Do napisania tego artykułu skłoniła mnie lektura poniższego wątku sprzed około 2 lat:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=17009546#17009546
W tym wątku młody autor zawarł prośbę o pomoc w budowie możliwie prostego magnetofonu. Wśród odpowiedzi pojawiło się sporo opinii zniechęcających tego młodego konstruktora. Było też jednak trochę postów, które może nie zachęcały do budowy takiego modelu, ale były merytorycznie pomocne.
I te właśnie posty należy właśnie docenić. Jak napisał Jan Zamoyski: „Takie będą Rzeczpospolite jak ich młodzieży chowanie”. Niech więc przy zabawie młodzi uczą się. Im więcej zdobędą praktyki, tym lepiej dla nich w dorosłym życiu.
Wśród postów, które określić można jako pomocne, można było znaleźć i takie, które zawierały załączniki:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=17010712#17010712
https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=17010736#17010736
W pierwszym z nich jest artykuł z „Horyzontów Techniki”z 1967 r. W drugim z kolei schematy magnetofonów z kultowej książki „Nowoczesne zabawki”.
Artykułu z „Horyzontów Techniki” wcześniej nigdy nie widziałem, zaś samodzielnej budowy głowicy magnetofonowej nigdy nie próbowałem. Budowa głowicy jest dość dobrze opisana w książeczce „Magnetofon taśmowy”, której pierwsze wydanie ukazało się w roku 1956. Autorami byli Ryszard Girulski i Jan Różycki.
girulsk...JPG Download (217.06 kB)
Może jeszcze kiedyś z czystej ciekawości spróbuję zrobić taką głowicę. Na pewno wymaga to dużo cierpliwości, bo szlifowanie czoła głowicy jak i nawinięcie cewki zawierającej ponad 1000 zwojów drutem o średnicy poniżej 0,1 mm nie mogą być czynnościami, które da się wykonać szybko i dobrze.
W tym miejscu nieco wiadomości z historii. Teoretyczne opracowanie zapisu dźwięku na nośniku magnetycznym zawdzięczamy Oberlinowi Smithowi (1888 r.). Praktyczne próby zapisu na drucie stalowym przeprowadził duńczyk, Valdemar Poulsen (1898 r.). Archiwalne nagranie głosu cesarza Austrii Franciszka Józefa wykonane przez Poulsena na pierwszym magnetofonie (Poulsen nazwał swoje urządzenie „telegrafon”) można znaleźć w internecie:
https://en.wikipedia.org/wiki/Valdemar_Poulsen
Telegrafon nie miał wzmacniacza, więc odsłuch mógł być dokonywany jedynie przez słuchawki.
W 1901 r. Rellstab i West zastosowali przy zapisie magnesowanie wstępne. Początkowo stosowano jako nośnik druty (wyszły z użycia w latach 50.). Typowy skład drutu do zapisu magnetycznego z lat 30. to 15% chromu, 12% manganu . Resztę stanowiło żelazo. Inny stop zawierał 18% niklu, 8% chromu, zaś resztę stanowiło żelazo. Urządzenia zapisujące na drucie nazywano także drutofonami.
Taśmy pojawiły się później. Początkowo były stalowe, potem papierowe, pokryte nośnikiem magnetycznym. W 1928 r. Pfleumer opatentował niejednorodne taśmy magnetyczne z podłożem celuloidowym. Patent ten wykorzystała firma AEG (wspólnie z niesławną I.G. Farbenindustrie). Firmie AEG zawdzięczamy nazwę „magnetofon”. Do 1940 r. stosowany był podkład prądu stałego, choć podkład prądu zmiennego był znany nieco wcześniej (Carlson i Carpentier – lata 20. , Nagai, Sasaki, Endo 1937- 1938 r.). Dynamika ówczesnych nagrań przy użyciu podkładu prądu stałego nie przekraczała 35 dB, zaś pasmo przenoszonych częstotliwości 5000 Hz. Przykładowo urządzenie Stille'a z 1930 r. rejestrowało na taśmie stalowej 3x0,08 mm pasmo 50-4000 Hz przy prędkości przesuwu ok. 150 cm/s (!) i poziomie szumów -30 dB. Krążek stalowy ważył 8 kg dla 20- minutowego nagrania. Taśmy stalowe i wspomniane wcześniej druty nie nadawały się oczywiście do montażu, co bardzo ograniczało zastosowanie magnetofonów. Zmieniło się to wraz z wprowadzeniem taśm niejednorodnych. Wspomniany wcześniej magnetofon firmy AEG z 1934 r. przenosił pasmo 50- 5500 Hz przy poziomie szumów -40 dB, zaś prędkość przesuwu obniżono do ok. 77cm/s.
