Детонометр разработка конструкции

1. ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

1.1. Призначення приладу, що проектується

Не секрет, що багато аматорів магнітного запису судять про якість звучання магнітофона, покладаючись на свій слух. Слів немає, суб'єктивна оцінка звучання дуже важлива й обов'язково повинна враховуватися, проте навряд чи її можна вважати цілком достовірною: вона багато в чому залежить від характеру і якості фонограми, апаратури, використовуваної разом із магнітофоном (попереднього підсилювача ЗЧ, темброблока, підсилювача потужності ЗЧ, акустичної системи), музичної культури і досвіду слухача і навіть від його настрою. Всі ці фактори не грають ролі при об'єктивній оцінці параметрів магнітофона за допомогою спеціальних вимірювальних приладів, що при бажанні може виготовити будь-який радіоаматор середньої кваліфікації.

З параметрів, обумовлених якістю роботи стрічкопротяжного механізму (СПМ) магнітофона, ГОСТ 24863 - 87 («Магнітофони побутові. Загальні технічні умови») нормує два: відхилення швидкості магнітної стрічки від номінального значення і коефіцієнт детонації. Відхилення швидкості стрічки виявляється як зміна тональності звучання. Помітність такого перекручування фонограми характеризується помилкою розрізнення висоти тону, що лежить у межах 0,5...1,5%. При перевищенні цього порога порушується сумісність записів: фонограми, зроблені на одному магнітофоні, не можна прослухувати або записувати з тою ж якістю на іншому. Щоб цього не трапилося, максимальне відхилення швидкості стрічки відповідно до зазначеного Держстандарту не повинна перевищувати

±1 % для котушкових магнітофонів самої вищої (нульової) групи складності, ± 1,5% для котушкових апаратів першої і касетних нульової і першої груп, ± 2% для магнітофонів всіх інших груп. Оскільки в процесі експлуатації швидкість стрічки може змінитися, її необхідно періодично перевіряти і підтримувати в заданих межах.

Відомі різноманітні засоби зміни швидкості магнітної стрічки. Проте одні з них (стробоскопічний, мірного відрізка стрічки, вимірювального ролика) негожі для касетних магнітофонів, інші (наприклад, метод візуалізації фонограми) дуже трудоємки, треті (метод зсуву фаз) застосовні тільки до апаратів із наскрізним каналом запису-відтворення. Найбільш універсальний, достатньо точний і нетрудомісткий метод частотної модуляції, заснований на тому, що частота відтвореного сигналу прямо пропорційна швидкості руху стрічки. При наявності вимірювальної фонограми з записом сигналу частотою 3150 Гц швидкість стрічки можна виміряти порівнянням частот відтвореного сигналу і зразкового генератора, настроєного можливо більш точно на частоту 3150 Гц. У якості вимірювальної припустимо використовувати і фонограму сигналу цієї частоти, записану на магнітофоні з явно близькою до номінальної швидкістю стрічки.

За допомогою детонометра, що тут описується, вимірюється рівень паразитної частотної модуляції з урахуванням особливостей суб'єктивного сприйняття продуктів модуляції. Прилад порівняно простий і нескладний у налагодженні, при цьому він має достатньо високі технічні характеристики, що наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

Основні технічні характеристики приладу

Найменування Значення

1. Діапазон вхідних напруг, В 0,05...30…30

2. Вхідний опір, кОм 80

3. Частота вимірювального сигналу, Гц 3150

4. Границі виміру коефіцієнтів коливань швидкості і детонації, % 0,02...3…3

(верхні межі 0,1; 0,3; 1,0; 3,0)

5. Межі виміру дрейфу швидкості, % 0,5...6…6,0

6 Приведена похибка вимірів, не більш, % 6

7. Вихідна напруга генератора вимірювального сигналу, В 1,0

8. Відносна нестабільність частоти генератора вимірювального сигналу за 30 хв, не більш, % 0,02

1.2. Опис схеми електричної структурної

(Р-4260.024.001Е1)

У приладі використаний метод виміру, заснований на визначенні паразитної частотної модуляції гармонійного сигналу в процесі його відтворення на випробуваному магнітофоні.

Сигнал із виходу магнітофона надходить на смуговий фільтр Z1, що подавляє низькочастотні наводки і високочастотної завади, обмежувачем U1. Сигнал із його виходу має форму меандру, амплітуда і крутизна фронтів котрого практично не залежить від рівня вхідної напруги. Цим сигналом запускається одновібратор D1, що формує прямокутні імпульси з постійною амплітудою і тривалістю.

Паразитна частотна модуляція призводить до тимчасових коливань періоду вхідного сигналу. Тому шпаруватість імпульсної послідовності одновибратора виявляється залежною від глибини частотної модуляції. У свою чергу зміна скважності імпульсів із стабільною формою викликає зміну постійної складової пропорційно глибині частотної модуляції.

Для одержання сигналу, що характеризує коливання швидкості стрічки, використовується низькочастотний фільтр Z2, що має смугу частот 0,2…200Гц, а для виділення складового дрейфу є фільтр нижніх частот Z3 із частотою зрізу біля 0,2 Гц. Після підсилення в А1 сигнал виміру коливань швидкості випрямляється квазипіковім детектором U2, на вхід якого включений стрілочний індикатор Р1.

