Электропривод бытовых видеокамеры и видеомагнитофона

Электропривод бытовых видеокамер и видеомагнитофонов является более сложной электромеханической системой, чем электропривод компакт-дисков и магнитофонов.

На рис. 1.13 представлена упрощенная структурная схема бытовой видеокамеры (ВК).

Электропривод объектива бытовой видеокамеры

В состав электропривода объектива бытовой видеокамеры (ВК) входят электроприводы трансфокатора, диафрагмы и фокусировки ВК, рис. 15.12. Как правило, в современных ВК в качестве электродвигателей указанных электроприводов применяются шаговые двигатели, управление которым рассмотрено в главе 13 (раздел 13.7).

На рис. 15.12 в качестве примера приведена функциональная схема ЭП видеокамеры NV-R11E фирмы PANASONIC.

Рис. 15.12. Функциональная схема электропривода ВК.

Сигналы управления для всех оконечных оптоэлектронных устройств вырабатывает микроконтроллер (МК), выполненный на микросхеме /С710 типа MN 1 882 421. Четырехфазные сигналы управления шаговым двигателем фокусировки (МТ1-МТ4) формирует программируемая логическая матрица (ПЛМ) выполненная на микросхеме IC708 типа 7Б6512. Двухфазные сигналы управления шаговым двигателем трансфокатора (OUT 1, OUT2) формирует программируемое ПЗУ (ППЗУ), выполненное на микросхеме IC705 типа БА6950. Электродвигатель диафрагмы управляется платой обработки изображения, а сигналы управления формируются микросхемой 7С706 (NJM 2115V) и транзистором Q704(2SD601A). Датчик щели управляется платой обработки изображения, а сигнал управления формируется микросхемой /С711 (ГА7501) и транзистором Q705 (2ЫВ2216). Оптоэлектронная пара фокусного кодировщика подключена к микроконтроллеру.

Электропривод лентопротяжных механизмов видеокамер и видеомагнитофонов

Основное назначение ЛПМ — транспорт магнитной ленты в кассете в различных режимах работы ВМ. Кроме того, требуется обеспечение технологических режимов: загрузка/выгрузка кассеты; заправка/расправка ленты; переход в режимы перемоток, просмотра и т. д. Механизм должен обеспечивать сохранность магнитной ленты, не допускать ее растяжения и деформации. Смена кассеты при правильной установке не должна вызывать отказов в работе и наоборот, при неправильной установке необходимо, чтобы кассета выбрасывалась без повреждений.

Электропривод ЛПМ ВК и ВМ, включающий основные приводы БВГ, ВВ вспомогательные исполнительные приводы, развивался в соответствии с техническим прогрессом в области силовой и информационной электроники.

В приводе ЛПМ применяются коллекторные двигатели постоянного тока, бесколлекторные двигатели постоянного тока и вентильные двигатели.

В первых поколениях ВК и ВМ для привода БВГ ВВ применялись коллекторные двигатели постоянного тока.

Коллекторные двигатели экономичны, имеют большой пусковой момент и широкий диапазон частот вращения, получаемый сравнительно простыми средствами. Они имеют небольшие массу и габариты. Основной недостаток коллекторных двигателей — наличие скользящего контакта в щеточно-коллекторном узле, являющемся источником шума и радиопомех, а также и основной причиной прекращения его работы после нескольких лет эксплуатации. Все двигатели заправки-расправки, а в ВМ первого поколения также и двигатели ведущего вала — коллекторные.

Бесколлекторные двигатели имеют вместо щеточно-коллекторного узла коммутаторы на магнитоуправляемых контактах, выполняющих функции коллектора.

Практически данные двигатели не нашли широкого применения из-за недостатков магнитоуправляемых контактов — подгорание и залипание при длительной эксплуатации.

Вентильные или бесконтактные электродвигатели постоянного тока, обладая практически всеми положительными характеристиками коллекторных электродвигателей, не имеют скользящих контактов. Это достигается усложнением конструкции двигателя. Для таких двигателей характерно расположение обмотки на неподвижном сердечнике — статоре, наличие транзисторного коммутатора, датчика положения ротора, определяющего момент включения коммутатора (см. главу 13.6). Все двигатели блоков вращающихся головок со второго поколения ВМ и двигатели ведущего вала являются вентильными. Датчики положения ротора — индукционного типа или выполнены на элементах Холла.

В настоящее время можно классифицировать типы ЛПМ по числу и типу электродвигателей следующим образом.

