Зачем инженеры Studer поставили лампу накаливания в тонарм Revox B790 вместо светодиода

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Аудио и звук

В 1977 году компания Willi Studer выпустила проигрыватель винила Revox B790 с кварцевой стабилизацией прямого привода и цифровым светодиодным дисплеем на лицевой панели. Однако внутри подвижной каретки тангенциального тонарма Linatrack, прямо в оптическом датчике положения, инженеры установили миниатюрную лампу накаливания с вольфрамовой нитью. Когда эта лампа вырабатывает ресурс, автоматика аппарата полностью парализуется: микролифт блокируется, а привод каретки перестает реагировать на команды.

Первое техническое решение, которое приходит в голову при ремонте, — заменить перегоревшую деталь на долговечный светодиод. Кажется логичным, что полупроводник надежнее нити накала и решит проблему навсегда. Но прямая замена лампы на современный светодиод выводит из строя дифференциальный мост датчика положения, и автоматика проигрывателя полностью теряет управление кареткой.

Автор: Gelpgim22 / CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org

Как устроен датчик слежения в тонарме Linatrack

Чтобы понять причину такого сбоя, нужно обратиться к механике тонарма Linatrack. В большинстве проигрывателей игла движется по дуге на рычаге длиной 230 миллиметров, из-за чего возникает угловая погрешность слежения. Инженеры Studer сократили длину трубки тонарма до 40 миллиметров и заставили ее двигаться строго радиально — от внешнего края пластинки к центру.

Короткий рычаг полностью исключает угловую ошибку и скатывающую силу, но не может перемещаться по канавке самостоятельно. Тонарм закреплен на подвижной каретке, которую перемещает отдельный серводвигатель через тросиковый привод. Каретка обязана точно повторять ход звуковой дорожки, непрерывно удерживая тонарм под прямым углом к радиусу диска.

Управляет этим двигателем оптоэлектронная пара обратной связи. На поворотной оси сорокамиллиметрового тонарма закреплена легкая шторка с щелевой прорезью. С одной стороны шторки установлен источник света, а с другой — два фотоприемника, включенные в дифференциальный измерительный мост.

Когда игла идет строго по центру канавки, щель делит световой поток между фотодатчиками поровну. Напряжение на выходе моста равно нулю, и сервомотор каретки остается неподвижным. Как только канавка уводит иглу в сторону на 0,5 градуса, шторка смещается: один фотоэлемент получает больше света, второй затеняется, мост выдает сигнал ошибки, и электроника включает двигатель для смещения каретки. Для стабильной работы этой следящей петли требуется абсолютная равномерность светового поля, которую светодиоды конца 1970-х годов обеспечить не могли.

Автор: touhotus / CC BY 2.0 Источник: commons.wikimedia.org

Почему полупроводник уступил вольфрамовой нити

Светодиоды в 1977 году инженеры уже ставили в индикацию проигрывателя, но для следящего датчика сознательно выбрали лампу накаливания по трем конкретным физическим причинам. Первая причина — диаграмма направленности излучения. Ранние индикаторные светодиоды выпускались в линзованных корпусах из эпоксидной смолы и формировали узкий пучок с резким перепадом яркости от центра к краям.

Дифференциальный мост крайне чувствителен к равномерности освещения: смещение шторки в узком луче диода вызывало резкий скачкообразный дисбаланс схемы. Вольфрамовая спираль миниатюрной лампы накаливания является точечным источником света с круговой диаграммой засветки на 360 градусов. Через щелевую прорезь шторки на оба фотодатчика падал равномерный, симметричный световой поток без локальных оптических пятен.

Второй фактор заключался в согласовании спектров. Фотодатчики того поколения имели пик чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне. Лампа накаливания отдает в инфракрасной области до 80% мощности, создавая устойчивый сигнал без применения сложных каскадов предварительного усиления. Доступные тогда светодиоды излучали в узком диапазоне видимого спектра, где чувствительность фотоприемников падала в несколько раз.

Третья и главная причина отказа от полупроводника — уровень электромагнитных помех. Сигнальные провода от головки звукоснимателя до предусилителя проходят внутри каретки всего в пяти миллиметрах от источника света. Выходное напряжение картриджа составляет от 0,3 до 5 милливольт, что делает полезный сигнал уязвимым для любых наводок.

Лампа накаливания, подключенная к источнику стабильного постоянного тока, работает как чисто активное сопротивление. Она не создает высокочастотных колебаний, радиопомех и бросков напряжения. Светодиод на основе P-N перехода генерирует высокочастотный дробовой шум и коммутационные импульсы. В условиях плотного монтажа внутри каретки эти наводки неизбежно проникали в слаботочную проводку картриджа и проявлялись в акустических системах в виде слышимого фона.

