Problém regulace síly tahu pásku

Při čtení různých poznatků o magnetofonu TS1000 jsem několikrát narazil na to, že dotyčný doporučoval mimo jiné např. vyměnit všechny elektrolyty za nové. Nic proti tomu, určitě se tím nic nepokazí a mnohdy se stav zlepší. Já jsem se setkal u svých dvou kusů TS1000 s těmito třemi nejdůležitějšími úkony (kromě vyčištění, namazání a tak...):
1. Výměna řemínků. Řemínky jsou po několika destiletích vetché a snadno se trhají.
2. Výměna žárovek v indikátorech
3. Výměna starých LED v optokoplerech pro regulaci tahu pásku

V Grundigu TS1000 jsou dvě speciální součástky, zvané "Steuergehäuse" (č.65). Je to dvojitý optokopler, jehož jedna část zajišťuje, aby motory netáhly, když nemají (třeba při STOP a tak), a druhá zajišťuje proměnnou regulaci tak, aby byly navíjecí a odvíjecí tah správné při reprodukci (a samozřejmě záznamu). Tyto dvojité optokoplery jsou umístěny tak, aby umožňovaly snímat (pomocí clonky, umístěné na pákách regulace tahu pásky č.61 a 54) napětí pásku a pomocí toho regulovaly tah levého a pravého navíjecího motoru. Tah pásku je úměrný síle pružiny č.68

Zobrazení pravého optokopleru v servisním manuálu (levý je z větší části schovaný za indikátorami vybuzení)

První úlohu zajišťuje uzavřená komůrka s infračervenou LED a fototranzistorem. Rozsvícení diody zajistí vypnutí motorů. Druhou úlohu zajišťuje dvojice IR LED - fototranzistor, mezi nimiž se pohybuje neprůsvitná šikmo říznutá clonka (Blende links a Blende rechts), spojená s pákou pro snímání napětí pásku, která způsobuje, že pokud se páka snímání napětí pásku pohybuje blíže k cívce (to znamená, že napětí pásku se zvyšuje), zvyšuje se osvětlení fototranzistoru a tím se přes regulační obvod snižuje napájecí napětí příslušného motoru. A samozřejmě obráceně.

Odmontovaný optokopler. Je vidět dráha clonky, v přední části je IR dioda a proti ní je vidět v díře vršek fototranzistoru. Mezi nimi se pohybuje clonka.
Dráha clonky je přímo vidět na pravém obrázku, kde je v severojižním směru, vlevo fototranzistory, vpravo IR LED.

A právě výměna infračervených LED v koplerech pro regulaci tahu pásku je velmi důležitá. Zjistil jsem, že ve všech čtyřech mých koplerech (dva magnetofony po dvou koplerech) byly tyto LEDky už velmi vyčpělé. Někde už špatně regulovaly (motor pak moc táhne), jiné sice regulovaly, ale již na hranici funkčnosti.

Schéma části regulace (levý navíjecí motor).

Na schématu je optokopler ten obdélníček uprostřed. Horní část kopleru (LED1-T1) je regulace tahu (mezi diodou a fototranzistorem je naznačená clonka). Dioda svítí naplno a regulace se provádí pouze mírou zaclonění clonkou. Spodní část při rozsvícení diody LED2 přes T2 vypne napájení motoru.

