СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ МАГНИТНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G11B5/00 G11B33/00 

Изобретение относится к воспроизведению магнитных сигналов звуковой частоты и может использоваться для совмещения работы аппаратуры воспроизведения магнитных сигналов с аппаратурой, имеющей родственное функциональное назначение.

В настоящее время известны многочисленные способы и устройства воспроизведения магнитных сигналов, основанные на относительном перемещении носителя магнитной записи и преобразователя (магнитной головки).

Известные способы используют свойство ферромагнитных материалов намагничиваться при воздействии на них магнитного поля и сохранять намагниченное состояние достаточно длительное время. В качестве носителя магнитной записи наиболее широко используется магнитная лента. Принцип воспроизведения записанной таким образом звуковой информации основан на генерации при движении магнитной ленты магнитных сигналов звуковой частоты около рабочего зазора воспроизводящей или универсальной магнитной головки устройства воспроизведения магнитных сигналов (в частности, магнитофона). Большая часть внешнего магнитного потока ферромагнитной ленты замыкается в сердечнике магнитной головки. В ее обмотке индуцируются номинальные электрические сигналы (электрические сигналы с параметрами, необходимыми и достаточными для нормальной работы усилителя воспроизведения и усилителя мощности), соответствующие сигналам, записанным на магнитную ленту. Электрические сигналы усиливают усилителем звуковой (низкой) частоты до необходимого уровня и преобразовывают в звуковые колебания соответствующим электроакустическим преобразователем (электродинамическим громкоговорителем, акустическими системами, головными телефонами и др.) [1]
Недостатком аналогов являются низкие функциональные возможности. В частности известные способы позволяют воспроизводить только магнитные сигналы, возникающие при движении магнитной ленты относительно магнитной головки. Кроме того воспроизводится только предварительно записанная информация, невозможно воспроизводить информацию в реальном масштабе времени. В процессе воспроизведения магнитных сигналов движущаяся магнитная лента механически воздействует на рабочую поверхность магнитной головки, что приводит к абразивному стиранию ее сердечника, и изменению геометрических размеров рабочего зазора. Это существенно снижает долговечность магнитной головки и всего устройства в целом.

Известны технические решения [2] конструктивно объединяющие магнитофон и радиоприемник (магнитола) и технические решения, конструктивно объединяющие магнитофон, радиоприемник и электропроигрыватель (магниторадиола). В этих технических решениях функциональные возможности расширены.

Однако, при расширении функциональных возможностей известными способами, не используется собственно возможность воспроизведения магнитных сигналов. Как правило, дополнительные устройства, расширяющие функциональные возможности, подсоединяются к общему усилителю звуковой частоты и электроакустическому преобразователю.

Кроме того, в данных технических решениях вносятся существенные изменения в конструкцию и электрическую схему устройства воспроизведения магнитных сигналов, вводятся дополнительные элементы коммуникационных систем, снижающие надежность и, в конечном счете, долговечность устройства в целом.

Известен также способ воспроизведения магнитных сигналов, реализованных в переносных кассетных магнитофонах-проигрывателях, известных под наименованием "плейер" или "Walkman" [3]
В этих устройствах воспроизведение магнитных сигналов звуковой частоты осуществляют путем преобразования магнитной головкой магнитных сигналов в электрические, усиление их до необходимого уровня и преобразование сигналов в звуковые колебания электроакустическим преобразователем (головными телефонами).

Источник магнитного сигнала (магнитная лента) размещается в компакт-кассете, конструктивное исполнение которой стандартизовано так, что эта компакт-кассета может использоваться с любым подобным устройством.

Известный способ позволяет воспроизводить только магнитные сигналы, возникающие при движении магнитной ленты относительно магнитной головки. Кроме того, воспроизводится только предварительно записанная информация, невозможно воспроизводить информацию в реальном масштабе времени. Известный способ не позволяет увеличивать номенклатуру селектируемых (определяемых, выделяемых, детектируемых и т.д.) полезных сигналов (физико-химических объектов, величин, полей, излучений, частиц и др.) без изменения конструкции и/или электрической схемы и/или степени унификации существующих и широко используемых кассетных устройств воспроизведения магнитных сигналов.