Автор: touhotus / CC BY 2.0 Источник: commons.wikimedia.org

Почему не работает прямая замена лампы на светодиод

Когда оригинальная лампа перегорает, попытка впаять вместо нее современный белый или красный светодиод через балластный резистор приводит к отказу следящей системы. Высокая яркость современного кристалла и узкий угол излучения моментально вгоняют фотодатчики в режим насыщения.

В насыщенном состоянии фотоприемники теряют способность регистрировать плавное смещение шторки: схема начинает работать как триггер, видя только крайние положения «включено-выключено». В результате каретка либо начинает непрерывно вибрировать на одном месте с частотой в несколько герц, либо резко срывается к центру пластинки на полной скорости привода, ломая иглу.

Чтобы заставить светодиод работать в этом узле, мастерам приходится полностью перестраивать оптическую и электрическую часть датчика: механически стачивать фокусирующую линзу диода, устанавливать матовый рассеиватель, снижать рабочий ток до долей миллиампера и заново балансировать дифференциальный мост по двухлучевому осциллографу.

Разработчики Studer решили вопрос долговечности лампы схемотехнически. Лампу накаливания включили с недокалом: рабочее напряжение снизили относительно номинального почти на 25%. В таком щадящем режиме температура вольфрамовой нити уменьшилась, испарение металла замедлилось, а расчетный срок службы элемента превысил 20 000 часов непрерывной работы. Этого запаса хватает на десятки лет регулярной эксплуатации проигрывателя без риска получить высокочастотные помехи в звуковом тракте.

Инженерный расчет 1977 года доказал, что передовые компоненты не всегда превосходят простые физические решения там, где требуется предельная чистота слабого аналогового сигнала.

Изображение в превью:
Автор: touhotus / CC BY 2.0
Источник: commons.wikimedia.org
Другое
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

5 комментариев

Добавить комментарий

Dok_SF
Простой вывод — каждой технологии ещё необходимы условия, связанные с уровнем развития других составляющих или технологий… Это к примеру, мы сейчас нищие (сложно купить построить жильё) или богатые при СССР (когда жильё и др. соц.обеспечение предлагалось бесплатно)?
V
Очень странная статья. Как раз таки в Revox B790 в системе контроля положения каретки стоит инфракрасный светодиод til32. (См. Service Manual стр. 51-54)
V
Все написанное не имеет к revox b790 никакого отношения. Непонятно откуда автор взял эту ложную информацию. Похоже, что автор видел этот проигрыватель только на картинке и не дал себе труда хотя бы заглянуть в схему. Полная чушь. Непонятно, почему на сайте разрешается публиковать подобные бредовые измышления.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Мой любимый Московский марафон: менее четырёх часов горок, только горок и ничего кроме горок

Девиз Московского марафона — «Быть примером для многих». Мой результат — 3:57:30 без гелей, только на воде, бананах и апельсинах. Увеличение высоты — 272 м. На...

✦ ИИ  Куда делись деревья и трава: почему русские деревни на фотографиях XIX века выглядят такими голыми

Ряд изб, заборы, колеи, люди у ворот. Между домами — широкая полоса земли, на которой, кажется, не растёт вообще ничего. Ни привычных берёз у крыльца, ни сирени, ни даже густой травы...

Омурайсу: как омлет, рис и кетчуп превратились в одно из самых ностальгических блюд Японии

У омурайсу есть внешний вид, который почти невозможно перепутать с чем-то ещё. Овальная горка риса спрятана под жёлтым омлетом, сверху — яркая красная линия кетчупа. Иногда ею рисуют...

Почему Игарский порт пришёл в упадок, а Дудинский продолжил развиваться, хотя оба когда-то играли ключевую роль в судоходстве Енисея

На берегах Енисея, в арктических широтах Красноярского края, расположены два порта, Игарка и Дудинка. Оба возникли в первой половине XX века в связи с освоением Северного морского пути и ресурсами...

✦ ИИ  Почему дерево росло прямо из соли посреди Мертвого моря — и росло ли вообще

Есть фотографии, которым практически не требуется подпись. Белоснежный остров из соли, вокруг густая голубая вода Мертвого моря, а ровно посередине стоит одинокое дерево. Никакой земли вокруг не...

✦ ИИ  Как Фарадей заставил провод вращаться вокруг магнита: начало истории электродвигателя

В сентябре 1821 года Майкл Фарадей собрал прибор, который сегодняшнему инженеру показался бы почти игрушкой. Стеклянный сосуд, немного ртути, кусок медной проволоки, постоянный магнит и...