Správný rozsah regulace se měří tak, že se zjišťuje velikost napětí na rezistoru R1 (levá strana), nebo R2 (pravá strana). Přístroj bez vloženého pásku zapnu do funkce START, připojím voltmetr na R1 či R2 a měním pozici příslušné páky od jedné úvrati ke druhé. Napětí by se mělo měnit od 0 V do cca 14 V plynule přes celý rozsah pozic páky. Při napětí nad 7V už by měl motor stát, při napětí pod 1,5 V by měl mít plný tah. Pozor, motor má velkou mechanickou setrvačnost. Zjistil jsem, že při provozu (reprodukce či záznam) se napětí udržuje mezi 4 - 7 V v závislosti na naplnění cívky. Se starými diodami mě jeden optokopler dával maximálně 2,5V (při plném osvětlení bez clonky), což znamenalo, že motor pořád táhl velkou silou. Dalším optokoplerům končilo maximum někde okolo 4,5 - 5 V, což je pro kvalitní regulaci málo. Podobného nedostatečného napětí dosahovaly i druhé části optokoplerů (LED2-T2), což mělo za následek, že pásek byl napínán motory i při STOPu.
V dokumentaci jsou uvedeny typy LED1 V235PL pro regulaci tahu a LED2 V135PL pro stopnutí motorů. Já jsem nikde nenašel ekvivalenty pro tyto LED, ani nevím, jaký je mezi nimi rozdíl. Přestože diody viditelně svítily červeně slušně, fototranzistorům S143P to nestačilo.
S hledáním náhrady jsem měl větší úspěch u fototranzistorů S143P, tam jsem našel doporučovaný ekvivalent jako BPW40, který má maximum citlivosti ʎ=780 nm a jde docela dobře sehnat. ʎ=780 nm je sice již IR, ale docela blízko ještě k viditelnému spektru. Bohužel IR LED o této vlnové délce aby pohledal. Nejvíce se dělají 940 nm a dají se dobře sehnat i 850 nm. Tak jsem se rozhodl, že přejdu u optokoplerů z maxima na vlnové délce 780 nm na 850 nm a tyto IR LED jsem pořídil. Světlo z LED o ʎ=850 nm je už neviditelné a plně rozsvícená LED se lidskému oku jeví jako velice slabě, skoro neznatelně svítící červená. Takže přestože jsem si již sehnal tranzistory BPW40 pro maximum citlivosti na ʎ=780 nm, nakonec jsem koupil i BPW96C o max. citlivosti na ʎ=850 nm.

Stará (ʎ=780 nm) a nová (ʎ=850 nm) LED pro optokoplery

Zjistil jsem, že výměnou infra LEDek V135PL a V235PL za nové (čiré, 5 mm ø, ʎ=850 nm, 30°) jsem docílil zvýšení výstupního proudu původních fototanzistorů až o dva řády a již nedostatečně fungující regulace zase začala pracovat (až moc, viz dále). Zkusil jsem vyměnit i fototranzistor S143P za BPW96C, ale tam žádná změna nenastala, přestože BPW96C má z řady BPW96A,B,C nejvyšší zisk. Vypadá to tedy, že původní fototranzistory S143P jsou pořád velice citlivé i na délce vlny 850 nm. Takže stačí vyměnit pouze infračervené LED, které už byly skutečně velice vyšeptalé a regulace tahu pásku zase začne plně pracovat. Má to ale háček. Citlivost regulace vzroste natolik, že se páky pro snímání tahu pásku lehce chvějí, což by mohlo mít vliv na tremolo v reprodukci. Je nutno snížit citlivost optokopleru LED1-T1, a to velmi výrazně. Pomohla by změna odporu R13 a R14 na desce K z hodnoty 150 Ω na hodnotu cca 5 až 10 kΩ, ale to by způsobilo, že by takto upravená deska K nebyla již kompatibilní. Změnu je třeba udělat na destičce optokopleru OK přidáním rezistoru o této hodnotě do série s anodou nové LED1. Rozsah regulace je pořád v plném rozsahu (od plného tahu motoru do nulového tahu) a chvění snímačů tahu se zcela eliminovalo. Mně to perfektně pracuje s rezistorem 10 kΩ, kdy stále dosahuji bezpečně plného rozsahu napětí 0 - 14 V na R1 či R2.
Současně je vhodné přidat také rezistor pro snížení zbytečně velkého proudu LED2. Tam ale nejde jednoduše přidat rezistor do série s diodou, protože by se velmi oslabila funkce zpětnovazebního odporu R9/R10 na desce K a mohlo by zlobit rychlé převíjení, jehož rychlost je tachogenerátorem řízena. Proto je nutné toto řešit přidáním paralelního rezistoru k diodě LED2, který převezme větší část jejího proudu. Osvědčil se rezistor 100 Ω. Tato úprava sice z hlediska funkčnosti není nutná, ale šetří dotyčnou diodu a bezpečně zajistí 14V na R1 či R2 i při STOPu.
Demontáž pravého optokopleru je jednoduchá, ale kvůli levému optokopleru je nutno odmontovat (nebo spíše uvolnit) držák s indikátorem vybuzení, posunout směrem ven páku s tónovou kladkou čímž jsem si způsobil záhadnou poruchu a kvůli přístupu ke konektoru optokopleru i uvolnit vzadu držák s kapstanovým motorem.
Při namontování optokopleru je nutno seřídit jeho polohu (pomocí oválné dírky pro upevňovací šroub) tak, bylo dosaženo správného rozsahu regulace.

Úprava destičky optokopleru. Nejlepší je přerušit spoj k LED1, přerušení přemostit rezistorem SMD a spojit nožičky LED2 druhým rezistorem.

