при
разных мощностях, для того чтобы убедиться в отсутствии при-
звуков и дребезга, вызванных недостаточно жестким креплением
деталей колонки. Заднюю стенку устанавливают на поролоновую
прокладку, иногда ее обтягивают с внутренней стороны листом вой-
лока.
Колонки повышенной мощности с маломощными головками.
£сли в колонку относительно небольших размеров (25—30 л) ввести
ряд перегородок, она разделится на ряд камер. В них можно раз-
140
местить небольшие отражательные доски с укрепленными головками.
Для размещения в небольшой камере головок относительно больших
размеров отражательные доски следует повернуть вокруг горизон-
тальной оси, как показано на рис. 90. При этом вся группа головок
Рис. 91. Упрощение колонки из
набора секций с головками пу-
тем частичного объединения
секций.
Рис. 92. Колонка с увеличен-к
ным числом головок.
а — размещение двух головок на
перегородках секций (показано раз-
мещение малогабаритной ВЧ го-
ловки среди головок СЧ); б — при-
мерная схема соединения групп го-
ловок ВЧ и СЧ.
будет напоминать этажерку, одна из сторон которой излучает звук
повышенной интенсивности (все головки включены в фазе). На
рис. 91 дан вид подобного устройства с уменьшенным количеством
перегородок.
Каждая из описанных схем имеет свои преимущества. В пер-
вой конструкции головки лишены акустической связи, но объем каж-
дой из камер мал, во второй — эта связь установлена, объем колон-
ки использован более полно. Перегородки для таких колонок мож-
но выполнить из пенопласта, склеенного с листовым картоном.
Головки устанавливаются на картон. Все промежутки между сты-
ками перегородок и швы промазываются клеем, смешанным с
опилками пенопласта.
На рис. 92, а показана колонка, на каждой из полок которой
располагается по две головки с круглым, а лучше эллиптическим
диффузором. Чаще всего это головки 1ГД-18, 1ГД-5, 4ГД-7, 4ГД-1,
141
4ГД-18, 5ГД-14 и т. п, с рабочими частотными диапазонами от 60—
70 Гц до 10—12 кГц. Головки мощностью 1—2 Вт могут распола-
гаться по две в каждой камере и соединяться последовательно или
параллельно как между собой, так и между группами для получе-
ния необходимого общего сопротивления нагрузки. Камеры могут
быть увеличенных размеров для головок мощностью 3—5 Вт. Неиз-
менными являются только требования к фазировке звуковых кату-
шек: все головки должны работать синфазно. Возможно и выделе-
ние отдельных головок для работы на повышенных частотах. С этой
целью группу головок в ветви а (рис. 92, б) подключают к УНЧ че-
рез конденсатор, а группу головок (ветвь б) включают непосредст-
венно, причем количество головок в каждой группе, как и емкость
конденсатора Сь подбирают опытным путем.
Применение головок современных типов позволяет расширить
диапазон воспроизводимых частот. Преимуществом предлагаемой
конструкции является возможность не только широкого варьирования
суммарного сопротивления головок, но и коррекции суммарной час-
тотной характеристики. Как известно, характеристика у каждой го-
ловки сильно изрезана, а ее отдельные пики и впадины достигают
6—8 дБ. Так как пики и впадины у разных головок не совпадают,
суммарная характеристика несколько выравнивается. При исполь-
зовании однотипных головок с этой целью имеет смысл искусствен-
но разнести частоты резонансов отдельных головок между собой.
Для этого у некоторых головок подрезают центрирующие шайбы,
соскабливают слой бумаги диффузора у воротника (гофра) и про-
мазывают гофр невысыхающей силиконовой смазкой. Часть головок
оставляют без переделки, а остальные обрабатывают для придания
большей жесткости диффузору (промазывают центральную зону
около звуковой катушки и часть диффузора клеем КТ-30 или МСН-7,
разведенным на толуоле бакелитовым лаком). Головки относительно
небольшого размера включают в цепи ВЧ, а наибольшего диамет-
ра — в цепи НЧ для расширения диапазона воспроизводимых час-
тот при двухполосном УНЧ.
