Przeróbka i upgrade magnetowidów VCR1502 i VCR1700.

[atom1477]

Idzie powoli, ale do przodu.
Dostałem słabej jakości kasety Equipex do sprawdzenia. Początkowo wyglądało na to że nie ma na nich żadnego sygnału, a tylko szum.
Ale na szczęście okazało się to fałszywym wnioskiem, wynikającym z tego że testowałem to tylko na małym fragmencie taśmy.
Problem z taśmami wewnątrz kaset Equipex jest taki, że z czasem stają się klejące. Mechanizm magnetowidu nie jest w stanie ich przewijać. Długo walczyłem żeby uzyskać przynajmniej kilka sekund przewijania, a tylko podczas przewijania mogłem sprawdzać sygnał z głowic.
Jakimś cudem kasety w końcu zaczęły się przewijać (może to z powodu upałów) i wtedy złapałem prawidłowy sygnał SYNC.
Tak więc metoda z podmianą głowic okazała się dobra.

Warto dodać że nowa szersza głowica nie musi dawać mniejszego sygnału. Gdyby to była szersza głowica, ale zgodna we wszystkich innych parametrach z oryginalną, to tak. Tu jednak mam zupełnie inną głowicę, która może się różnić wszystkim. Szerokością szczeliny magnetycznej, ilością zwojów cewki, parametrami obwodu magnetycznego, itp. Więc któryś parametr może rekompensować spadek powodowany większą szerokością.
W każdym razie wyszło że nowe głowice odbierają poprawne i całkiem silne sygnały SYNC i audio.
Jest tylko problem z zamocowaniem.
Oryginalna głowica miała mocowanie za pomocą małej śrubki od spodu:

Head old.jpg

Śrubka jest bardzo mała, na oko M1.2 albo M1.4 (suwmiarka mierzy na 1.27 mm, co nie pasuje do żadnego ze standardów):

M1.2.jpg

M1.2 B.jpg

No i muszę to odtworzyć w nowych głowicach.
Najprościej było by przykleić od spodu fragment nagwintowanej blaszki. Takie coś można wyciągnąć z jakiegoś starego napędu CD czy stacji dyskietek.
Przykładowy element z odzysku jaki znalazłem:

Dynks CD.jpg

Niestety śrubki są tu grubsze, i mają z 1.8 mm średnicy. Nie mieszczą się w podłużny otwór mocujący głowicę. Tego podłużnego otworu nie mam jak łatwo powiększyć, więc szukam blaszek z mniejszymi śrubkami. Niestety na razie bezskutecznie,

[atom1477]

Mimo sprawdzenia ponad 10-ciu mechatronicznych sprzętów nie udało się znaleźć gotowej nagwintowanej blaszki.
Więc w końcu trzeba było zebrać narzędzia i zrobić własną. Okazało się to bardzo karkołomnym zadaniem, bo trzeba było zrobić zakupy w 4 różnych sklepach internetowych.
Wiertła węglikowe 1.2 ... 1.3 mm w jednym.
Gwintowniki M1.6 w drugim.
Śrubki M1.6 w trzecim.
Fosol w czwartym.
Ku mojemu wielkiemu zdziwieniu, fosol stał się mało popularny. W kilku dobrze wyposażonych sklepach metalowo-narzędziowych na mieście go nie mieli.
Miałem jakąś pozostałość ("negatyw") wycinaną na laserze ze stali nierdzewnej, z której akurat można było wyciąć podstawki o potrzebnym kształcie:

