5.3.2. Fordulatszám-szabályozó elektronika


   Az itt ismertetendő elektronikus hajtások szabályozástechnikailag három csoportra oszthatók. Legegyszerűbb esetben nagy pontosságú áramkörök vezérlik a motor fordulatszámát. Az áramkörök működését azonban sem a motor, sem a tányér tényleges fordulatszáma nem befolyásolja. Ez a módszer terheléstől független fordulatszámú motorok esetén pl. szinkron motoroknál alkalmazható előnyösen (pl. Lenco L85, Thorens TD125). Más megoldásokban (terhelésre érzékeny motorok használatakor) a motortengely tényleges fordulatszámával arányos jelet visszacsatolva szabályozó áramkör határozza meg a motor fordulatszámát (Braun PS600, Philips 212 stb.). Elvileg legkedvezőbb az a megoldás, amely szerint a hibajelet nem a motor tengelyének fordulatszámából, hanem a lemeztányér fordulatszámának megfelelő jelből állítják elő. Különleges esetben e két utóbbi változat egybeeshet, közvetlen hajtású lemeztányér esetén ugyanis a motor és a tányér fordulatszáma szükségszerűen azonos.

Az első csoportban említett Thorens TD 125 lemezjátszót 1968-ban kezdték el gyártani, ez az egyik legrégibb elektronikus hajtású lemezjátszó. A tányér forgatásához szükséges energiát sokpólusú kettős szinkron motor biztosítja. E motor tengelyén nyomatékkapcsoló van, amelynek külső felén fut az 540mm hosszú, lapos keresztmetszetű szíj. A nyomatékkapcsoló egyrészt csökkenti a tányér névleges fordulatszámra való felgyorsításának idejét, másrészt a tányér kézzel való megállításakor - a motor forgása közben - megakadályozza a szíj deformálódását. Mechanikailag a TD125 és a TD125 MK II között nincs különbség, az előbbi modell motorját tranzisztoros (2*BC147, BC177, 2*AD 149), az utóbbiét integrált áramkörös generátor (5.9. ábra) táplálja.
   Nagy amplitúdó- és frekvenciastabilitású, hőmérsékletfüggetlen Wien-hidas oszcillátor állít elő torzításmentes 50Hz-es szinusz- és koszinuszjelet, amellyel a szinkron motor fordulatszáma 375/min. Ez a fent említett szíjhajtás áttétele után 45/min. tányérfordulatot jelent. A fordulatszám-váltás elektronikusan történik, a szíj változatlan átmérőkön fut, ám a motort működtető feszültség frekvenciája 37Hz-re, ill. 18,5Hz-re csökken. Lehetőség van a fordulatszám mintegy ±3%-kal történő változtatására is, a kezelőszervek között elhelyezett 5kΩ értékű tolópotenciométerrel.
   Maga az oszcillátorrész egy integrált áramkörből (IC1) áll, amelynek neminvertáló bemenetére (5. kivezetés) történik a frekvenciameghatározó soros-párhuzamos RC tagokon át a pozitív visszacsatolás. Feszültségerősítés nélküli komplementer emitterkövető biztosítja az impedanciaillesztést az integrált áramkör és a motor között. A kimenő jel amplitúdóját az invertáló bemeneten (4. kivezetés) található izzólámpa szabályozza a hozzá tartozó potenciométerrel beállított értékre. Eredeti beállitásban a motoron 9V mérhető. A kettős felépítésű szinkron motornak nincs gerjesztésből adódó tengelyrezgése, ha két külön tekercsére 90°-os fáziskülönbségű feszültséget adunk. E célból az IC2 integrált áramkör bemenete a 0,33ms időállandójú RC tagon keresztül a háromféle oszcillátorfrekvenciát mindig közel azonos, 90°-os fázistolással kapja. A felerősített jel nagysága szintén a negatív visszacsatolással állítható be a közvetlen ágéval azonos értékűre. Mindkét integrált áramkör µA 709C típusú műveleti erősítő.
   Az elektronikus generátor a hozzá tartozó egyenirányítóval és szűrőkondenzátorral egyetlen nyomtatott áramköri lapon helyezkedik el.
   Nyilvánvaló, hogy a hálózati tápegységből nyert egyenfeszültségről működtetett elektronikus generátorok egyaránt használhatók, akár 50, akár 60 Hz-es hálózatról, de nem elképzelhetetlen az akkumulátoros üzemeltetés sem.
   A fenti áramkört megfelelően bővítve +120° és -120° fázistolás esetén elektronikus háromfázisú generátor is készíthető, melynél szintén minden időpillanatban azonos a motortengelyt hajtó teljesítmény. E nagy megbízhatóságú elektronikus hajtást az EMT 928 típusú, kettős szíjhajtású stúdiólemezjátszóhoz fejlesztették ki. A háromfázisú elektronikus generátor áramköri tömbvázlata az 5.10. ábrán látható.