Plošák optokopleru před úpravou a po úpravě (přidání rezistorů SMD 10 kΩ a 100 Ω) No, velký profík zrovna nejsem...

Chyba při povelu START při rychlém převíjení

Magnetofon již reguloval tah pásku dobře, ale měl ještě další závadu: Pokud jsem při rychlém převíjení zadal START, často se okamžitě provedl. Tónová kladka se přitiskla k tónové hřídeli při plně roztočených cívkách a pásek to nepřežil. Řešil jsem to tak, že jsem takto příkazy nezadával, vždy jsem nejprve zadal ručně STOP a pak teprve START.
Vzhledem k výše popsané zkušenosti s optokoplery jsem se ještě rozhodl zkontrolovat poslední takto osazený optokopler v magnetofonu, který je použit k zajištění funkce tachogenerátoru. Skládá se opět z nám známé diody V135PL a fototranzistoru S143P. Tento snímač pro tachogenerátor je ukryt zezadu v pravé kladce páky pro snímání tahu pásky.

Pravá páka snímání tahu pásku se zabudovaným snímačem tacha v kladce

Čidlo tachogenerátoru a stroboskopický kotouč zezadu v kladce

Uvnitř kladky je kruh s černobílým "stroboskopem", na který svítí LED a její světlo se odráží od stroboskopu do fototranzistoru. Kontroloval jsem výstupní napětí z fototranzistoru (na spojení C6 a R33 na desce M, které se při pomalé změně úhlu natočení kladky ručně (kladka se při provozu velmi rychle točí při pohybu pásku, který přes ni jde a roztáčí ji). Napětí mělo střídat hodnoty někde mezi nulou a pěti volty. Čím větší rozdíl, tím lépe. Tachogenerátor vydává logickou jedničku při rychlém pohybu pásku, která řídí automatické vložení povelu STOP při přímém přechodu z převíjení do reprodukce. Fungující tachogenerátor také pomocí regulátoru "VAR SPEED" řídí maximální rychlost převíjení v mezích 3 až 8 m/sec, protože tento regulátor je dvojitý potenciometr. Půlka řídí rychlost přehrávání (pouze v poloze přepínače rychlostí "VAR SPEED") a druhá půlka řídí (vždy) rychlost převíjení.

Schéma tachogenerátoru. Dole optický snímač (LED 102, T 101), vlevo nahoře výstupní napětí (svorka 15) pro řídicí desku logiky L

Pokud by použitá LED byla stejně vyšeptalá, jako LED v optokoplerech, tranzistor by se nikdy neotevřel a napětí by bylo stále 5 V. Napětí kolísalo mezi 5,01 V a 5,02 V, což je cca 10 mV (vzhledem k tomu, že 10 mV je nejnižší rozlišovací schopnost mnou použitého voltmetru, tak nevím, kolik to bylo přesně), čili LED byla opravdu hodně slabá. Zesílení tranzistorů T11 a T10 stačilo i při takto malém rozdílu napětí zajišťovat funkci tachogenerátoru, ale občas se stalo, že to nebylo spolehlivé. Vyměnil jsem tedy LED 102 za novou (stejnou, jako jsem dával do optokoplerů snímačů tahu pásku) a napětí začalo kolísat mezi 0,05 V a 0,16 V, což jsem čekal - dioda zase příliš svítila.

Přidaný rezistor do série k R1 na desce W (na původním schématu je opačně zakreslena LED, na upraveném obrázku je to opraveno)



Rezistor přibastlený ze strany spojů na destičce W

Na destičce počítadla W je sériový odpor R1 pro tuto LED o velikosti 270 Ω. Přidal jsem k němu do série odpor 2,2 kΩ. Nechtělo se mi rozbírat kvůli tomu počítadlo, tak jsem odpájel červený drátek, vedoucí od rezistoru R1 k LED, pečlivě tam přibastlil rezistor 2k2 a červený drátek přichytil na jeho druhý konec.
A napětí se začalo měnit v rozmezí 2,8 V - 4,9 V, takže obrovská rezerva. Zkusil jsem provoz s páskem a příkazy se začaly chovat již rozumně. Pokud jsem dal START při rychlém převíjení, dal magnetofon sám STOP a po zastavení pásku teprve (zase sám) dal START a nyní už se zachoval takto vždy.

Pod konstrukcí

Chcete-li mi něco napsat, tak na adresu k1@kreteni.cz