W 1940 r. sytuacja się zmieniła. Opracowany przez Braunmuhla i Webera magnetofon z podkładem w.cz. miał lepsze parametry. Przy prędkości przesuwu 77 cm/s oferował pasmo przenoszenia 30-15000 Hz i poziom szumów -60 dB.
II wojna światowa przyniosła rozwój wielu dziedzin, w tym materiałów (ferryty, tworzywa sztuczne) i elementów elektronicznych. Przyniosła także transfer technologii. Związek Radziecki przed wojną prowadził prace nad magnetofonami. Pierwszym seryjnie produkowanym przez ZSRR był magnetofon SM-45, opracowany przez N. Rabinowicza. W 1944 r. wyprodukowano około 70 szt. magnetofonów MAG-1 i MAG-2 (pod kierunkiem Worona, Wróblewskiego i Parchomienki). Po wojnie ZSRR przejął niemiecką technologię jako „trofiejną”. W 1949 r. wyprodukowano w ZSRR pierwszy magnetofon powszechnego użytku „Dniepr”.
W Polsce namiastka magnetofonu powszechnego użytku pojawiła się w 1956 r. Była to przystawka magnetofonowa „Viola”. Producentem tego urządzenia była spółdzielnia pracy „Elektrotechnika”. Przystawkę montowało się na gramofonie (talerz stanowił napęd). Do współpracy konieczny był jeszcze odbiornik radiowy. W tym samym 1956 r. pojawiło się pierwsze wydanie wspomnianej już książki „magnetofon taśmowy”. Zawiera ona opis dwóch konstrukcji amatorskich magnetofonu, z czego pierwsza jest przystawką. Dopiero w 1959 r. Zakłady Radiowe Kasprzaka rozpoczęły produkcję magnetofonu „Melodia”. Kolejnym modelem był magnetofon „Piosenka” (1961 r). W tym czasie został wyprodukowany przez Tonsil inny magnetofon- „Wilga” (1961). Zarówno prymitywna „Viola” , zaawansowana, posiadająca rewers „Melodia” , nieco późniejsze „Piosenka” i „Wilga” są dziś kolekcjonerskimi rarytasami. Popularność osiągnął magnetofon „Tonette” produkcji ZRK (1964 r.) i późniejsze licencyjne magnetofony serii ZK (zwłaszcza ZK120, ZK140). Pierwszym magnetofonem kasetowym był zaś MK-125.
Magnetofon kasetowy na świecie pojawił się w 1963 r., zaś „walkman” w 1979 r. Zakończenie produkcji walkmanów nastąpiło w 2010 r. Analogowy zapis magnetyczny ustąpił miejsca zapisowi cyfrowemu.
****************
Muszę stwierdzić, że zbliżając się powoli do czterdziestki, robię się nieco sentymentalny. Zróbmy więc małą retrospekcję i cofnijmy się ćwierć wieku do tyłu. Było to w 1994 lub 1995 r. Wtedy zrobiłem prosty model magnetofonu , stosując układ elektryczny według rysunku 5-1 ze wspomnianej wyżej książki „Nowoczesne zabawki”. Egzemplarz książki miał już wtedy około 20 lub 25 lat, ale jej lektura nadal rozpalała dziecięcą wyobraźnię.
