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Capitolo N°9

Tratto dal libro:

"50 anni di attività con la tecnica della
registrazione e riproduzione analogica"

INDICE del libro

 

 

CIRCUITI ELETTRONICI PER GIRADISCHI

 

Giovanni Benelli (PANTA – TFK)
Edgardo Magnaghi

 

Con l’inizio della produzione dei circuiti integrati, la tecnica elettronica ha permesso di eliminare i meccanismi di azionamento dei giradischi e dei registratori a nastro magnetico, evitando ai produttori costosissime attrezzature. Era quindi possibile realizzare la trazione diretta e un circuito logico che comandava i servo motori per la movimentazione del braccio.

Circuito elettronico per movimentazione braccio

 

1. Descrizione delle funzioni del giradischi
Accensione : l’accensione dell’apparecchio avviene sganciando il braccio dalla apposita forcella. Per segnalare l’avvenuta operazione si accende la lampada o il led dello stroboscopio.
Avviamento manuale :
I° caso (con impiego del LIFT) : premendo il tasto LIFT il braccio si alza. Lo si spinge manualmente sino al bordo del disco o sul brano scelto. Durante questo tragitto il piatto si mette in rotazione. Si preme una seconda volta il tasto LIFT e il braccio si abbassa dando inizio all’audizione.
II° caso (senza impiego del LIFT) : si solleva il braccio manualmente e lo si deposita sul bordo del disco o sul brano scelto. Durante questo tragitto il piatto si mette in rotazione.
Avviamento automatico : premendo il tasto PLAY il braccio automaticamente si solleva, si porta sul bordo del disco precedentemente preselezionato e quindi si abbassa dando inizio all’audizione.
Stop a fine disco : a fine disco, sia con avviamento eseguito manualmente che automaticamente, il braccio si solleva, si porta in posizione di riposo e si abbassa sull’apposito sostegno. Durante il tragitto la rotazione del piatto si arresta.
Pausa : in qualsiasi momento dell’audizione, la stessa può essere interrotta momentaneamente. Premendo il tasto LIFT il braccio si solleva, premendolo una seconda volta il braccio si abbassa deponendosi nel medesimo solco.
Rifiuto (Reject) : in qualsiasi momento dell’audizione, la stessa può essere definitivamente interrotta premendo il tasto CUT. Il braccio si solleva automaticamente, si porta in posizione di riposo e si deposita sull’apposito sostegno. Durante il tragitto il piatto si ferma.
Arresto :
I° caso (dalla posizione di riposo del braccio) : si esegue spingendo il braccio nell’apposita forcella sino a che ne rimanga agganciato.
II° caso (durante l’audizione) : l’apparecchio può essere arrestato rapidamente durante l’audizione portando il braccio in posizione di riposo e spingendolo nella forcella sino a che ne rimanga agganciato.
III° caso (per sospensione di erogazione di energia elettrica) : questo arresto accidentale può avvenire in qualsiasi momento dell’audizione o durante le fasi dei movimenti automatici del braccio. In ogni caso quando sarà ripristinata l’erogazione dell’energia elettrica, il braccio si solleva automaticamente e si porta in posizione di riposo. E’ importante sottolineare in questa eventualità che il braccio può essere spinto nella forcella e quindi agganciato anche se il medesimo si trova in posizione sollevata.
Ripetizione (Repeat) : l’audizione può essere ripetuta all’infinito se viene premuto il tasto REPEAT. In questo caso, terminata la prima audizione, il braccio automaticamente si solleva, ritorna sino al bordo esterno del disco e vi si deposita ripetendo così l’audizione. Premendo una seconda volta il medesimo tasto, terminata l’audizione in corso, il braccio si porta invece in posizione di riposo arrestandosi.