   Hazai szaküzleteinkben az első elektronikus hajtású lemezjátszó a Lenco L85 IC volt.
   Két integrált áramkörből felépített generátor állítja elő a zárt tokon belül rugalmasan felfüggesztett 16 pólusú szinkron motor számára a feszültséget. Az IC2 (Signetics NE 566V vagy National Semiconductor IM 566CN) integrált áramkör háromszög- vagy négyszögjel előállítására alkalmas, a készüléken csak a háromszögjelet leadó 4-es számú kivezetés van bekötve (5.11. ábra). A frekvenciameghatározó elemek: a C10 kondenzátor, az R21, R24, R25 ellenállások, a TP3 beállító potenciométer és a készülék külső kezelőszervei között levő fordulatszám-finomszabályozó potenciométer, a P1. Ezt a potenciométert a maximumról 180°-kal visszaforgatva a TP3-mal lehet durván beállitani az 50Hz-nek megfelelő frekvenciát, helyes beállítás esetén a finomszabályozóval az oszcillátor frekvenciája 48,5Hz és 53,5Hz között változtatható, ami -3...+7%-ot jelent. Nagyon fontos a leadott háromszögjel időszimmetriája, ezért az említett integrált áramkört gyári válogatás után forrasztják be, megfelelőek a 2,5%-ná1 kisebb szimmetriahibájú példányok. Ideális jelalakkal megközelíthető az egyébként csak a kettős szimmetrikus szinkronmotorral megvalósítható minimális tengelyrezgés.
   Mivel az oszcillátor-áramkör csekély kimeneti teljesítménye a motor hajtásához nem volna elegendő, a kimenő jelet az IC3 teljesítményerősítő integrált áramkör erősíti fel (µA 706 BPC, TBA 641 B11). A két integrált áramkör között levő beállító potenciométerrel a teljesítményerősítő áramkör bemenő feszültsége (csúcstól-csúcsig 2,4...4V), ill. a motor csúcstól-csúcsig mért kapocsfeszültsége állítható be az előírt 14V-ra.

A második csoportba tartozó elektronikus hajtású lemezjátszók jellegzetes példája a Philips 212. Elvben egyszerű elektronikus szabályozás biztosítja a tányér állandó fordulatszámát, a fordulatszám finomszabályozását és a fordulatszámváltást, ha az egyenáramú motor feszültség-fordulatszám jelleggörbéjétől, és annak szórásától függetlenül a tényleges fordulatszámtól függő jel is rendelkezésre áll. Ezt a jelet az aranybevonatú kollektorral készített egyenáramú motor tengelyére erősített tachométer-generátor szolgáltatja.
   Működésmódját tekintve a tachogenerátor a fordulatszámmal arányos feszültséget ad, melyet egyenirányítás és simítás (C733) után a névleges fordulatszámot beállító referenciafeszültséggel hasonlítanak össze (l. mellékletben T438 tranzisztor bázisa). Ezt háromfokozatú, galvanikusan csatolt tranzisztoros erősítő követi, amely a motor feszültségét szabályozza, pl. 33 névleges fordulatnál -2V-ra. Ekkor a motor fordulatszáma kb. 1000/min., 45 fordulatnál 1360/min. Az egyenáramú motor nagy indítónyomatéka a viszonylag könnyű tányér gyors felpörgetését teszi Ieloetővé, amit az R569 ellenállással párhuzamosan kapcsolt C730 kondenzátor is elősegít. Ha üzem közben a tányér fordulatszáma -pl. lemeztörlő használata miatt- csökken, a tachogenerátor kisebb feszültséget ad le, a T438 bázisfeszültsége és kollektorárama csökken. Ennek következtében a T439 bázisa pozitívabb lesz, emitterárama -mely egyben a T440 végtranzisztor bázisárama- nő, és így a motor a végtranzisztor növekvő árama miatt ismét a megadott 0,2% tűrésen belül forgatja a tányért. Természetesen a szabályozás a tányér rövid idejű fordulatszám-változásait is képes kiegyenlíteni, s így azok az érzékelhető szint alatt maradnak.
   Referenciafeszültséget a választott sebességtől függően a T436...R572, ill. a T437...R575 közötti alkatrészeken átfolyó áram hoz létre, az X543...X455 germánium diódák feladata a hőmérséklet-kompenzálás.
   E csoportba tartozik a dörzshajtású Braun PS 600 lemezjátszó is, ennek egyenáramú motorja azonban elektronikus kommutálású.