IMG_01..JPG Download (172.41 kB)
Wtedy sporo trudności sprawiło mi zdobycie tranzystorów ASY35. Sporo też namęczyłem się z mechaniką. Zrobiłem ją z zestawu „małego konstruktora”, talerza od wyrzuconego przez kogoś gramofonu „Bambino”, jakiegoś silnika elektrycznego prądu stałego i gumki recepturki. Rolki dociskowej nie było. Zamiast niej był kawałek irchy, która taśmę dociskała do głowicy. To rozwiązanie podejrzałem w przyniesionym ze śmietnika ze 2-3 lata wcześniej magnetofonie ZK140, a raczej jego szkaradnych resztek, które ktoś zrzucił z wyższego piętra pod wyjście ze zsypu. Głowica była uniwersalna, chyba od ZK140T. Jako głowica kasująca służył mały magnes walcowy od regulacji korekcji liniowości z telewizora „Ametyst”, zbliżany do taśmy. Nawiasem mówiąc, w tamtym okresie „Ametysty” i podobne lampowe telewizory „zunifikowane” znajdowałem na śmietnikach nagminnie. Stanowiły one dla mnie cenne źródło części.
Taśma była starą taśmą od magnetofonu szpulowego i była dość podłej jakości. Pamiętam, że było łatwo ją urwać.
Zestawy mechaniczne typu „mały konstruktor” zawierały plastikowe kółka pasowe, sporo elementów metalowych (łączniki, wsporniki, pręty, kółka itd.). Na takim wsporniku umieszczona była luźna oś z kołem, na którym na kawałku filcu leżała szpula odwijająca. Talerz gramofonu spoczywał na drugiej podobnej osi, napędzanej silnikiem za pomocą przekładni pasowej. Wybrałem możliwie duże przełożenie. Silnik był zasilany zasilaczem od kolejki „Piko”, co umożliwiało płynną regulację prędkości przesuwu. Nierównomierności powodowały oczywiście zmiany w docisku taśmy do głowicy. Pamiętam, że w końcu dodałem chyba jeden kołek prowadzący, co sporo poprawiło. Skosu głowicy oczywiście nie regulowało się.
Słuchanie nagrania było możliwe za pomocą popularnej wówczas wkładki od słuchawki telefonicznej W-66. Nagranie było ciche, zniekształcone. Jednym słowem – tragiczne. Ale było! Nauczyłem się wtedy, po co jest rolka dociskająca w prawdziwym magnetofonie, co to jest prąd podkładu, łożyskowanie i paru jeszcze innych rzeczy. Mój „magnetofon” został rozebrany i do dziś nie pozostał po nim choćby najmniejszy ślad. Nie było wtedy fotograficznych aparatów cyfrowych, a klisze były dość kosztowne. Nie myślało się zatem o utrwaleniu tego choćby na fotografii.
Dziś zaś magnetyczny, analogowy zapis dźwięków stanowi dziś relikt minionej epoki.
W ciągu tych 25 lat wracała jednak do mnie myśl zbudowania takiego magnetofonu raz jeszcze, ale na lampach. Podjąłem nawet pewne prace w tym kierunku. Byle jaka konstrukcja „dojrzewała” sobie w pudełku z wymownym napisem „lampowe konstrukcje niedokończone” przez kilka ładnych lat.
Przyszedł w końcu rok 2020 i koronawirusowe szaleństwo. Nadeszły święta, które trzeba było spędzić inaczej niż zwykle. Doskonały czas, by powrócić do zapomnianego pudełka i dokończyć sprawę.
Nauczony dziecięcym doświadczeniem nie porwałem się na budowę układu mechanicznego. Zamiast tego wykorzystałem mechanizm automatycznej sekretarki, na tzw. mikrokasety MC.