2. Descrizione delle scelte di progetto
Impiego di circuiti integrati a bassa integrazione e quindi a basso costo, dei quali : n° 8 sono porte logiche (n° 3 tipo 4001 e n° 5 tipo 4011) e uno solo è un doppio D Flip Flop tipo 4013.
Per motivo di costo dei componenti, vengono utilizzati diodi per le funzioni di AND e OR allo scopo di limitare il quantitativo dei circuiti integrati impiegati.
Allo scopo di ridurre al minimo il costo dell’alimentatore è stato utilizzato un solo ponte che eroga circa 30 Vcc – 600 mA e due regolatori dei quali uno a 24 V per comandare il DDM e il solenoide e uno a 8 V (oppure 7,5 V) per la logica e per l’alimentazione dei servomotori.
Per l’inversione di rotazione del brandeggio è stato impiegato un circuito a ponte con cambio di polarità al motore che consente, oltre all’inserimento, anche la rotazione avanti e indietro ; fornendo inoltre il comando per il pilotaggio del solenoide. Questa soluzione presenta un vantaggio economico rispetto all’uso di due alimentazioni e due soli transistori di comando.
Nel dispositivo non vi è alcuna regolazione. Solo due resistenze vengono utilizzate, una per ogni motorino (LIFT e brandeggio), per determinare la velocità desiderata. Con motori uguali, il valore di queste rimane fisso.

 

3. Abbreviazioni e simboli
FD = fine disco
Segnale H sul collettore del transistor T1 poco prima che il braccio raggiunga la posizione di fine audizione.
PB = programma brandeggio
Questo segnale è determinato dalla posizione che assume il braccio nella corsa di brandeggio.
DDM = Direct Drive Motor
Segnale per il comando del motore rotazione piatto, diventa L sul collettore di T2 nel punto intermedio fra il fondo corsa antiorario del braccio e l’inizio audizione per il disco F 30 cm.
FD (F) . PB (G) = fine corsa orario
Segnale che posiziona la memoria 2 (a,b).

PB (A,B) + DDM = posizione brandeggio
Braccio fuori dal punto di riposo antiorario e cioè l’opposto di PB nel tratto A,B.

DDM (A,D) + PB (A,B) = riposo antiorario del braccio
Si trova nel tratto A,B di PB.

DDM (A,D) + PB (A,B) . SW2 D-F = reset fine programma
Riposo antiorario del braccio con motore LIFT al punto morto superiore.

Q5 (a) . [DDM (C-G) + PB (I)] = reset brandeggio orario
Segnale H sul pin 1 di 5 (a).

SW1 A-B + SW2 D-E = motore LIFT al punto morto superiore

2 (a,b con L su pin 4) + SW1 A-B + SW2 D-E = set fine disco
Fine corsa orario con braccio al punto morto superiore.

­ SW2 D-E (R56-R86-C7-R57-R70) = reset lower point = reset punto morto inferiore Impulso di reset per circuito LIFT.

 

4. Descrizione dei circuiti
4.1. Rivelatori posizione braccio
I rivelatori delle posizioni del braccio sono seguiti da :
4.1.1. un transistor T1 come amplificatore e interfaccia per la logica, per il segnale FD (questo segnale diventa H sul collettore del transistor T1 poco prima che il braccio raggiunga il fine disco).
4.1.2. segnale proveniente dagli optoelettronici dopo la selezione da parte del commutatore di diametro 30/17 (P4). Il punto di soglia corrisponde alla posizione in cui la maschera da un circuito-trigger composto dai transistori T6 e T9, al quale viene connesso il di brandeggio copre metà sensore. Questo segnale PB è determinato dalla posizione che assume il braccio nella sua corsa.
4.1.3. da un trigger composto dal transistor T2 e dal Darlington di potenza TD1 per il segnale DDM (questo segnale comanda la rotazione del piatto). Il Darlington TD1 comanda direttamente il motore DDM.
Il diagramma rappresentato in Fig. 1 indica le denominazioni ed i livelli che i vari segnali assumono in funzione della posizione del braccio. 4.2. Motore LIFT I comandi per alzare il braccio sono complessivamente quattro e possono essere effettuati solo se lo stesso braccio si trova in posizione bassa (condizione fondamentale) : SALE 1 : alza il braccio con comando tasto PLAY (P2) per inizio ciclo automatico. SALE 3 : alza il braccio con comando di operazione in automatico quando il braccio è arrivato a fine disco. SALE 5 : alza il braccio con comando tasto LIFT (P1). SALE 7 : alza il braccio quando viene attivata l'alimentazione ed il braccio si trova in posizione bassa e fuori del punto di riposo o con comando tasto CUT (P2). I comandi discesa braccio sono anch'essi quattro e funzionano solo quando è verificata la condizione di braccio in posizione sollevata : SCENDE 2 : il braccio discende sul bordo del disco per inizio audizione in automatico, oppure discende sul bordo del disco per comando tasto REPEAT (P3). SCENDE 4 : il braccio discende nella posizione di riposo dopo il completamento di un ciclo automatico. SCENDE 6 : il braccio discende su comando tasto LIFT (P1). SCENDE 8 : il braccio discende nella posizione di riposo quando è riattivata l'alimentazione ed il braccio si trova al punto morto superiore o in un punto intermedio della discesa.