Несомненным преимуществом колонок является повышенная
мощность. Ощутимо и уменьшение интермодуляционных искаже-
ний: головки, находящиеся в отдельных камерах, меньше влияют
друг на друга. Увеличение суммарной мощности позволяет исполь-
зовать колонку так, что каждая из головок оказывается недогру-
женной. Это позволяет улучшить воспроизведение низших частот,
на которых снижение амплитуд колебаний диффузоров уменьшает
вероятность появления отдельных призвуков, дребезга. Так, группа
из 6—8 головок мощностью 1—3 Вт каждая может работать с уси-
лителем значительной мощности, воспроизводить без перегрузки сиг-
налы мощностью до 5—8 Вт. Увеличение выходной мощности УНЧ
полезно сказывается и на степени демпфирования головок. При раз-
мещении головок в отсеках колонки парами следует подбирать их
с разными резонансными частотами, значения которых часто напе-
чатаны на самих головках.
Более мощную головку можно подключить к выходу УНЧ через
параллельно соединенные звуковые катушки менее мощных головок
либо через небольшие проволочные резисторы с сопротивлением в
несколько ом. Их подбирают при увеличенном усилении УНЧ так,
чтобы звучание всех головок было более естественным, а искаже-
ния небольшими. При параллельном соединении катушек улучшается
взаимное демпфирование головок, при последовательнбм упроща-
142
ется (в отдельных случаях) согласование с УНЧ, также улучшает-
ся демпфирование, вызываемое разностью сопротивления голо-
вок и выходного сопротивления УНЧ. Например, при совместном
использовании головок ЗГД-22 (8 шт.) мощность их в колонке со-
ставит более 20 Вт. Эффективный диаметр диффу юра такой группы
превысит 0,5 м. Отдача на самых низших частотах рабочего диа-
пазона улучшится. При подсчете эффективного диаметра группы эл-
липтических головок следует брать размеры большей оси эллипса го-
ловки. Улучшить воспроизведение звуков подобными головками мож-
но и путем простых экспериментов с каждой конкретной колонке^.
Например, часть объема камер можно заполнить ватой, разместить
в колонках на верхних отсеках группу ВЧ головок, увеличить объ-
ем нижних отсеков для НЧ головок, выполнить нижние отсеки или
камеры с фазоинвертором и т. д.
При выполнении подобных колонок в состав группы головок
можно ввести одну-две головки последних выпусков. При этом сум-
марная характеристика колонки может оказаться более равномер-
ной, так как головки устаревших типов, как правило, лучше воспро-
изводят частоты преимущественно средней части рабочего диапазона.
При проведении экспериментов головки размещают на пластинах
из фанеры., вдвинутых в секции (камеры) колонки, и временно за-
крепляют с помощью небольших болтиков. После окончательного оп-
ределения порядка размещения головок их следует установить на
полках секций с помощью прокладок, из войлока, тщательно закре-
пить для предотвращения дребезга и вибраций диффузородержа-
телей.
Насыпные конструкции. Работа колонок с минимальным обье
мом 50—60 л, предназначенных преимущественно для размещения
обычных НЧ головок прямою и i.'iyuciiioi повышенной мощности, Мо
жет улучшиться, если вместо c iocii ii.iii.i и in иного материала с во
локнами исполь юна и. песок Для прсмрмщ' пня колонки в насыпную
к внутренним стенкам ее прпирсп>niini рейки (например, сечением
25X25 мм), па которые пабпиню! бренчи и ш плотную мешковину.
Свободные от головок час |Н лицевой напели обивают толстым вой-
локом или также брезентом, набитым на репки. Пространство между
тканью и стенками колонки засыпают промытым и высушенным реч-
ным песком. Песок способствует увеличению массы колонки. Он за-
текает в швы между стенками и другие соединения, ликвидирует
дребезг деталей крепления и поглощает акустические волны внутри
колонки.
Все головки перед монтажом в такую колонку обтягивают тон-
кой тканью или несколькими слоями марли. Защиту в насыпных ко-
лонках усиливают, чтобы пыль не мешала работе установленных в
колонке головок. На верхнюю крышку колонки (ее выполняют со
съемной верхней крышкой, а не задней стенкой) наклеивают слой
толстого войлока или мешковину с ватой. Для насыпных колонок
можно использовать готовые прочные нижние рамки с ножками от
книжных полок. Так как масса колонок увеличивается, основание
выполняют более прочным, из более толстых досок или древесно-
стружечных плит. При использовании в насыпных колонках компрес-
сионных головок большей мощности, например, двух-трех головок
10ГД-30 или головок еше большей мощности (25—30 Вт), в части
объема колонки можно оставить заполнитель. На части задней
стенки можно оставить также свободное от песка пространство для
выполнения сквозных отверстий (для экспериментов с ПАС).