Blacha.jpg

Na zdjęciu z już wywierconymi otworami 1.3 i 1.2 mm. Oczywiście nie obeszło się bez złamania wiertła, więc drugi otwór inny niż pierwszy.
Gwintowanie też nie mogło się obyć bez problemów. Złamany gwintownik "I". Na szczęście dopiero na drugiej sztuce blaszki.
Pierwsza jednak też sprawiała problemy. Gwintownik "II" bardzo ciężko szedł od pewnego momentu. Ale używając oleju rzepakowego w końcu udało się go przegwintować do końca i nie złamać gwintownika.
Był jeszcze problem ze znalezieniem blaszki na dystans pomiędzy głowicami. Powinna mieć około 0.6 mm. Co za problem znaleźć? No okazało się że problem. Żadne nożyki, dystanse, podkładki (z tych o ładnej powierzchni, bo to musiał być bardzo płaski kawałek blachy) nie miało takiej grubości.
Teoretycznie nożyki do tapet występują w grubości 0.6 mm, ale nie udało mi się takiego znaleźć. A zamawiać w internecie w piątym sklepie i dopychać produktów żeby się załapać na wysyłkę Smart już mi się nie chciało.
W końcu w laptopie znalazłem jakąś blaszę o grubości 0.69 mm, i z braku lepszej opcji użyłem takiej. Miała trafić pomiędzy głowice na stałe, a całość miała być sklejona, ale uznałem że lutowanie będzie trwalsze. W wypadku lutowania blaszka dystansowa nie musiała tam trafiać na stałe. Więc posłużyła tylko za dystans podczas lutowania, a potem wróciła do laptopa.
Lutowanie był przy użyciu fosolu jako topnika. Tylko on (i do tego bardzo efektywnie) pozwala pobielić stal nierdzewną. Do pobielenia powierzchni głowic też się przydał, choć szło dość łatwo więc być może nie był by konieczny (teraz już nie sprawdzę).
Wyszło takie coś:

Głowica 1.jpg

Głowica 2.jpg

Może luty nie wyglądają zbyt estetycznie, ale było zrobione z dużą precyzją. Sporo było zabawy żeby to odpowiednio spozycjonować przed lutowaniem.
Te głowice były sprzedawane jako produkcji ZRK (tylko wzmianka w opisie, bez papierka), ale na oko nie wyglądały na takie. Z wyglądu jak jakieś znane mi z rozbieranych zachodnich radiomagnetofonów. W sensie że bardzo błyszczące. Daniel nie polecał ZRK, ale z braku innych alternatyw kupiłem właśnie takie licząc że ta wzmianka o ZRK jest błędna.
W każdym razie efekty są dobre. Po montażu i wstępnym ustawieniu pozycji głowicy jeszcze przed montażem w magnetowidzie (kątów, bo na dzień dobry była krzywo w 3 osiach względem wałeczków prowadzących taśmę), gdy trafiła do magnetowidu to od razu dała poprawny sygnał SYNC na jakiejś pierwszej przypadkowej kasecie. Jeszcze ją potem podregulowywałem przy innych kasetach (w osi Z, nie pochylenia kątowe o których pisałem wcześniej), aż w końcu pozwala na odczyt sygnału SYNC z prawie każdej losowo włożonej kasety. Dźwięk też jest łapany poprawnie.

Niestety na tym koniec dobrych wiadomości, bo wyszło sporo nowych niespodziewanych problemów mechanicznych. Przeniesienie napędu (albo sam silnik napędowy) od głowicy obrotowej kuleje, co nie pozwala jej wejść na prawidłową prędkość 25 obr/s.
Coś jest nie tak z siłą napędu oraz hamowania rolek, bo podczas zatrzymywania przewijania potrafi przeciąć taśmę.
Jest coś nie tak z oscylogramami sygnału SYNC. Nie odpowiadają tym z dokumentacji. Choć sama synchronizacja działa ok, to ta niezgodność oscylogramów mnie męczy. Więc chyba się szykuje reverse engeneering płytki U217 (nie ma do niej schematu w dokumentacji).
Poprawa wzmacniacza głowic wizyjnych też się nie powiodła. Po wymianie tranzystora BFW11 na BF862 szumy ... wzrosły ponad 2-krotnie. Tak więc nie obejdzie się bez dokładnej analizy szumowej tego wzmacniacza.

