Лазерный проигрыватель для виниловых пластинок

Спешу поделится попыткой изменить немного конструкцию головки и ее подвески. Размышления были такие - пружины в существующей конструкции стоят поперек звуковых дорожек, и это не совсем хорошо. Дело в том, что колебания пружин подвески вызывают неизбежный небольшой уход положения головки и установленной на ней линзы с оси лазерного луча, при этом луч после линзы будет тоже смещаться. Есть риск, что при большой амплитуде колебаний возможно перескакивание луча с одной дорожки на соседнюю и система слежения не всегда сможет с этим управиться. Если же пружины расположить вдоль дорожек то небольшие смещения луча по направлению дорожки с большой вероятностью не должны оказывать влияние ни на систему слежения ни на сам звук. Именно поэтому и было решено развернуть пружины подвески на 90 градусов. Для этого пришлось изменить немного форму и размеры основания. Но как нет в мире совершенства, так и у нас есть некоторые проблемы в нашей новой конструкции - ухудшился доступ к некоторым деталям, которые будут находится внутри головки, и не совсем удачные точки крепления пружин к головке. Надеюсь что с доступом мы что-то придумаем, а крепление пружин возможно подойдет и такое - это покажут испытания. И теперь немного картинок головки и подвески в разных ракурсах чтобы было понятнее. Основание сделал полупрозрачным чтобы лучше было видно остальные детали. Обратите внимание на расположение магнитов и U-образных магнитопроводов. На всех избражениях головки в изометрии, кроме последнего, головка развернута вверх для лучшего обзора, и только на последней картинке она расположена правильно. Ждем комментариев от Optics-a.

 

Я только сегодня проверил почту, взял файлы инвентора и посмотрел их в SpaceClamDirectModel, так что я попробую с ними поработать , а потом посмотрим новые. Следующий раз мне здесь напишите чтоб я почту посмотрел, а то я на тот ящик нечасто заглядываю.

 

Optics, а в SpaceClam DirectModel при анализе есть учет демпфирования колебаний пружины? Мне кажется в подвеске это важный момент. Нам обязательно тоже нужно будет предусмотреть в конструкции демпфирование колебаний, вот только я пока не знаю как. В тех же пикапах в корне пружины находится что-то типа небольшого контейнера с незасыхающей вязкой субстанцией-демпфером колебаний, вот и нам нужно тоже что-то подобное, это однозначно улучшит слежение в петле обратной связи и устранит мелкую дрожь. А если взять невысыхающую теплопроводящую пасту КПТ-8 и смешать ее, например, с тем же глицерином? Может у кого еще есть идеи на этот счет? Или может вообще есть что-то совсем не связанное с химией?
UPD: Поиском нашел что в промышленности используют те же кремнийорганические жидкости ПМС, как вариант предлагают эпоксидку без отвердителя, но ее густота зависит от температуры. Тут еще вопрос как организовать емкость в которой все это будет плескаться и не вытекать при колебаниях торчащей из нее пружины? А безжидкостной механический shock-absorber я себе не представляю по конструкции из-за его необходимых исчезающе малых размеров.
Чувствую, закончится тем, что проложу просто у корня пружины в несколько слоев, для высоты, пенообразный скотч и всех делов, или любой подходящий пенообразный тепло-шумоизоляционный материал, может и не совсем идеальный для этого случая вариант, но проблемы высыхания у него нет.

 

SCDM это рисовалка, расчет в ansys в свойствах материала задается демпфирование, поэтому если есть дополнительно сведения о материале присылайте. В случае пластиковых пружин думаю затухание и без того будет сильным.

 

Всем спасибо за ответы и помощь! По поводу пружин - я сейчас продумываю для них крепление с зажимом, чтобы попробовать разные материалы - и пластики и металлы, поэтому демпфирование может понадобится. В креплении хочу сделать и возможность подстройки положения пружин - это позволит настраивать положение головки точно по оси лазерного луча.

 

Заморочился тут с мелкими метизами для крепления плоских пружин, актуально эта проблема и для головки - двигать те же держатели с линзой и фотосенсором, двигать зеркальце (тут вообще шаг резьбы нужен поменьше, чтобы не проскочить настройку). Пришел к выводу, что болты, гайки М2 для пружин и головки все же великоваты, хоть они и более доступны. М1,6 минимум что можно еще реально достать, хоть и с трудом. Но может они и подойдут. Промоделирую для этого в Инвенторе реальную картину внутри головки. Все что меньше М1,6 уже проблема, а было бы неплохо и поменьше. Нашел пару буржуйских сайтов с микро метизами, может пригодится http://knupfer.info/shop/ и http://www.micro-modele.fr/index.php?option=com_virtuemart&Itemid=17&lang=en
Знаю, что многие предложат взять крепеж со старых дисководов и т. п. - есть у меня такая коллекция, но основной типоразмер там М2, все что меньше встречается гораздо реже. Да и форма головок там вся в разнобой, а головки впотай, которые реально тоже нужны, там практически не встречаются.