Кроме того, в процессе воспроизведения магнитных сигналов движущаяся магнитная лента механически воздействует на рабочую поверхность магнитной головки, что приводит к абразивному стиранию ее сердечника, и изменению геометрических размеров рабочего зазора. Это снижает долговечность магнитной головки и всего устройства в целом.

Известны способ и устройство воспроизведения магнитных сигналов, включающее универсальную магнитную головку с сердечником, усилитель воспроизведения и усилитель мощности низкой (звуковой частоты, электроакустический преобразователь в виде электродинамического громкоговорителя, блок питания, кассетодержатель унифицированной компакт-кассеты и радиоприемную кассету с такими же установочными размерами, как и унифицированная компакт-кассета [4]
В корпусе радиоприемной кассеты размещен датчик (антенна с колебательным контуром) полезного сигнала (радиоволн средне- и длинноволнового диапазона) и формирователь электрического сигнала (преобразователь сигнала, усилитель по тракту промежуточной частоты и детектор).

Использование радиоприемной кассеты позволяет увеличить эксплуатационные возможности кассетного переносного магнитофона типа "Легенда-401".

Недостатком прототипа является недостаточное расширение функциональных и эксплуатационных возможностей. Кроме воспроизведения магнитных записей с компакт-кассеты, устройство позволяет принимать только информацию радиовещательных станций в диапазоне длинных и средних волн. Радиоприемная кассета снабжена специальным электрическим разъемом, позволяющим подключать ее только к одной модели магнитофона типа "Легенда-401", имеющей ответную часть этого разъема, расположенного в строго определенном месте магнитофона, что не позволяет унифицировать применение этой радиокассеты. Наличие электрического разъема предполагает внесение изменений в электрическую схему и конструкцию, что снижает надежность и долговечность устройства в целом.

Изобретение решает задачу создания способа и устройства воспроизведения магнитных сигналов расширяющих функциональные и эксплуатационные возможности за счет увеличения номенклатуры селектируемых полезных сигналов без изменения конструкции, электрической схемы и степени унификации при увеличении долговечности.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе воспроизведения магнитных сигналов, включающем преобразование магнитной головкой магнитного сигнала звуковой частоты от источника, расположенного в компакт-кассете, размещенной в кассетодержателе устройства воспроизведения магнитных сигналов, в электрический сигнал, его усиление и преобразование в звуковые колебания, полезный сигнал селектируют соответствующим датчиком, преобразовывают формирователем в электрический сигнал, который трансформируют индуктором в переменный магнитный сигнал звуковой частоты, причем датчик, формирователь с автономным питанием и индуктор размещают в компакт-кассете, а индуктор вводят бесконтактно в магнитную связь с магнитной головкой одновременно с установкой этой компакт-кассеты в кассетодержатель так, что переменный магнитный поток звуковой частоты, генерируемый индуктором, индуцирует в магнитной головке номинальный электрический сигнал.

Полезный сигнал селектируют соответствующим датчиком, преобразовывают формирователем в электрический сигнал, который трансформируют индуктором в переменный магнитный сигнал звуковой частоты, причем датчик, формирователь с автономным питанием и индуктор размещают в компакт-кассете, а индуктор вводят бесконтактно в магнитную связь с магнитной головкой одновременно с установкой этой компакт-кассеты в кассетодержатель так, что переменный магнитный поток звуковой частоты, генерируемый индуктором, индуцирует в магнитной головке номинальный электрический сигнал.

Поставленная задача решается также за счет того, что устройство воспроизведения магнитных сигналов, включающее воспроизводящую или универсальную магнитную головку с сердечником, усилитель воспроизведения и усилитель мощности звуковой частоты, электроакустический преобразователь, блок питания, кассетодержатель и корпус компакт-кассеты с размещенным в нем датчиком полезного сигнала и формирователем электрического сигнала, дополнительно содержит катушку индуктивности и автономный источник питания, размещенные во внутренней полости корпуса унифицированной компакт-кассеты, причем датчик подсоединен к катушке индуктивности через формирователь электрического сигнала, связанный с автономным источником питания, а катушка индуктивности расположена в области окна подведения воспроизводящей или универсальной магнитной головки с зазором по отношению к ней так, что переменный магнитный поток звуковой частоты, генерируемый катушкой индуктивности, замыкается через сердечник воспроизводящей или универсальной магнитной головки.