143
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аполлонова Л. П., Шумова Н. Д. Грамзапись и ее воспроиз-
ведение. М., «Энергия», 1973, 72 с.
2. Черкунов В. К. Любительский высококачественный проигры-
ватель. М., «Энергия», 1974. 65 с.
3 Черкунов В. Электропроигрыватель. — «Радио», 1972, № 2,
с. 25—28.
4. Токарчук Б. Генератор для ДАГ. — «Радио», 1958, № 7, с. 55,
66.
5. Майоров А. Любительский электропроигрыватель. — «Радио»,
1973, № И, с. 36—40.
6. Транзисторные устройства управления двигателями электро-
проигрывателей. — «Радио», 1973, № 8, с. 43, 44.
7. Дюков В. Тонарм. — «Радио», 1973, № 8, с. 29-32.
8. Ни Э. Упрощенный расчет тонарма. — «Радио», 1974, № 7,
с. 39.
9. Тодоров В. Автостоп для ЭПУ. — «Радио», 1974, № 12, с. 29.
10. Наша консультация. — «Радио», 1973, № 1, с. 29.
11. Поляков Г. А. Применение громкоговорителей и телефонов.
М., «Энергия», 1973. 72 с.
12. Щербак Ю. Стереофонический емкостный звукосниматель. —
«Радио», 1976, № 1, с. 34, 35.
13. Малинин 'Р. М. Справочник по транзисторным схемам. М.,
«Энергия». 1974, 186 с.
14. Шоров В., Торбаев С. 10МАС-1 может звучать лучше. —
«Радио», 1975, № 5, с. 42, 43.
15. Баранов В., Семенов Ю., Трофимов В. Усилитель НЧ с мик-
росхемой К2УС245. — «Радио», 1974, № 8, с. 44.
16. Васильев В. А. Радиолюбителю о транзисторах. М., Изд-во
ДОСААФ, 1973. 240 с.
17. Ганзбург М. Д. Улучшение звучания приемника. М., «Энер-
гия», 1971, 96 с.
18. Афанасьев Л. Автостоп для магнитофонов на фотодиодах. —
В кп.: В помощь радиолюбителю. М., Изд-во ДОСААФ, 1969, вып. 32.
19. Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. М.,
«Энергия», 1971, 96 с.
20. Володин О. Усилитель НЧ для проигрывателя на транзисто-
рах. — В кн.: В помощь радиолюбителю. М., Изд-во ДОСААФ, 1974,
вып. 45, с. 53—58.
21. Хлупнов А. Высококачественный усилитель низкой частоты,—
В кп.: В помощь радиолюбителю. М., Изд-во ДОСААФ, вып. 49, 1975,
с. 1—8.
22. Светкоа В. Транзисторный двухполосный УНЧ. — В кн.:
В помощь радиолюбителю. М., Изд-во ДОСААФ, 1976, вып. 52,
с. 4—8.
23. Бать С., Середа В. Высококачественный усилитель НЧ. —
«Радио», 1972, № 6, с. 52—54.
24. Наша консультация. — «Радио», 1964, № 9, с. 62.
144
ОГЛАВЛЕНИЕ
' v*lr’
Предисловие.............................................. 3
Глава первая. Механическая часть электрофона . . 4
Требования к механической части...................../ 4
Электродвигатели.................................../. 7
Расчет передаточного отношения. Подбор деталей . ... 15
’ Диски........................................... 22
Элементы приводного механизма. Подшипники. Борьба
с вибрациями.......................................... 32
Изменение и коррекция частот вращения электродвигате-
лей ................................................-43
Пути уменьшения габаритов механической части электро-
фона ................................................. 58
Узел тонарма........................................ 63
Автостопы. Микролифты............................. 77
Глава вторая. Усилительная часть электрофона .... 92
Требования к усилителям низкой частоты. Необходимая
мощность выходных каскадов........................ 92
Предварительное усиление сигнала ..................... 95
Регуляторы тембра и усиления...................... 101
Вспомогательные приборы ............................... 108
Глава третья. Упрощенные акустические системы . . . 113
Искажения при воспроизведении/звука. Борьба с искаже-
ниями .............................................. 113
Отражательные доски . ./............................. 118
Воспроизведение различных звуковых частот. Воспроизво-
дящие головки ....................................... 125
Колонки.............................................. 138
Список литературы........................................ 144