Te mikrokasety zostały opracowane pod koniec lat 60. z myślą o dyktafonach i automatycznych sekretarkach. Prędkość przesuwu taśmy wynosiła (w przybliżeniu) 2,4 cm/s lub 1,2 cm/s. Dla porównania, w kasetowym magnetofonie to 4,76 cm/s, w popularnym szpulowym magnetofonie ZK 9,5 cm/s, a w lepszych 19 cm/s. W profesjonalnych zaś 38 cm/s i 76 cm/s. Przy małej prędkości zapisu cudów więc nie będzie- pasmo przenoszonych częstotliwości nie jest szerokie.
dyktafon ..ok.jpg Download (799.56 kB)
Posiadany przeze mnie mechanizm sekretarki, prócz małych wymiarów ma jeszcze jedną zaletę: nie ma żadnych przycisków. Sterowanie nim jest możliwe za pomocą silnika, wyłącznie na drodze elektrycznej. Gdy silnik jedzie do przodu, następuje docisk rolki do taśmy i odtwarzanie (lub nagrywanie). Gdy na chwilę poda się na silnik przeciwną biegunowość rolka odskoczy. Gdy teraz puści się silnik do przodu, nie nastąpi dociśnięcie rolki, a przewijanie taśmy do przodu. Wystarczy teraz tylko chwilę dłużej puścić silnik do tyłu, by ponowne puszczenie go do przodu spowodowało docisk roki. Dłuższe jeszcze puszczenie silnika do tyłu przewija taśmę do tyłu.
Głowica jest jedna, ale zawiera dwie w swojej obudowie: głowicę kasującą oraz głowicę uniwersalną. Ponieważ przewody prowadzące do głowicy kasującej nie są ekranowane, sugeruje to, że kasowanie odbywało się przy użyciu prądu stałego. Wynika stąd też wniosek, że głowica uniwersalna przy zapisie pracowała też z podkładem prądu stałego. Jest to zrozumiałe, zważywszy, że w sekretarce wystarczy rejestrować pasmo telefoniczne, powiedzmy 300...3400 Hz. Jest więc pod tym względem podobnie, jak w układzie z „Nowoczesnych zabawek”.
Zmierzyłem parametry elektryczne głowicy. Głowica uniwersalna, zmierzona automatycznym miernikiem RLC E318 produkcji Meratronika ma indukcyjność 40,7 mH, zaś rezystancję 260 Ω.
Rezystancja zmierzona miernikiem uniwersalnym jest nieco mniejsza: 245 Ω.
Z kolei głowica kasująca miała indukcyjność 97,7 mH i rezystancję 500 Ω. Zmierzona miernikiem uniwersalnym rezystancja była znów nieco mniejsza: 475 Ω.
Dla porównania, głowica uniwersalna, stosowana w lampowych magnetofonach szpulowych ZK120 i ZK125 miała parametry:
-indukcyjność 550 mH ±12% (przy 1kHz)
-rezystancja uzwojenia 440 Ω ±15%
W innych lampowych magnetofonach szpulowych, tj. czterościeżkowych ZK140 i ZK145 głowica uniwersalna miała parametry:
-indukcyjność 900 mH ±15% (przy 1kHz)
-rezystancja uzwojenia 470 Ω ±20%
Wniosek z tego był następujący: głowica uniwersalna od sekretarki będzie niezbyt dobrze współpracować z lampą elektronową, zwłaszcza przy odczycie. Chyba, że... włączyć głowicę za pomocą transformatora. Tak się też stało. Wykorzystałem w tym celu transformator mikrofonowy od rozbitego mikrofonu Tonsila MDO IX. Rezystancja cewki uzwojenia pierwotnego tego transformatora ma 45 Ω. Rezystancja uzwojenia wtórnego 2 kΩ. Nieco gorszy okazał się transformator bliżej mi nieznany, którego oporność uzwojenia pierwotnego wynosiła ok. 240 Ω, wtórnego 1200 Ω. Być może jeszcze kiedyś dobiorę coś lepszego.