Отличительными признаками устройства является то, что устройство дополнительно содержит катушку индуктивности и автономный источник питания, размещенные во внутренней полости корпуса унифицированной компакт-кассеты, причем датчик подсоединен к катушке индуктивности через формирователь электрического сигнала, связанный с автономным источником питания, а катушка индуктивности расположена в области окна подведения воспроизводящей или универсальной магнитной головки с зазором по отношению к ней так, что переменный магнитный поток звуковой частоты, генерируемый катушкой индуктивности, замыкается через сердечник воспроизводящей или универсальной магнитной головки.

Селектирование полезного сигнала с помощью соответствующего датчика, преобразование его формирователем в переменный электрический сигнал и последующее преобразование этого электрического сигнала в переменный магнитный сигнал звуковой частоты позволяет выделить искомый сигнал (определенную физико-химическую величину, поле, частицы и др.) по определенным признакам из имеющегося множества сигналов и преобразовать его в такой магнитный сигнал, который может восприниматься обычной воспроизводящей или универсальной магнитной головкой обычного, например, бытового магнитофона, "плейера", магнитолы или какого-либо другого устройства воспроизведения магнитных сигналов. Это позволяет значительно расширить функциональные и эксплуатационные возможности за счет увеличения номенклатуры селектируемых полезных сигналов.

Введение индуктора (излучателя магнитного сигнала звуковой частоты) в магнитную связь с воспроизводящей или универсальной магнитной головкой должно осуществляться так, чтобы в магнитной головке индуцировался номинальный электрический сигнал. Под номинальным электрическим сигналом понимается такая величина сигнала, которая достаточна для работы всего тракта усиления электрического сигнала и преобразования его в звуковые сигналы магнитофона в обычном (номинальном) режиме воспроизведения. Это позволяет пpеобразовать в звуковые сигналы обнаруженные полезные сигналы и, следовательно, значительно расширить функциональные и эксплуатационные возможности известного способа.

Для того, чтобы расширение функциональных и эксплуатационных возможностей осуществлялось без изменения конструкции, электрической схемы и степени унификации при одновременном увеличении долговечности, датчик, формирователь с автономным питанием и индуктор размещают в унифицированной компакт-кассете, а индуктор вводят в магнитную связь с магнитной головкой одновременно с установкой этой компакт-кассеты в кассетодержатель.

Расположение катушки индуктивности в области окна подведения воспроизводящей или универсальной магнитной головки с зазором по отношению к ней так, что переменный магнитный поток звуковой частоты, генерируемый катушкой индуктивности, замыкается через сердечник этой магнитной головки необходимо для образования магнитной связи источника магнитного сигнала (катушки индуктивности) с магнитной головкой для функционирования всего устройства воспроизведения магнитных сигналов в целом при селектировании полезных сигналов.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства воспроизведения магнитных сигналов; на фиг.2 корпус унифицированной компакт-кассеты с одним из возможных вариантов компоновки индуктора, датчика формирователя и автономного источника питания; на фиг.3 один из вариантов взаимного распределения катушки индуктивности и магнитной головки.

На фиг.1 изображен датчик 1 полезного сигнала, выход которого подсоединен к входу формирователя 2 электрического сигнала, выход которого подключен к катушке индуктивности 3. Автономный источник питания 4 соединен с формирователем 2 электрического сигнала. Датчик 1 полезного сигнала, формирователь 2 электрического сигнала, катушка индуктивности 3 и автономный источник питания 4 размещены во внутренней полости корпуса унифицированной компакт-кассеты 5. Причем катушка индуктивности 3 устанавливается в области окна 6 подведения воспроизводящей или универсальной магнитной головки 7 устройства 8 воспроизведения магнитных сигналов. При установке компакт-кассеты 5 в кассетодержатель 9 устройства 8 воспроизведения магнитных сигналов, катушка индуктивности 3 располагается с зазором по отношению к магнитной головке 7 с сердечником. Магнитная головка 7 подсоединяется ко входу усилителя воспроизведения и усилителя мощности звуковой частоты 10, выход которого подключается к электроакустическому преобразователю 11. Блок питания 12 соединяется с усилителем воспроизведения и усилителем мощности звуковой частоты 10.