Le funzioni del motorino LIFT sono :
4.2.1. per la discesa del braccio, il circuito è composto dalla memoria 3 (a,b) il cui segnale di uscita al pin 3, tramite il trasferitore di emettitore T16, comanda direttamente il motore. Per avere il segnale H sul pin 3 della memoria 3 (a,b) è necessaria la presenza di un segnale L sul pin 1 della stessa. Lo stesso pin 1 somma i seguenti segnali: SCENDE 2, SCENDE 4 e SCENDE 8 tramite i diodi: D38 (relativo a SCENDE 2), D31 (relativo a SCENDE 4), D37 (relativo a SCENDE 8) ed inoltre il transistor T14 per il comando SCENDE 6. La memoria 3 (a,b) viene resettata da SW2 D-F che corrisponde all’auto-mantenimento del motore, appena lo stesso è uscito dal punto morto superiore.
4.2.2. per il sollevamento del braccio, il transistor T18 comanda direttamente il motore. Il transistor viene posto in condizione con un segnale L sulla resistenza di base R53.
Per i due comandi SALE 1 e SALE 7, i corrispondenti segnali H arrivano al formatore di impulsi IC1 (c,d) che, mediante D25, comanda T18.
Quindi quando il braccio raggiunge il fine corsa orario FD (F)×PB (G) viene generato il comando SALE 3 e posiziona la memoria 2 (a,b) la quale tramite D26 comanda T18. La memoria viene resettata da FD (F).
Il comando SALE 5 proviene, tramite D14, dalla memoria T17-IC6 (a) che viene posizionata dall’azionamento del tasto LIFT (P1).
4.2.3. il polo negativo del motore LIFT ha in serie la resistenza R87 che può variare in funzione della velocità che si vuole assegnare al motore stesso e il transistor T3 che apre il circuito non appena viene a mancare l’alimentazione. Questo risulta necessario perché la tensione di scarica del condensatore di filtro crea dei segnali anomali che a loro volta sono causa, se ripetuti, dell’eccitazione del motore LIFT.
4.2.4. se il motore si trova nella posizione di punto morto inferiore, un qualsiasi segnale SALE avvia il motore che si auto-mantiene non appena SW1 A-B è commutato.
Raggiunto il punto morto superiore viene a cessare l’alimentazione per SW1 A-B.
4.2.5. se il motore si trova nella posizione di punto morto superiore uno qualunque dei segnali SCENDE avvia il motore tramite la memoria 3 (a,b), lo stesso motore si auto-mantiene e resetta la memoria non appena SW2 D-F è commutato. Raggiunto il punto morto inferiore l’alimentazione cessa per SW1 A-B.

4.3. Motore brandeggio e solenoide
Per la rotazione del braccio, il motore che provoca il movimento nei due sensi è posto in un circuito a ponte composto dai transistori T10 e T5 per il movimento in senso orario e dai transistori T8 e T7 per il movimento antiorario.
I primi due transistori sono comandati da T13 che li interfaccia con la logica, mentre per i secondi due tale funzione è attuata da T11.
I diodi D4 e D7 impediscono che entrino in conduzione contemporaneamente i due rami del ponte, mentre D5 abilita solo il comando di brandeggio antiorario qualora segnali spuri di valori molto elevati portino il dispositivo a comandare entrambi i sensi di rotazione.
Il segnale logico per il comando di rotazione orario proviene, tramite la resistenza R50, dalla memoria 5 (a) pin 1, mentre per il comando di rotazione antiorario, il segnale logico proviene, tramite la resistenza R37, dalla memoria 7 (c,d) pin 10.
I transistori T5 e T7 che chiudono verso la massa il motore, hanno in serie la resistenza R12 il cui valore è in funzione della velocità che si vuole assegnare al motore. Il potenziale esistente ai suoi capi, che corrisponde all’inserimento del motore, comanda il transistor T4 che eccita il solenoide per il brandeggio.