У каналі виміру дрейфу вихідний сигнал фільтра Z3 порівнюється за допомогою диференціального підсилювача А2 з опорною напругою Uоп. Індикатор Р2 вказує ступінь разбалансу зазначених напруг. Тим самим відбувається вимір повільних відхилень швидкості стрічки від номінального значення.

1.3. Опис схеми електриченої принципової

(Р-4260.024.001Е3)

Вимірювальний сигнал подається з роз'єму XS1 "Вхід" на емітерний повторювач (транзистор VT1). У базовий ланцюг транзистора включений смуговий фільтр (R3, R4, C1, C3) і діодно-резисторний обмежувач напруги (VD1, VD2, R3), що захищає вхідний і наступні підсилювальні каскади від перевантажень. Сигнал із виходу емітерного повторювача поступає на другий смуговий фільтр (R9, R11, C5, C6).

Максимум сукупної амплітудно-частотної характеристики фільтрів близький до частоти вимірювального сигналу. Погашення низькочастотних наводок і високочастотних перешкод за межами смуги прозорості фільтрів підвищує перешкодозахищеність детонометра.

Відфільтрований сигнал подається на двосторонній підсилювач- обмежувач, виконаний на ОП DA2. У ланцюг негативного зворотнього зв'язку ОП DA2 включений діодний міст VD3, VD4, VD6, VD7 із низьковольтним стабілітроном VD5, робоча точка якого зміщена в область лавинного пробою струмом, що задається резисторами R16, R17. За рахунок цього при вихідних напругах, що не перевищують напруги пробою, коефіцієнт підсилення і швидкість наростання ОП DA2 близькі до максимкльних. Якщо вихідна напруга стає порівняною або більшою напруги пробою, замикається ланцюг негативного зворотнього зв'язку, що обмежує коефіцієнт передачі операційного підсилювача.

Позитивні імпульси отриманої імпульсної послідовності виділяються на резисторі R18. Фронтом цих імпульсів запускаєтся одновібратор DD1, що формує позитивні імпульси з постійною тривалістю. Значення опору резистору R19 і хронуючої ємності C8 вибрані таким чином, що скважність імпульсної послідовності одновібратору дорівнює двом.

Ці імпульси надходять на ключовий каскад (транзистор VT3), напруга живлення на який подається від параметричного стабілізатора R26, VD10. Основне призначення указаного каскаду - підсилення і формування імпульсів із стабільною амплітудою.

Фільтр нижніх частот третього порядку (Чебишева), що виділяє сигнал, амплітуда якого пропорційна паразитній частотній модуляції вхідного сигналу, зібраний на ОП DA3. Частота зрізу фільтра біля 200 Гц, коефіцієнт передачі дорівнює 0,5, а погашення на частоті вимірювального сигналу (3150 Гц) - не менше 80 дБ.

Отриманий сигнал надходить одночасно в канали виміру детонації і дрейфу. На вході каналу виміру дрейфу включений пасивний фільтр нижніх частот R28, C16 із частотою зрізу біля 0,2 Гц. Сигнал на виході фільтра містить повільно мінливу складову, пропорційну середній швидкості магнітної стрічки. Зазначений сигнал подається на неінвертуючий вхід ОП DA5, інвертуючий вхід якого підключений до регульованого джерела напруги (R30, R35, R37, R44, VD11).

Якщо швидкість стрічки дорівнює номінальній, а напруга на інвертуючому вході ОП DA5 установлена рівною середньому значенню вихідної напруги фільтра, відхилення вихідної напруги ОП DA5 від потенціалу нуля в ту або іншу сторону свідчить про відповідний дрейф швидкості стрічки.

Чутливість приладу по каналу дрейфу визначається коефіцієнтом підсилення ОУ DA5 і може коректуватися за допомогою резистора R45. Сигнал із виходу DA5 подається через резистор R48 і опір каналу транзистора VТ4 на вимірювальну головку РА1, а також на вхід двухпорогового компаратора на ОП DA6.

Рівні порогів спрацьовування компаратора задаються діодами VD16, VD17, прямо зміщеними за допомогою резисторів R52, R53. Якщо відхилення швидкості стрічки не перевищує меж виміру дрейфу (5%), то діоди VD16, VD17 залишаються відкритими, а вихідний потенціал ОУ DA6 – негативним. Витікаючим базовим струмом відчиняється транзистор VТ8. Виникаюче при цьому світіння діода VD24 указує на нормальний режим виміру. Від'ємним потенціалом відчиняються також польові транзистори VТ4, VТ6, замикаючи ланцюг вимірювальних головок РА1, РА2.

Відхилення швидкості стрічки, що виходть за задані межі, призводить до перерозподілу струмів у вхідних ланцюгах компаратора, що викликає запирання діода VD16 або VD17. У будь-якому із цих випадків на виході ОП DA7 з'являється високий потенціал, що замикає ключ на VТ8 у ланцюгу светлодіода і транзистори VТ4, VТ9, що комутирують вимірювальної головки. Тим самим забезпечується захист вимірювальних головок від можливих перевантажень.

На