На фиг. 2 схематически изображен корпус унифицированной компакт-кассеты 5, во внутренней полости которого показан один из возможных вариантов компоновки датчика 1, формирователя 2 электрического сигнала, катушки индуктивности 3 и автономного источника питания 4. Показан один из вариантов размещения катушки индуктивности 3 в области окна 6 подведения магнитной головки.

Фиг. 3 иллюстрирует один из вариантов расположения катушки индуктивности 3 с зазором D относительно магнитной головки 7. Схематически показано замыкание магнитного потока, генерируемого индуктором (катушкой индуктивности), через сердечник магнитной головки 7, необходимое для индуцирования в магнитной головке 7 номинального электрического сигнала U_n.

Патентуемый способ воспроизведения магнитных сигналов осуществляют на патентуемом устройстве следующим образом.

Корпус унифицированной компакт-кассеты 5, с размещенными в ее внутренней полости датчиком 1 полезного сигнала, формирователем 2 электрического сигнала, катушкой индуктивности 3 и автономным источником питания 4, вставляют обычным образом в кассетодержатель 9 устройства 8 воспроизведения магнитных сигналов.

Полезный сигнал селектируют датчиком 1 и подают на формирователь 2, который преобразует его в переменный электрический сигнал. Формирование электрического сигнала с необходимыми параметрами осуществляется за счет энергии автономного источника питания 4. Переменный электрический сигнал с выхода формирователя 2 подают на катушку индуктивности 3, которая индуцирует переменное магнитное поле звуковой частоты. В качестве индуктора, кроме катушки индуктивности, может использоваться любой управляемый источник магнитных сигналов звуковой частоты, например, электромагнит, соленоид, специальная магнитная головка и др.

Одновременно с установкой компакт-кассеты, катушка индуктивности 3 (индуктор) входит бесконтактно в магнитную связь с воспроизводящей (или универсальной, в зависимости от модели используемого устройства воспроизведения магнитных сигналов) магнитной головки 7 и индуцирует в ней соответствующий номинальный электрический сигнал U_n (см. фиг.3) звуковой частоты.

Далее устройство 8 воспроизведения магнитных сигналов включают обычным способом в режим воспроизведения магнитных записей (режим "Воспроизведение"). Индуцированный в воспроизводящей магнитной головке 7 номинальный электрический сигнал усиливается усилителем воспроизведения и усилителем мощности звуковой (низкой) частоты 10 и подается на электроакустический преобразователь 1, например, электродинамический громкоговоритель или головные телефоны, который излучает звуковые колебания, воспринимаемые потребителем.

Для того, чтобы обеспечить условие индуцирования в воспроизводящей или универсальной магнитной головке номинального электрического сигнала (т.е. достаточного для нормальной работы всего тракта воспроизведения обычного кассетного магнитофона) катушку индуктивности 3 следует располагать в корпусе компакт-кассеты 5 в области окна 6 подведения магнитной головки 7, причем так, чтобы после установки этой компакт-кассеты в кассетодержатель 9 и включения устройства воспроизведения магнитных сигналов в рабочий режим, между катушкой индуктивности 3 и магнитной головкой 7 образовался зазор D (см. фиг.3), обеспечивающий возможность замыкания через сердечник воспроизводящей или универсальной магнитной головки такой величины переменного магнитного потока звуковой частоты, которая достаточна для индуцирования в магнитной головке номинального электрического сигнала при наличии полезного сигнала на датчике 1.

Конкретное расположение катушки индуктивности в корпусе компакт-кассеты подбирается экспериментально и зависит от конструкции индуктора (источника магнитного сигнала), параметров селектируемого полезного сигнала, способа формирования переменного электрического сигнала, его мощности и т.д.