• 1. Используется один электродвигатель ЛПМ. Преимущество такого привода — минимальная стоимость механизма, недостаток — значительное количество пассиковых и фрикционных передач, сложность регулировки ЛПМ.
• 2. Используются два электродвигателя: один — привод БВГ; второй привод ВВ с одновременным выполнением функций исполнительного привода (заправки ленты и загрузка кассеты).
• 3. Используются три электродвигателя: два вентильных электродвигателя для привода БВГ и ВВ и третий исполнительный двигатель постоянного тока.
• 4. Используются четыре электродвигателя: два вентильных электродвигателя для привода БВГ и ВВ и два коллекторных двигателя — один для загрузки кассеты, другой для заправки ленты.
• 5. Используются четыре электродвигателя: три те же, что в п. 3 и дополнительно применен коллекторный двигатель для привода подкатушечников.

Варианты 4 и 5 применяются, как правило, в профессиональных ВМ. Кроме того, в профессиональных ВМ применяется привод ЛПМ с пятью электродвигателями для привода БВГ, ВВ и двух подкатушечников, пятый коллекторный ДПТ для загрузки кассеты и заправки ленты.

Как следует из принципа действия ВД (глава 13.6) для его работы необходимо контролировать положение ротора с помощью датчика PG (Pulse Generator).

Датчики положения PG могут выполняться: в виде одного-двух витков печатной катушки индуктивности располагаемых на плате, в которой индуцируется ЭДС от магнитов ротора ЭД, в виде пары из постоянного магнита и считывающей головки; сигналы положения ротора могут быть получены от одного из датчиков Холла коммутационного устройства двигателя. В последних моделях ВМ в качестве PG датчика применяются в основном датчики использующие эффект Холла.

Кроме того, в системах автоматического регулирования электроприводом БВГ и ВВ требуются сигналы обратных связей по частоте вращения валов указанных электродвигателей FG (Frequency Generator).

Датчики сигналов FG выполняются в виде печатных катушек индуктивности на плате двигателя, в которых наводится ЭДС. Кроме того, датчик может быть выполнен в виде пары из специального кольцевого многополюсного магнита и считывающей головки.

Сигналы FG могут быть получены из сигналов ЭДС обмоток статора электродвигателя, которые наводятся магнитом ротора.

Рассмотрим схемы управления электроприводом различных ВК и ВМ. На рис. 15.13 представлены схемы управления электроприводом БВГ и ВВ видеокамеры Panasonic NV R330EN.

В приводе БВГ и ВВ применены вентильные электродвигатели. Электродвигатели БВГ и ВВ имеют трехфазные обмотки статора соединенные звездой. При этом у электродвигателя БВГ каждая фазная обмотка Ml, М2, М3 статора содержит четыре секции (печатные катушки), а электродвигателя ВВ — две секции. Катушки секций в каждой фазе соединены последовательно. Роторы электродвигателей выполнены в виде многополюсных кольцевых магнитов, с числом пар полюсов у двигателя БВГ равным восьми, у двигателя ВВ — четырем.

В качестве датчиков частоты вращения и положения в электроприводе БВГ применены печатные катушки индуктивности FG и PG, рис. 15.13, а в электроприводе ВВ в качестве датчиков частоты вращения FG применена печатная катушка индуктивности, а датчика положения — три датчика Холла ДХ (70, 7С2, 7СЗ). Электронные коммутаторы электроприводов идентичны и включают преобразователь (транзисторные сборки /С2002 и 7С2003) и блоки управления транзисторами. Схема управления электродвигателя ВВ включает также блоки, обеспечивающие распределение импульсов с датчика положения PG и задание направления вращения ведущего вала — матрица, детектор направления, выбор направления, направление переключения. Импульсы с датчиков частоты вращения FG усиливаются и подаются в схему САР электропривода (на схеме не показана).

Схема управления электродвигателя БВГ дополнительно включает блоки усилителя, схемы переключения, схемы усиления, обеспечивающие распределение импульсов с датчика положения PG.

Сигналы задания частоты вращения электродвигателей БВГ и ВВ поступают от САР на контакты 7 и 47 разъема формирователей драйверов электропривода (7С 2001).

Функциональная схема управления электроприводом загрузки ВК Panasonic NVR330EN представлена на рис. 15.14. Драйвер электропривода выполнен на микросхеме 1C 6005 представляющей мостовую схему управления (см. главу 13, рис. 13.2).

По командам от блока управления ВК двигателя постоянного тока включается на загрузку кассеты (loading) или на выгрузку кассеты Сunloading). Электропривод является реверсивным.

Рис. 15.13. Схемы управления электроприводом БВГ и ВВ видеокамеры.

PANASONIC NV R330EN

Функциональная схема управления электродвигателем блока вращающихся головок (БВГ) для видеокамеры SAMSUNG VP-U12 показана на рис. 15.15. Электродвигатель имеет три фазных обмотки (U, V, W) и две обмотки датчиков (FG, PG). Особенность соединения обмоток статора электродвигателя является то, что нейтральная точка звезды включается в силовую схему. Датчик PG — это датчик положения ротора двигателя, FG — датчик частоты вращения. Датчики выполнены в виде печатных катушек индуктивности, располагаемых вдоль окружности цилиндра БВГ, так, что при вращении БВГ датчик FG вырабатывает синусоидальный сигнал.