 

Сергей
Я что-то не могу найти как называется материал -пластик, где-то здесь кпоминался, напишите еще раз, пожалуйста и если есть какие -то механические свойства напишите сюда

 

to St2Ra3nn8ik
Вещество для демпфирования не будет использоваться в качестве смазки. Речь идет о демпфировании колебаний плоских пружин подвески плавающей головки - нам нужно будет гасить их произвольные свободные затухающие колебания которые будут возникать в моменты работы системы слежения за положением головки относительно не совсем ровной поверхности пластинки.
to Optics
Для пружин планируется пока нейлон - http://www.3dprinterspb.ru/katalog/raskhodnye-materialy-dlya-3d-printera/nylon
Для корпуса головки планируется пластик ABS - http://www.3dprinterspb.ru/katalog/raskhodnye-materialy-dlya-3d-printera/abs-plastik

 

Для решения вопроса демпфирования и не только, предлагаю продумать (пока я тут считаю модель) схему эксперимента по измерению коэфициента затухания и выяснения усталостных свойств материала пружин.
Измерение затухания в общем должно выглядеть так:
отлитая пружина близкая по размеру к тем что будут использоваться, но не обязательно такого же размера, приводится в колебание толчком, и затем измеряется амплитуда колебаний во времени, ведется запись результатов во время измерений. Затем по результатам измерений вычисляется коэффициент затухания и следовательно демпфирование. (пружина не должна быть очень широкой, чтбы воздушное демпфирование не было слишком большим)
Изучение усталостных свойств долно выглядеть так:
пружина приводится в колебательное движение на частоте первого своего резонанса и затем измеряется сколько колебаний она совершит до того как сломается. Промышленым стандартом считается 10^9 колебаний.

 

to St2Ra3nn8ik
Видел достаточно пикапов, где пыль сидела на демпфирующем веществе, но особых проблем в работе не наблюдалось. Больше влияла на работу чистота оптики. Не думаю, что пыль будет большой проблемой - дело в том, что первый тонкий слой пыли на поверхности является уже своеобразной защитой и в дальнейшем затрудняет проникновение другой пыли в более глубокие слои вещества демпфера. Было бы неплохо конечно узнать состав этого демпфирующего вещества, но, возможно нас в качестве демпфера устроит и пенообразная субстанция от одноименного скотча.
to Optics
Эксперимент вещь неплохая, возможно на каком-то этапе и придется его проделать, а я же в это время продумал в конструкции возможность некоторой регулировки/подбора свойств демпфирования пружины - конструктивно получилось так, что под всеми пружинами по всей их длине проходит плоскость основания. Так вот, благодаря этому материал демпфера можно будет перемещать почти по всей длине пружины и фиксировать его в любом месте вдоль оси пружины, начиная от ее корня, и это позволить в достаточно широких пределах подбирать демпфирующие характеристики. Это еще важно и потому, что я сегодня проработал наконец приемлемое универсальное крепление для любого вида листовых пружин - как пластиковых так и из любого другого материала. За счет этого у нас больше шансов подобрать наиболее подходящий доступный материал для пружин и добиться от него необходимых свойств.
UPD: помогите пожалуйста опознать внешне четвертьволновую пластинку (может методика какая есть, или по цвету) - сковырнул в свое время какое-то кол-во разных стеклянных пластинок из пикапов и аккуратно их храню. Сейчас хочу заложить размеры и толщину такой пластинки в конструкцию головки для ее крепления, а пластинки у меня все разные, и по оттенку и по размерам и по толщине. Скорее всего там примерно половина или п/прозрачные пластинки или четвертьволновые.

 

Четвертьволнрыую пластинку на взгляд не отличить от куска стекла. Но в пикапах их я почти уверен нет! В HD Blue-ray есть фазовый транспорант для коррекции волнового фронта, но он там не пластинка и выглядит как стекляшка на шлейфе.

Ну вот первый расчет. Цель расчета-

1. какая нужна сила чтобы сместить головку на 5 мм вниз
   
2. на сколько при этом сместится головка поперк трека
3. какие напряжения при этом возникают в пружинах

1 на рисунке представлено смещение головки вниз при силе 2.5 Н смещение 0.44 мм колонка цифр слева соответсвует смещению при изменении силы от 0 до 2.5 Н. Вывод пружины слишком толстые.
2. смещение перерек трека при смещении вниз на 0.44 мм составляет 0.02 мм.
вопрос 3 отпадает так смещение слишком мало.