П р и м е р 1. Во внутренней полости унифицированой компакт-кассеты типа МК-60 ГОСТ 20492-75 (из которой предварительно удаляют магнитную ленту) размещают полупроводниковый детектор радиоактивности (датчик) и электронную микросхему обработки сигнала датчика (формирователь) от индикатора радиоактивности типа РМ-121 (АК2.805.001), два элемента питания типа СЦ-32 (автономный источник питания), а также электромагнит малогабаритного реле типа РЭС-10, паспорт РС452430 (катушка индуктивности, индуктор). Электромагнит устанавливают в области окна подведения воспроизводящей или универсальной магнитной головки на расстоянии около 2 мм от края корпуса компакт-кассеты. Ко входу микросхемы подключают детектор, а к ее выходным цепям электромагнит. Два последовательно соединенных элемента питания подключают к соответствующим цепям питания микросхемы.

Собранное таким образом изделие внешне ничем не отличается от унифицированной компакт-кассеты и далее ее применение не отличается от использования обычной кассеты с магнитной записью.

Компакт-кассету устанавливают в кассетный отсек (кассетодержатель) кассетного магнитофона типа "Электроника 302-1" (3.838.023ТУ) и нажимают клавишу воспроизведения. Магнитофон со стороны кассеты приближают к предполагаемому источнику радиоактивности.

При наличии гамма-излучения и/или рентгеновского излучения динамическая головка ЗГДШ-2-4 (акустический преобразователь) формирует звуковые сигналы. Удвоенное количество звуковых сигналов, сформированных устройством за одну минуту, соответствует суммарной мощности дозы радиоактивного излучения (в мкР/ч). Диапазон оцениваемого уровня мощности дозы рентгеновского и гамма-излучения составляет 2 240 мкР/ч. Длительность непрерывной работы изделия без замены автономного источника питания не менее 150 ч.

Такое устройство воспроизведения магнитных сигналов может эффективно использоваться при оценке качества пищевых продуктов, воды и открытых участков местности в полевых условиях, при заготовках сырья стройматериалов, заготовках в сельском хозяйстве и других сферах промышленного применения.

П р и м е р 2. Во внутренней полости унифицированной компакт-кассеты размещают микрофон типа ТЭМ 1956 и микрофонный усилитель, собранный на базе микросхемы К548УНЗ, два элемента питания типа МП-0105 и катушку индуктивности от миниатюрного головного телефона типа ТМ-4. Собранное надлежащим образом изделие, внешне не отличающееся от типовой компакт-кассеты МК-60, размещают в кассетодержателе кассетного устройства воспроизведения магнитных сигналов "плейера" (Cassethe Player) типа MGP21 фирмы SANYO и включают режим воспроизведения, нажав кнопку "PLAY". Ток потребления электронных схем, размещенных в компакт-кассете не более 2-5 мА. Коэффициент усиления по напряжению не менее 4000.

Надевая головные телефоны "плейера", потребитель с пониженным слухом получает возможность слышать окружающие звуковые сигналы даже при громкости 15-25 дБ, не используя стандартные слуховые аппараты, которые, в ряде случаев, эстетически или психологически неприемлемы.

Это может найти применение в здравоохранении.

П р и м е р 3. В корпусе компакт-кассеты типа КМ-60 размещают УКВ-тюнер, собранный на базе микросхемы К174ПС1, четыре элемента питания типа СЦ-32 и электромагнит малогабаритного реле типа РЭС-10, паспорт РС4524305. Произведя необходимые подсоединения и настроив тюнер на одну из радиовещательных станций УКВ-диапазона, два полукорпуса компакт-кассеты скрепляют между собой при помощи винтов, входящих в комплект компакт-кассеты.

Собранное изделие, внешне аналогичное унифицированной компакт-кассете, обычным образом вставляют в кассетоприемник стационарного кассетного магнитофона-приставки типа "Маяк-231", используемого совместно с стационарным усилителем низкой частоты типа "Одиссей/002" и акустическими системами 25АС-311.

После включения аппаратуры нажимают кнопку "воспроизведение" кнопочной станции магнитофона и производится прослушивание программы радиопередач.

Чувствительность устройства не хуже 3 мкВ, отношение сигнал/шум не менее 60 дБ, ток потребления от автономного источника питания не более 12 мА.

При необходимости изделие в компакт-кассете извлекают из стационарного магнитофона и размещают, например, в малогабаритном кассетном магнитофоне-проигрывателе индивидуального пользования типа "Электроника П401С" и осуществляют прослушивание радиопередач на головные телефоны.