Рис. 15.14. Функциональная схема электропривода загрузки кассеты.

PG вырабатывает импульсный сигнал, по которому однозначно определяется положение вращающегося ротора барабана БВГ, а значит, и положение магнитных головок. По сигналам с датчиков FG и PG микропроцессор управления моторами /С503 вырабатывает сигналы управляющие частотой и фазой вращения барабана БВГ. В состав системы управления электродвигателя БВГ входит драйвер /С505 типа 'TP/C1327DF, в который входят схемы управления, схема мягкого запуска, трехфазный мощный преобразователь (коммутатор) и другие узлы. Из сервосистемы на микросхему подается сигнал реверса (DRUM F/R).

Функциональная схема управления электродвигателем ведущего вала (ВВ) для видеокамеры SAMSUNG VP-U12 показана на рис. 15.16. В состав схемы управления входит микросхема автотрекинга /С504 типа КА8322. Электродвигатель имеет три фазные обмотки, соединенные в звезду (U, V, W).

Для контроля частоты вращения двигателя ВВ используется магнитный датчик (MR device), который за каждый оборот двигателя ВВ вырабатывает 392 периодических импульсных сигнала. Выходной сигнал датчика усиливается в микросхеме /С506 и далее поступает в микропроцессор управления моторами /С503, вырабатывающий сигналы для драйвера электродвигателя ВВ на микросхеме.

Положение ротора контролируется тремя датчиками Холла HU, HV и HW, сигналы которых используются для определения положения ротора электродвигателя ВВ непосредственно в микросхеме драйвера.

Драйвер включает формирователь импульсов, матрицу, распределитель импульсов и усилитель мощности — коммутатор.

Схемы управления электроприводом ЛПМ видеомагнитофонов выполняются аналогично соответствующим схемам управления электропривода ЛПМ видеокамер.

Рис. 15.15. Функциональная схема управления электродвигателем блока вращающихся головок видеокамеры SAMSUNG VP-U12.

Выше были рассмотрены схемы управления электроприводом ВК и ВМ, в которых используется вентильный трехфазный электродвигатель с двухполярной коммутацией. Этот тип вентильных двигателей является наиболее распространенным в электроприводе БВГ и ВВ видеокамер и видеомагнитофонов.

В отдельных случаях для привода БВГ и ВВ применяются двухфазные вентильные двигатели с двухполярной коммутацией.

На рис. 15.17. представлена схема управления электродвигателя привода БВГ видеомагнитофона SDV-0302A фирмы SONY на базе микросхемы ВЛ6415 FS (AFS) фирмы RHOM.

Рис. 15.16. Функциональная схема управления электродвигателем ведущего вала видеокамеры SAMSUNG VP- (Л 2.

Электродвигатель имеет две фазные обмотки статора и многополюсный магнитный ротор. Применены датчики положения PG ротора на базе эффекта Холла (Я 1, Я2) и катушек индуктивности. В датчике частоты вращения ротора применены печатные катушки индуктивности. Скорость вращения двигателя задается напряжением на выводе 18 микросхемы, в цепи DM CONT. Сигнал DM CONT есть результат интегрирования выходного сигнала цифровой САР БВГ которая входит в состав центрального микропроцессора 7С401. Выходной сигнал CAP DM PWM на выводе 128 7С401 представляет собой ШИМ сигнал, его постоянная составляющая выделяется внешним RC-фильтром нижних частот (77 402, 77 404, С402, С404). С выхода фильтра сигнал через неинтвертирующий.

Рис. 15.17. Функциональная схема управления электроприводом БВГ видеомагнитофона SDV-0302A.

ОУ с единичным коэффициентом передачи Уг (7С402) подается в цепь DM CONT (выв. 18 ВА6415). Напряжение питания +12 В на вывод 20 микросхемы в рабочем режиме поступает от источника питания +15 В через диоды D412, D413, D416, D417. В режимах ускоренного просмотра и перемоток МЛ питающее напряжение увеличивается до 14,5 В путем замыкания диодов D412, D413, D416 ключом на транзисторе 771 413 (в этих режимах увеличивается нагрузка на двигатель со стороны магнитной ленты). Усилители сигналов датчиков скорости FG и положения ротора PG представляют собой дифференциальные ОУ в составе микросхемы КУ ВА6415, их выходы выведены на выводы 10, 15. Окончательно сформированные сигналы FG и DM PG с выводов 8,16 поступают на выводы 97, 98 JC401.

Микросхема /С (ВА6415) включает коммутационное устройство с усилителями мощности, блок управления ключами и усилители-формирователи сигналов с датчиков FG и PG.