 

4.4. Operazioni automatiche di riporto a riposo del braccio all’accensione del giradischi

All’accensione del dispositivo, il braccio può trovarsi nelle seguenti quattro posizioni :

4.4.1. braccio in posizione brandeggio con motore LIFT al punto morto superiore o che vi sta arrivando ;

4.4.2. motore LIFT al punto morto inferiore e braccio al di fuori del punto di riposo ;

4.4.3. braccio in posizione fine corsa antiorario e con motore LIFT al punto morto superiore ;

4.4.4. braccio in posizione di riposo, cioè a fine corsa antiorario e motore LIFT al punto morto inferiore.
In ogni posizione si potranno verificare le seguenti condizioni :

4.4.1. braccio in posizione brandeggio con motore LIFT al punto morto superiore o che vi sta arrivando

4.4.1.1. Memoria 5 in CUT dovuto all’auto-reset di IC4 (b).
Segnale L sul pin 13 di 5 (b), D36.

4.4.1.2. Braccio in posizione di brandeggio PB (A,B) + DDM.
Segnale L sul pin 3 di IC9, D40.

4.4.1.3. Motore LIFT al punto morto superiore SW1 A-C × SW2 D-E. In queste condizioni di lavoro (1.1+1.2+1.3) IC4 (d) posiziona la memoria 7 (c,d) che fornisce il segnale per il brandeggio antiorario.

4.4.1.4. Posizione di fine corsa antiorario DDM (A,D) + PB (A,B) identificabile con il segnale H sul pin 3 di IC9 ed il braccio al punto morto superiore SW2 D-F formano :

DDM (A,D) + PB (A,B) × SW2 D-F che in IC7 (a) forma il segnale SCENDE 4, il quale tramite il diodo D31 comanda la memoria 3 (a,b) che riporta il braccio in posizione di riposo e mediante la costante R80 C17 azzera la memoria e riporta il dispositivo in stato di CUT.

4.4.2. motore LIFT al punto morto inferiore e braccio al di fuori del punto di riposo

4.4.2.1. come al paragrafo 4.4.1.1.
4.4.2.2. come al paragrafo 4.4.1.2.
4.4.2.3. Motore LIFT al punto morto inferiore SW2 D-F. In queste condizioni IC4 (a) fornisce il segnale SALE 7 al formatore di impulsi IC1 (c,d). L’impulso, tramite D25, attiva T18 che alimenta direttamente il motore LIFT per il sollevamento del braccio. Raggiunto il punto morto superiore vengono ripetuti interamente i punti 1.1,1.2,1.3,1.4 del paragrafo 4.4.

4.4.3. braccio in posizione fine corsa antiorario e con motore LIFT al punto morto superiore

Questa posizione DDM (A,D) + PB (A,B) × SW2 D-F corrisponde al paragrafo 4.4.1.4. e ne ripete le operazioni.

4.4.4. braccio in posizione di riposo

In questa condizione non viene effettuata nessuna operazione.

4.5. Logica principale

E’ fondamentalmente composta dalle seguenti sei memorie :
n° 2 sono D Flip-Flop 5 (a,b)
n° 3 sono SR, precisamente 1 (a,b), 2 (a,b) e 7 (c,d)
n° 1 è ibrida, precisamente IC6 (a) - T17

4.5.1. La prima, 5 (b), determina lo stato di start o stop (che nel giradischi corrisponde alla funzione CUT. Questa memoria è a rotazione (`Q collegato a D tramite R67 C10 ) per cui ad ogni azionamento del tasto PLAY/CUT cambia il proprio stato a condizione che l’intervallo di tempo tra un azionamento e l’altro sia maggiore della costante R67 C10. La costante è necessaria per evitare posizionamenti casuali delle memorie dovute ai rimbalzi del tasto quando viene azionato. Oltre a ciò la rotazione non è possibile se sono in corso le funzioni di sollevamento o discesa del braccio da parte del motore LIFT, che tramite R55, interdicono il transistor T12, inibendo la funzione del tasto. Il transistor T12 è mantenuto costantemente in conduzione, questo per avere l’impedenza più bassa possibile verso l’ingresso CK della memoria e quindi alta immunità verso i disturbi.
Oltre al tasto PLAY/CUT, la memoria è resettata da :

4.5.1.1. Auto-reset
Impulso H presente sul pin 5 di IC4 (b). Questo segnale è presente ad ogni accensione del giradischi e resetta tutte le memorie.