 

В литературе на рисунках функциональной схемы привода компакт-дисков иногда рисуют такую пластинку а иногда нет. Т.е. теоретически такая пластинка в пикапах должна стоять, во всяком случае некоторых. Прикладываю принтскрин страницы с описанием, где в составе оптической системы есть такая пластинка. В книге П. Шкритека "Справочное руководство по звуковой схемотехнике" на стр. 314 на рис. 17.3.2 такая лямбда на четыре пластина тоже показана. А в других источниках этого нет. Я помню, вы раньше когда-то здесь писали, что неплохо после делительного кубика на прямом ходе луча поставить четвертьволновую пластинку. Давайте определимся сейчас - нужна она нам на данном этапе или нет, и если да, то где и как ее достать/опознать? Читал по поводу слюды для этих целей но совсем не понял как ее довести до кондиции, чтобы она служила такой пластинкой и т. д.

Я интуитивно чувствовал, что так и будет, но рисовал потолще, с запасом. Нам ничто не мешает сделать их тоньше, вопрос только насколько? Как это определить? У нас будет уже возможность поставить и пружины из любого металла. Нужно только опять же решить какую выбрать толщину металла и способ как вырезать пружину из заготовки (с пластиком вопросов нет - 3д принтер). В принципе не очень толстый металл достаточно точно можно резать лазерным резаком, но нужно уточнять детали процесса.

 

Нет, я имел в виду оригинальный состав из пикапа. Впрочем, не исключено, что там может быть и что-то из перечисленного вами. По консистенции оно не течет, просто очень вязкая субстанция. Не холодец а именно вязкая.

 

Думаю пока можно не заморачиваться этой пластинкой, тем более что-то я ее не видел в пикапах ( это конечно не значит с достоверностью что ее там нет) . Пластинка нужна для повышения световой эффективности.
В приложении расчет ориентировочный для размеров балки с одним закрепленным концом. Эти соображения можно было высказать раньше (до изготовления чертежей), но что-то я как-то не принял все это в расчет, показалось, что все и так будет хорошо. Да все надо продумывать и просчитывать .

 

Optics, а вы в расчете свободного конца балки модуль Юнга брали для нейлона? Просмотрел значения модуля Юнга для нейлона из разных источников - разброс очень большой. Вот в этом, что я давал http://www.3dprinterspb.ru/katalog/raskhodnye-materialy-dlya-3d-printera/nylon Е 1,9-2.0 МПа, здесь - http://techelectro.ru/info/a-ties/nylone Е 1100-1700 МПа, а вот здесь - http://www.kokch.kts.ru/me/m8rus/c3.htm дают вообще Е 2,8 ГПа (2800 МПа). По поводу расчетов и реальных размеров - думаю, что принятое отклонение балки в 5 мм все-таки великовато. Реально это будет не более 2-3 мм (больше это уже только аномально коробленная пластинка и ее сразу в утиль), поэтому можно смело брать цифру в этих пределах, например 3 мм. Ширина балки у меня сейчас в конструкции уже не 5 мм а 4 мм. Длина балки сейчас 35 мм (считаю свободный промежуток между зажатыми в креплениях концами, а в креплениях еще зажаты по 5 мм с каждого конца) и могу попробовать увеличить ее длину еще до 50 мм (размеры основания пока позволяют, только нужно будет с переделкой конструкции креплений повозиться). Так что у нас сейчас все не так уж и плохо в реальной конструкции и где-то близко с ориентировочным расчетом. Думаю, что нелинейности и нагрева в работе балки мы сможем избежать. Нужно только теперь пересчитать все с новыми вводными размерами (и со значением модуля Юнга для нейлона уточнить). А, кстати, для варианта стальной (или бронзовой) листовой пружины модуль Юнга для какого металла/сплава смотреть?

 

зависит от исходного материала и технологии плавления изготовления детали. Мой расчет иллюстрационный, я хотел показать что от чего и в какой степени зависит, порядки величин. Главное это кубическая зависимоть от отношения длины балки к толщине. Все остальные величины входят линейно. Расчет надо начинать с магнитной ситемы какую силу она развивает ориентировочно < или равно 1 Ньютон. Больше потребует больших магнитов и токов. А дальше исходя из этой цифры поделив ее 4 ( пружины) прикидываем размеры пружин. Затем рассчитываем весь узел в сборе и смотрим какие собственные частоты на сколько отклоняется. вдоль трека при перефокусировке.