Простая перестройка тюнера позволяет принимать специальные радиосигналы, например, от устройства радиоохраны автомобиля или квартиры, сигналы радиомаяка, сигналы вызова к телефону и др.

Отметим отсутствие абразивного воздействия магнитной ленты (магнитная лента отсутствует) на магнитные головки, что увеличивает долговечность используемых магнитофонов.

Отметим также возможность использования рассмотренного изделия с любым кассетным, например, бытовым магнитофоном, поскольку габаритные размеры (изделие размещено во внутреннем объеме унифицированной компакт-кассеты) и магнитные сигналы, формируемые изделием, совместимы со всеми кассетными устройствами воспроизведения магнитных сигналов широкого применения.

Таким образом, наличие трех вышерассмотренных изделий, размещенных в унифицированных компакт-кассетах позволяют по крайней мере в три раза расширить номенклатуру воспринимаемых полезных сигналов.

Действительно, используя стандартные устройства воспроизведения магнитных сигналов, потребитель получает возможность обнаруживать наличие радиоактивного излучения и оценивать уровень мощности дозы излучения, получает возможность прослушивать звуковые сигналы малой громкости при наличии пониженного слуха; получает возможность прослушивать радиовещательные программы или принимать радиосигналы специального назначения.

Изобретение относится к воспроизведению магнитных сигналов звуковой частоты и может применяться для озвучивания различных полезных сигналов при совмещении работы кассетного устройства воспроизведения магнитных сигналов с аппаратурой, имеющей сродственное функциональное назначение. Сущность изобретения заключается в том, что в способе воспроизведения магнитных сигналов, включающем преобразование магнитной головкой магнитного сигнала звуковой частоты от источника, расположенного в компакт-кассете, размещенной в кассетодержателе устройства воспроизведения магнитных сигналов, в электрический сигнал, его усиление и преобразование в звуковые колебания, полезный сигнал селектируют соответствующим датчиком, преобразовывают формирователем в электрический сигнал, который трансформируют индуктором в переменный магнитный сигнал звуковой частоты, причем датчик, формирователь с автоматным питанием и индуктор размещают в компакт-кассете, а индуктор вводят бесконтактно в магнитную связь с магнитной головкой одновременно с установкой этой компакт-кассеты в кассетодержатель так, что переменный магнитный поток звуковой частоты, генерируемый индуктором, индуцирует в магнитной головке номинальный электрический сигнал. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ воспроизведения магнитных сигналов, заключающийся в преобразовании магнитной головкой магнитного сигнала звуковой частоты от источника, расположенного в корпусе компакт-кассеты, размещенной в кассетодержателе устройства воспроизведения магнитных сигналов, в электрический сигнал, его усиление и преобразование в звуковые колебания, в селектировании внешнего полезного сигнала и преобразовании сигнала датчика формирователем в электрический сигнал, при этом датчик и формирователь размещены в корпусе компакт-кассеты, отличающийся тем, что выходной электрический сигнал формирователя, соединенного с автономным источником питания, размещенным в корпусе унифицированной компакт-кассеты, преобразуют в сигнал магнитного потока звуковой частоты индуктором, установленным в корпусе унифицированной компакт-кассеты с возможностью бесконтактного индуцирования магнитным потоком звуковой частоты номинального электрического сигнала в магнитной головке при установке корпуса унифицированной компакт-кассеты в кассетодержатель устройства воспроизведения магнитных сигналов. 2. Устройство воспроизведения магнитных сигналов, содержащее воспроизводящую или универсальную магнитную головку с сердечником, связанную с последовательно соединенными усилителем воспроизведения, усилителем мощности звуковой частоты и электроакустическим преобразователем, установленный в кассетодержателе устройства корпус компакт-кассеты с размещенным в нем датчиком полезного сигнала, связанным с формирователем электрического сигнала, отличающееся тем, что в него введены размещенные в корпусе унифицированной компакт-кассеты катушка индуктивности и автономный источник питания, связанный с формирователем электрического сигнала, выход которого подключен к катушке индуктивности, расположенной в области окна подведения магнитной головки с зазором по отношению к ней возможностью замыкания магнитного потока звуковой частоты катушки индуктивности через сердечник магнитной головки при установке корпуса унифицированной компакт-кассеты в кассетодержатель.