4.5.1.2. Reset di brandeggio
Impulso H presente sul pin 6 di IC4 (b) che è generato da IC7 (b) e IC8 (c) con ­ (fronte positivo) di DDM (C) e cioè quando la posizione del braccio nella sua corsa di ritorno a riposo toglie l’alimentazione al DDM.

4.5.1.3. Reset di fine programma
Questo segnale (L sul pin 3 di IC7) resetta l’intero dispositivo, fornisce il segnale SCENDE 4 ed è presente quando il braccio ha raggiunto la posizione massima di brandeggio antiorario, come indicato nel paragrafo 4.4.1.4.

Oltre al tasto PLAY/CUT, la memoria può essere posizionata dalla relativa posizione di brandeggio. Impulso H è presente all’ingresso S della memoria ed è generato da IC9 (c) e IC7 (b) con ¯ (fronte negativo) DDM (C) cioè quando il braccio, partendo dalla posizione di riposo, raggiunge quella intermedia tra l’inizio del disco (F 30) ed il fine corsa antiorario. Questa funzione serve per portare il dispositivo in Start quando si porta manualmente il braccio sul disco partendo dalla posizione di riposo.

4.5.2. La seconda 5 (a), quando viene posizionata (segnale H sul pin 1), fornisce il segnale per il movimento in senso orario del braccio. Questa memoria viene resettata da :

4.5.2.1. Auto-reset
Come al paragrafo 4.5.1.1.

4.5.2.2. Reset di brandeggio
Come al paragrafo 4.5.1.2.

4.5.2.3. Reset di brandeggio orario

Q5 (a) × [ DDM (C-G) + PB (I) ]. Questo segnale è presente nel punto in cui il braccio deve scendere sul bordo del disco per iniziare l’audizione.

4.5.2.4. Set brandeggio orario (­ fronte positivo) su CK pin 3,

dovuto a Q5 (b) + SW1 A-B +SW2 D-E con D a livello H per DDM (A-C).

4.5.2.5. Set da REPEAT.
Le condizioni necessarie per avere il segnale H sull’ingresso S di 5 (a) (funzione REPEAT) sono :

Q5 (b) + REPEAT + LIFT + SW2 D-E + [ 2 (a,b in reset) × PB (I) ]

Q5 (b) dispositivo in start

REPEAT tasto REPEAT (P3) inserito

LIFT funzione di LIFT esclusa

SW2 D-E braccio al punto morto superiore

2 (a,b in reset) × PB (I) braccio in fase di brandeggio antiorario passante sul punto di inizio disco.
La costante R77 C19 fa in modo che il segnale venga ritardato della quantità necessaria affinchè il brandeggio antiorario avanzi almeno 1¸2 cm prima di invertire il senso di rotazione. Questo permette di recuperare i giochi e di fare scendere il braccio nel medesimo punto sia che la funzione avvenga in automatico (da tasto PLAY) che da REPEAT.

4.5.3. La terza, formata da IC7 (c,d), quando viene attivata (segnale H sul pin 10 di IC7), fornisce il segnale per il movimento antiorario del braccio. Questa memoria viene resettata da :

4.5.3.1. Auto-reset
come al paragrafo 4.5.1.1.

4.5.3.2. Reset di brandeggio
come al paragrafo 4.5.1.2.

4.5.3.3. Reset di fine programma
come al paragrafo 4.5.1.3.

4.5.3.4. Reset da REPEAT
come al paragrafo 4.5.2.5. – il segnale (H sul pin 4 di IC6) dopo la costante R77 C19 resetta la memoria 7 (c,d) e posiziona 5 (a).