[atom1477]

Robię reverse engeneering płytki U217 bo nie działa tak jak to by wynikało ze schematu blokowego.
Zgodnie ze schematem blokowym mamy tu 3 wzmacniacze i monowibrator:

U217 block.png

Sygnał z głowicy powinien trafić na wzmacniacz Amp 1, a sygnał z jego wyjścia pojawić się na punkcie 4 (B33):

U217 4 (B33).png

Nie do końca tak jest.
Sygnał w tym punkcie pojawia się również bez głowicy, albo z głowicą nieprzytkniętą to taśmy. Jest to sygnał wytwarzany z napięcia sieciowego 50 Hz.
Ale nie żaden przydźwięk, tylko krótkie impulsy o takim kształcie jak trzeba. To nie jest błąd układu, tylko jakieś celowe działanie, choć nieopisane w dokumentacji.
Druga nieścisłość to przebieg.
Otóż w tym miejscu nie występują tylko impulsy z sieci czy głowicy, ale też jakieś dodatkowe impulsy:

U217 Impulsy.png

Długo się zastanawiałem skąd pochodzą. Myślałem że to jakieś zakłócenia z głowicy albo z taśmy (pozostałość po poprzednim nagraniu z taśmy).
Okazało się jednak że są to przesunięte w czasie impulsy z głowicy. Ich położenie zależy od położenia potencjometru R1 (TRACKING CONTROL).
Przesunięcia dokonuje pewnie ten monowibrator, i jakoś się one cofają do punku B33.
Nie było to jednak w żaden sposób zaznaczone na schemacie czy na oscylogramie, co mocno utrudniało analizę.
Zdjęcia płytki U217:

U217 Components.jpg

U217 Print.jpg

I mój reverse engeneerign (czarna długa ścieżka to GND, czerwone ścieżki to 2 różne zasilania VDD):

U217 RE.jpg

Wzmacniacz Amp 2 (jedyny poprawnie zaznaczony na schemacie blokowym) (dioda D1 to w rzeczywistości chyba jakaś dioda Zenera, oczywiście wtedy w odwrotnej polaryzacji):

Amp 2.png

Amp 1 już wygląda nie do końca tak samo, bo posiada dodatkowe nieoznaczone na schemacie blokowym wyjście:

Amp 1.png

To wyjście trafia gdzieś do obwodów Amp 1 i Monowibratora. Ich jeszcze nie rozrysowałem bo to niespodziewanie dużo roboty.

[daniel22]

Szczerze, nie spodziewałem się aż tyle pracy. Niesamowite (i przerażające czasem), że niby prosty magnetowid i jego poprawa wyłoży tyle dodatkowych problemów.

Co do głowic ZRK. Niestety były tak miękkie, że wycierały czoło w bardzo krótkim czasie, od zwykłych, żelazowych taśm magnetofonowych. Całe szczęście, że to nie są ZRK, bo nawymieniałem się ich sporo, jeśli jakiś deck jeszcze je miał, ale najczęściej były już wymienione przez poprzednich właścicieli. Podejrzewam, że jakby miały wytrzymać taśmę "ścierną", np. stare VCRy philipsa, to mogłoby z nich niewiele zostać po miesiącu.

Z tym silnikiem oprócz tego co pisałem w mailu, przyszło mi do głowy jeszcze, że może po prostu na osi jest stary smar? To był pierwszy VCR jaki dostałem, i chyba tam nie wyciągałem bębna głowic (jeszcze się bałem). Później już wszystkie elegancko smarowałem, żeby chodziły lekko...

[Marek7HBV]

W trakcie odczytu taśmy impulsy synchro służą do stabilizacji przesuwu taśmy a także do synchronizacji wejścia głowic w ścieżkę. Sygnał 50 Hz synchronizuje każdy półobraz odczytywany z głowic przez serwo dysku Tu nic nie trzeba przerabiać.

[atom1477]

Sygnał 50 Hz synchronizuje każdy półobraz odczytywany z głowic przez serwo dysku Tu nic nie trzeba przerabiać.