Wzmacniacz odczytu i zapisu jest zbudowany na trzech lampach miniaturowych 1Ż24b. Pozwala to oszczędzić na poborze prądu z baterii. Prąd żarzenia tych trzech lamp przy odczycie nie przekracza 45 mA. Jeśli chodzi o pobór prądu anodowego, to prąd anodowy pierwszej lampy wynosi 0,3 mA, drugiej tyle samo, zaś trzeciej około 1 mA. Prądy siatek drugich tych lampy wynoszą odpowiednio: 0,05 mA, 0,05 mA i 0,03 mA.
SCHEMAT...jpg Download (96.9 kB)
Przy zapisie włącza się dodatkowo wskaźnik wysterowania „magiczne oko” DM70. Głośnik służy wtedy jako mikrofon. Istnieje też możliwość nagrywania z zewnętrznego źródła sygnału. Służą do tego odpowiednie piny gniazdka słuchawkowego typu DIN.
Transformator głośnikowy trzeba było nawinąć sobie samemu. Posłużył do tego rdzeń i karkas z jakiegoś transformatora zagranicznego. Jego wymiary są tylko niewiele większe od popularnego transformatora Td48 (stosowany był chyba w radiach „Minor”, „Koliber”). Uzwojenie pierwotne zawiera 2850 zwojów drutem 0,08 mm w emalii. Wtórne- 45 zwojów drutem 0,15. Głośnik ma rezystancję 30 omów. Średnica membrany wynosi 7 cm. Małe głośniki 8 omów, a nawet 50 omów, ale niewielkiej średnicy membrany dają gorsze wyniki. Moc wyjściowa jest niewielka- wynosi kilkanaście mW. Wystarcza jednak do wyraźnego odsłuchu. Odsłuch można też prowadzić przez słuchawki.
Napięcia anodowego (około 54V) dostarcza przetwornica zbudowana na jedynym w układzie tranzystorze 2SD1960 lub 2SD1965. Transformator nawinięty na małym rdzeniu kubkowym zawiera 5 , 7 i 60 zwojów drutem 0,1.
Zastosowałem staroświecki montaż na łączówki na płytce z rezoteksu. Elementy elektroniczne, nie licząc tylko tranzystora i jednej diody zastosowałem staroświeckie. Przełączniki są późniejsze- zastosowałem typowe izostaty.
Całość nie ma jeszcze obudowy. W tym względzie czekam na Wasze pomysły. Będzie to też taki sprawdzian, czy to, co napisałem ktoś tak naprawdę przeczyta
.
Całkowity pobór prądu z akumulatorka 1,2V nie przekracza 130 mA przy zapisie i około 110 mA przy odczycie (elektronika). Silnik pobiera około 80 mA z 3 baterii złożonej z akumulatorków 1,2V.
Sporą trudnością okazała się sprawa stabilizatora obrotów. Popularny układ UL1901 produkcji dawnego CEMI wymaga przynajmniej 3,8V napięcia zasilania. Oznacza to, że do zasilania silnika potrzebne by były 4 akumulatorki 1,2V. Chciałem tego uniknąć, tak aby liczba ogniw w całym magnetofonie nie przekraczała 4 (jeden z nich służy do zasilania toru odczytu i zapisu). Skończyło się na użyciu układu uPC 1470. Była to sensowna alternatywa dla ordynarnego potencjometru drutowego, włączonego szeregowo z silnikiem (jak miało to miejsce w układzie z książki „Nowoczesne Zabawki”.
Pasmo przenoszenia nie powala na kolana. Wystarcza jednak do wyraźnego odtwarzania. Całkowitą charakterystykę przenoszenia, uwzględniającą charakterystykę toru zapisu, odczytu i taśmy przedstawia kolejny, ostatni rysunek.
charaktery..yka.jpg Download (36.02 kB)
I to by było na tyle, jak mawiał Jan Tadeusz Stanisławski, „profesor” mniemanologii stosowanej.
gdy nie było metra docierałem tam autobusem (o ile pamiętam 105).