A harmadik csoportba tartozó lemezjátszók közül három közvetlen hajtású készüléket mutatunk be. Mindhárom közvetlen hajtásban a motor forgását elektronikus kommutálás biztosítja (nagyfrekvenciás, ill. Hall-generátoros megoldással), s a forgásban levő motor fordulatszámával arányos jelet felhasználó szabályozó áramkör gondoskodik a fordulatszám állandó értéken tartásáról.
   A japán Matsushita cég az elsők között készített rendkívül kis fordulatszámú motort lemezjátszóhajtás céljára (1970). Az SP-10 típusú készülék motorja három főáramkörű tekercsből (az 5.13. ábrán L1, L2 és L3) és egy 20 pólusú forgórészből áll. Ugyancsak a forgórészre van erősítve egy tízpólusú tárcsa, amelynek fogai nagyfrekvenciás oszcillátor jelét csatolják a helyzetérzékelő tekercsekre. Ennek megfelelően a nagyfrekvenciás jel a D diódával való egyenirányítás után nyitja a kapcsoló áramkör tranzisztorát, amelynek árama az L tekercsen átfolyva a forgórész mágnesgyűrűjét vonzza s a motort tovább fordítja. E nagyfrekvenciás helyzetérzékelő csak a motor kommutálását végzi, a bekapcsolt motor fordulatszáma gyorsan növekszik. A motor és a tányér kb. 1s alatt eléri a 33 1/3 percenkénti fordulatszámot. Ekkor az állórész fordulatszám-érzékelő tekercseiben a forgórész tízpólusú mágnesköre kb. 5Hz-es jelet indukál, amelynek nagysága a fordulatszámmal arányos.
   Így a jelet egyenirányítás után a referenciajelből kivonva a fordulatszám-eltéréssel arányos hibajel állítható elő, amely felerősítés után korlátozza a kapcsoló áramkör tranzisztorainak áramát, és ezzel a motor fordulatszámát szabályozza. A motor 15V tápfeszűltséggel működik, áramfelvétele 50mA.
   Fordulatszámváltás a referenciafeszültség megváltoztatásával, átkapcsolásával lehetséges, a fordulatszám-ingadozás mértéke a gyártómű szerint legfeljebb 0,04%.
   A Dual 701 közvetlen hajtású lemezjátszó EDS 1000 típusú motorjának elektromos kapcsolási rajza az 5.14. ábrán látható, a motor metszeti képét pedig az 5.15. ábra mutatja. A motor 15V egyenfeszültséggel működik, a forgáshoz szükséges kommutálást két Hall-elemes érzékelő vezérli. Ezek a Hall-generátorok a forgórész helyzetétől függően nyitják a kapcsolótranzisztorokat, amelyek sorra áramot vezetnek a motor négy á11ó tekercsébe. A tekercsrendszer fölött kialakuló forgó mágneses tér elfordítja a forgórészben levő nyolcpólusú gyűrűmágnest. E gyűrű mágneses tere azonban nem csak a Hall-elemes helyzet-érzékelőt vezérli és a motor forgásához nélkülözhetetlen mágneses erőhatást biztositja, hanem egyben felhasználható a fordulatszám érzékelésére is. Azokban a tekeresekben ugyanis, amelyekben éppen nem folyik áram, a fordulatszámmal arányos feszültség indukálódik. Ezt egy külön előállított refetenciafeszültséggel összehasonlítva és a hibajelet műveleti erősítővel felerősítve egy áteresztő tranzisztor szabályozza a kapcsolótranzisztorok áramának nagyságát. A szabályozás olyan pontos, bogy a motor rövididejű fordulatszám-ingadozása 0,025%-nál kisebb.
   Az első közvetlen hajtású stúdió-lemezjátszót az EMT fejlesztette ki, 1976-ban. Az EMT 950 jelű készülék hajtóművének tömbvázlata az 5.14. ábrán látható. A kommutálást Hall-generátoros érzékelők vezérlik, a fordulaazámmal arányos frekvenciájú impulzussorozatot pedig egy 900nm hullámhosszúságú infravörös fényt emittáló dióda és egy fototranzisztor között forgó tachométertárcsa rései állítják elő. Az impulzussorozatból frekvencia-feszültség átalakítás után nyerik az elektronikus szabályozó áramkör működtetéséhez szükséges jelet. E lemezjátszóban a tányér inerciáját nagyrészt az elektroníka helyettesítí, a lemeztányér ugyanis üvegszál-erősítésű epoxigyantából készül. E rendkívül kis tömegű tányérral segédtányér nélkül oldható meg a stúdiólemezjátszó pillanatindítása. A lemeztányér forgása egyébként visszafelé, vagyis az óramutató járásával ellenkező irányba is átkapcsolható.