Co masz na myśli?

[daniel22]

Też się zastanawiam. Gdyby nie trzeba było nic przerabiać, obraz by nie wyglądał jak skaczący i jeżdżący od lewej do prawej obraz, ustabilizowany może na jednej z 4-5 taśm

[atom1477]

Chyba będą kolejne nieplanowane wcześniej przeróbki.
Servo obrotów głowicy video, jak i servo od przesuwu taśmy, czasami trochę szwankują.
Już to obserwowałem na przesuwie taśmy, ale zakładałem że cały problem pochodzi z nieprawidłowego odbierania impulsów SYNC z taśmy. Jednak wymiana głowic na głowice audio 1.4 mm, mimo że polepszyła odbieranie impulsów (z prawie 100-procentową skutecznością), to nie usunęła występującego czasami problemu z złapaniem synchronizacji.
Teraz taki sam objaw zaobserwowałem na głowicy obrotowej video. Pierwotnie pochodził on od zbyt luźnego paska napędowego.
Wymiana paska na gumkę recepturkę (nic innego nie miałem pod ręką, ale teraz z pewnych powodów nawet uważam że jest lepsza od oryginalnego paska), mimo że usunęła ślizganie się napędu głowicy, to nie usunęła problemu całkowicie. Występuje nadal, tylko się inaczej objawia.
Długo musiało to przeleżeć żebym przemyślał sprawę i podsumował wnioski.
Ale po kolei, jakie są objawy i powody dla których chcę to przerobić:
1. Czasami prędkość przesuwu taśmy jest synchronizowana na połowę potrzebnej wartości. I to samo dotyczy też prędkości obrotowej głowicy wideo.
2. Długo trwa zanim prędkości się ustabilizują (czasami nawet z 10 sekund).
3. Łatwo wyprowadzić układ ze stanu równowagi, hamując delikatnie głowicę palcem. Więc bardziej klejąca się taśma video pewnie też będzie powodowała ten problem.
4. Mam bardzo zawyżone napięcie ustalone na silniku głowicy obrotowej. Chodzi mi o napięcie jakie się ustala gdy silnik złapie synchronizację 25 obr/s.
Katalogowo w N1502 powinno to być 12 V, a jest jakieś 17 V. Powodem może być ta gumka recepturka, ale jeszcze nie mam pewności.
5. Oryginalny układ serva daje duże tętnienia napięcia sterującego, oraz posiada klasyczne wady analogowej pętli PLL (Servo jest zrealizowane jako pętla PLL).
6. Są pewne niedoskonałości wbudowane w te magnetowidy. Philips na pewno nie odwalał tu fuszerki, nie mniej jednak z historii wiemy że standard VCR (jak i sama konstrukcja elektroniczna magnetowidów) mocno kuleją. Po prostu to były wczesne magnetowidy, gdy dopiero testowano te wszystkie rozwiązania, więc mogło wyjść wiele niespodziewanych rzeczy. No i wyszło.
Dokładna analiza schematu oraz zachowania układu pokazała że jest sporo możliwości poprawienia działania tych układów (serv).