La memoria viene posizionata da :

4.5.3.5. Set brandeggio antiorario
come indicato al paragrafo 4.4. punti 1.1., 1.2., 1.3


4.5.3.6. .Set a fine disco
2 (a,b – 4 L) + SW1 A-B + SW2 D-E che corrisponde alla posizione del braccio a fine corsa oraria ed al punto morto superiore.

4.5.4. La quarta, formata da IC1 (a,b) ha la funzione di portare il dispositivo in stato di blocco quando il braccio torna nella posizione di riposo.
Questo serve per impedire il ciclo di ritorno a riposo (paragrafi 4.4.2.) se il tratto da fine corsa riposo a rotazione del piatto fosse effettuato manualmente e in un tempo superiore alla costante R75 C8. Solo se dopo l’accensione del giradischi si effettua un posizionamento manuale del braccio, non viene impedita l’operazione in quanto il braccio non è ancora tornato a riposo.
E’ infatti il ritorno a riposo del braccio che posiziona la memoria.
Il diodo D23 blocca la funzione 7 d. La memoria viene resettata, con funzione anche di auto-reset, dal segnale Start della memoria 5 (b).
La memoria viene attivata dall’impulso formato da IC7 (b) e IC8 (c) con ­ (fronte positivo) di DDM (C).

4.5.5. La quinta, formata da 2 (a,b), memorizza il segnale di fine disco affinchè, dopo aver rilevato la posizione di fine disco ed effettuato il sollevamento del braccio, inizi il brandeggio antiorario indipendentemente dalla posizione che ha il braccio quando si trova al punto morto superiore, purchè compreso in FD (F-G).
La memoria viene resettata da FD (A-F).
La memoria viene posizionata dal segnale di fine corsa orario FD (F) × PB (G)

4.5.6. La sesta memoria è composta da IC6 (a) e dal transistor T17. Quando è impegnata inserisce la funzione LIFT che prevale su tutte le altre. Essa permette di sollevare il braccio (e successivamente riabbassarlo) in qualunque posizione esso si trovi purchè all’azionamento del tasto LIFT lo stesso braccio si trovi al punto morto inferiore.
La memoria viene resettata da :
4.5.6.1. Auto-reset
come al paragrafo 4.5.1.1.
4.5.6.2. Reset PMI (punto morto inferiore)
Questo impulso è generato dal ­ (fronte positivo) di SW2 D-E tramite R56- R86-C7-C57-R70.
Esso avviene quando il braccio, terminata la corsa di discesa, ritorna al punto morto inferiore.
La memoria viene impegnata da :
4.5.6.3. Set da tasto LIFT SW2 D-E × P1
Questo posizionamento avviene su azionamento del tasto LIFT (P1), purchè il braccio si trovi al punto morto inferiore.
4.5.6.4. Quando la memoria è impegnata, blocca le seguenti funzioni :
- memoria brandeggio orario e antiorario tramite il diodo D30
- REPEAT tramite il diodo 18
4.5.6.5. A memoria posizionata avviene, tramite il diodo D14, il segnale SALE 5 che cessa quando il braccio ha raggiunto il punto morto superiore per SW2 D-E.
4.5.6.6. Con la memoria LIFT posizionata, come indicato nel paragrafo 4.5.6.5., segnale H sul pin 3 di IC6 (a), il transistor T15 collegato all’emettitore di catodo, alimenta il tasto P1 LIFT che, se azionato, fornisce il segnale SCENDE 6 tramite il transistor T14. La funzione è indicata al paragrafo 4.2.1.


5. Elenco componenti (riferito allo schema di Fig. 2)

 

CIRCUITO MUTING
Una importante innovazione, resa possibile dai nuovi componenti elettronici e molto apprezzata dal pubblico, era l’azzittimento (muting) del segnale di uscita durante la fase di appoggio della puntina sul disco che evitava il fastidioso rumore negli altoparlanti. Questo poteva essere eseguito con uno speciale circuito, tramite un relais comandato dalla corrente di alimentazione dei motori.
La Fig. 3 mostra lo schema del circuito adottato nei giradischi PANTA-RPH per cortocircuitare i due canali, destro e sinistro, mentre la Fig. 4 mostra il medesimo schema in versione topografica.

 

 

 
 
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