Wszystko to wynika ze sposobu realizacji stabilizatora fazy, czyli tego serva zrealizowanego jako PLL. To nie jest zły układ, i w dobrych warunkach działa prawidłowo (nieklejąca się taśma + kilka innych warunków). Dodatkowo układ jest zrealizowany bardzo ciekawie. Ale opis może później.
Najważniejszą wadą jest to że wyjście napięciowe z tego PLLa struje silnikiem napięciowo.
Silnik jest dość specyficzny. Jest bardzo niskoobrotowy, i napędza głowicę za pomocą przekładni paskowej o przełożeniu około 1:1. Czyli silnik kręci się z prędkością około 25 obr/s = 1500 RPM. To dość mało jak na silnik szczotkowy. Domyślam się że zawiera wiele biegunów wirnika (więcej niż standardowe 3) i dzięki temu może pracować z tak niską prędkością.
Silnik ma rezystancję około 30 R (czyli sporą). Podczas pracy dla uzyskania prędkości 25 obr/s wymaga napięcia 17 V i pobiera 300 mA. To oznacza że napięcie EMF tego silnika dla tej prędkości to 9 V.
A teraz co to ma wspólnego ze sterowaniem napięciowym?
Ano ma. Silnik pod wpływem zwiększenia obciążenia mechanicznego zwalnia. Pętla PLL to oczywiście w końcu wychwyci i skoryguje, ale to potrwa.
Drugą wadą jest to że nie wiadomo jednoznacznie jakie napięcie sterujące podawać na silnik, bo będzie ono różne dla różnych obciążeń.
Nie da się więc jakoś ograniczyć zakresu sterowania, żeby silnik pracował w ograniczonym zakresie obrotów podczas synchronizowania się pętli PLL.
To wszystko powoduje problemy ze startem i synchronizowaniem się silnika.
Co ciekawe, obok tego całego układu serva jest też układ kontroli synchronizacji (płytka U218), która wykrywa pracę z prędkością 1/2 albo 2/1 zakładanej, i koryguje napięcie na kondensatorze w PLLu (podnosi lub obniża je). To powinno wytrącać układ PLL z błędnej synchronizacji i powodować prawidłowe synchronizowanie na prędkości 1/1, ale coś tutaj też kuleje.

Co więc wymyśliłem? W sumie bardzo proste rozwiązanie. Zmienić sposób sterowania silnikiem z napięciowego na "obrotowy".
Chodzi o dobudowanie regulatora obrotów silnika DC, jaki jest znany z magnetofonów. W tym przypadku oczywiście będzie to musiał być regulator sterowany, i nadal współpracować z PLLem.
Co się zmieni?
1. Silnik nie będzie miał już tak dużej "rezystancji mechanicznej". Tzn. nie będzie tak zwalniał przy wzroście obciążenia (mógłby nie zwalniać wcale, ale chcę zestroić ten układ trochę poniżej pełnej stabilizacji).
2. Będzie wiadomo jednoznacznie jakie potrzeba napięcie sterujące. Owe 9 V. Na silnik oczywiście trafi więcej, ale samo napięcie sterujące regulatorem to będzie właśnie te około 9 V. Można więc ograniczyć zakres napięcia sterowania na przykład do zakresu 7...11 V, i tym sposobem nigdy nie nastąpi praca silnika z prędkością 1/2 czy 2/1 zakładanej prędkości 25 obr/s.
3. Będzie szybki start silnika do prędkości bliskiej 25 obr/s, nawet z dużym obciążeniem klejącą się taśmą i brakiem jeszcze zsynchronizowanego PLLa. Nie będzie przesterowania (znacznego przekroczenia) prędkości 25 obr/s po takim starcie.
4. Całość wymaga nowej PCB która trafi w obudowę/ekran po starej płytce U219. Więc skoro i tak zmieniam i zmienię też samego PLLa, na takiego na uC. Po co? Stary układ jest dobry i ciekawy, ale jego "strojenie" wymaga zmieniania elementów RC (mam na myśli "strojenie" filtru pętli, nie normalne "strojenie się" PLLa do częstotliwości wejściowej). Jest też wrażliwy na owe wartości RC. Nie jest w stanie wykryć bezpośredniej częstotliwości sygnałów, tylko porównuje fazy, więc jak klasyczny układ PLL stroi się trochę na oślep (w górę i w dół aż załapie).
Wersja na uC będzie mogła być "strojona" prostymi zmianami w kodzie, a układ PLLa można zmodyfikować do wersji która szuka synchronizacji zawsze w prawidłową stronę wspomagając się dodatkowym pomiarem częstotliwości przebiegów.

Dużo tekstu, więc na razie kończę. Jak ktoś chce szczegóły to pytać. Mam zdjęcia i rozrysowane schematy płytek oryginalnych U219 i U218.