Лазерный проигрыватель для виниловых пластинок

Optics, а как вам вот этот вариант безкорпусного 4-х элементного фотодиода http://www.ckb-rhythm.narod.ru/fdSipn_fd299m.htm ? И есть еще вот, оттуда же, две страницы с разными фотодиодами - http://www.ckb-rhythm.narod.ru/tablpn.htm и http://www.ckb-rhythm.narod.ru/tablpin.htm , может подскажете что из этого еще можно выбрать? По-вашему, с PSD вообще стоит связываться? Может найти импортные, поменьше с подходящими размерами, если "наши" не подходят? Я, кстати, несколько постов выше приводил другие варианты - может они подойдут? Цена меня волнует в последнюю очередь - главное результат. Но с другой стороны хочется, чтобы детали были более менее доступными, что бы все желающие могли повторить конструкцию. Это же касается в какой-то степени и линз. Хочется использовать какие-то "стандартные" линзы, которые применяются в каких-то серийных изделиях, выпускающихся тысячами или десятками тысяч экземпляров. Что-то на манер окуляров для подзорных труб или микроскопов или еще, что-то, только не знаю что, потому, что я не специалист в этой области. Согласитесь, что разнобой с линзами заметно усложнит повторяемость конструкции, а с некоторыми линзами это и вовсе нельзя будет сделать. Да и фотодиоды тоже должны быть "стандартными" для этой конструкции. Вообще, сама задача диктует условия, что оптический блок должен быть сделан строго "по чертежам", и в этом случае вольности с разными линзами автоматически не допускаются. Да, я сразу понимал, что стеклянная линза будет тяжелой и ворочать ее катушками будет не так просто. Но где взять подходящую "стандартную" акриловую? Так, чтобы с нужным фокусным и т.д. На Ебее можно поискать наверное, но там штучно не продают.
По магнитам посмотрел - в Украине их полно, и даже у меня в Одессе. Небольшие размеры относительно не дОроги - 30х20х5 мм где-то 25грн. Вот бы еще как-то определить, какой размер нужен... Наверно придется подходить опытным путем, во всяком случае начинать с пропорционально бОльших размеров для бОльшей линзы, беря за точку отсчета размеры магнитов и линзы в пикапах CD.
Гуглом сейчас прошелся по линзовой теме у нас в Украине - есть у нас заводы которые делают практические любые виды линз (стекло), но это все промышленные масштабы. Вряд ли они будут возиться со штучным заказом.

 

Сереж,по поводу оптики в Украине,практически дохлый номер.По скольку увлекаюсь астрономией,то известны такие дешевые производители окуляров как КОНУС и более мелкие фирмы,соответственно и стоят они копейки.Так же возможно можно использовать оптику с старых фотомыльниц,они вроде тоже пластиковые.Вопрос в том,с каким фокусным нужно будет работать.Все таки не могу понять,как же следить за дорожкой,если на отклонения луча влияет не только дрейф трека,но и кривая модуляции.Попытаюсь сейчас пофантазировать с трекингом.

 

Нужно выходные сигналы с фотодатчиков дорожки прогнать через интегрирующую цепь, при этом мы получим некий постоянный уровень сигнала, который и можно использовать в системе позиционирования. Полярность этого сигнала будет менятся при отклонении луча от воображаемого центра дорожки влево или вправо. Все эти виляния звуковой канавки всеравно происходят относительно центра непрерывной ровной спирали, которой придерживается резец записывающего устройства. Если мы во время нарезки канавок на пластинке не будем подавать никакого звукового сигнала на обмотки соленоида управляющего "вилянием" резца то у нас нарежется та самая прямая, без виляний, спираль от начала пластинки и до самого конца.

 

Оптикс, а имеет значение тип линзы, которая должна фокусировать луч (двояковыпуклая, плосковыпуклая и т.п.)? И еще, по размерам линзы - нам для проверки и опытов размер подходит любой, а вот уже в реальной конструкции желательно линзу поменьше. Есть какие-то ограничения по минимальному размеру?
И еще, я давно хотел поинтересоваться вашим мнением по конструкции головки у японского проигрывателя. Там у него используются какие-то цилиндирческие световоды расположенные вертикально и у них верх срезан под 45. Что это? Понятно что вот этот срез сделан для системы вертикального позиционирования, только я слабо представляю его устройство (оптическое). Ну и вообще, по конструкции головки интересен ваш комментарий. В начале темы я давал ее фотку.

В дополнение по теме линз посмотрел несколько ссылок, которые нашел в разных темах на этом форуме:
http://www.tydexoptics.com/ru/products/passive_optics/co2_laser/plano_convex_lenses/
и http://www.lightpath.com/geltech-aspheric.html, но это все стекло. И неясно как у них с мелкими заказами.
Вот тут еще одна ссылка по модулям AXIZ на Ебее, и отдельно есть к ним линзы, стеклянные и акриловые -
http://www.ebay.com/sch/?_from=R40&_trksid=m38.l1313&_nkw=aixiz&_sacat=See-All-Categories . Линзы продаются комплектами по 5 шт. и более, но цена на акрил приемлемая. Интересует ваше мнение и по этой теме.

 

Хотя очччень занят , не удержался
Звук отслеживается по изгибу боковой поверхности звуковой канавки, а трекинг по дифракции на краях канавки. Вот и догадка почему 2D PSD на рисунке 17 сбоку. ТЕ луч действительно как они и писали падает слегка наклонно , плоскость падения такая: касательная к треку, перпендикуляр к плоскости пластинки и эта плоскость слегка наклонена вокруг касательной к треку (еслм не прнятно позже сделаю рис) .
Лизы да от старых мыльниц и детских биноклей микроскопов.

 

Спасибо, Оптикс, ждем от вас рисунок. Я, например, не совсем понял ваше объяснение. Удачи вам в работе.
В воскресенье на радиобазаре посмотрю магниты. Может заодно и что-то из линз попадется.

 

На рисунке
perpendicular 1 перпендикуляр к плоскости пластинки в точке касательной (tangent) к треку
perpendicular 2 перпендикуляр к касательной слегка наклонен по отношению к плоскости пластинки эта линия и касательная образуют плоскость падения луча лазера - красные линии со стрелками. Углы 1 и 2 прямые, угол 3 угол наклона плоскости падения луча к плоскости пластинки. На нижнем рисунке пояснение как происходит отрадение от стенок звуковой канавки и регистрация фотоприемником. пунктирные линии черные изменение на профиля канавки причем это не угол развала канавки а локальное изменение кривизны трека. на нижнтх рисунках 1 2 3 это последовательные места отражения луча. Только смещается не луч и трек вследствие вращения. Отраженные лучи идут под разными углами.
Если не понятно задавайте вопросы.

 

Все, я понял. Ну это как разновидность размещения лазера, только не сразу под углом к пластинке, а параллельно ей, и плюс зеркало для формирования нужного направления луча. Только не пойму, почему им сразу нелья было поставить лазер под нужным углом к пластинке и вообще обойтись без зеркала. Только лишь из-за размеров их He-Ne laser-а или была еще какая-то причина? Ваше мнение? Линза для фокусировки луча там отьюстирована и закреплена жестко, и кроме того, у них совсем нет системы вертикального слежения за неровностями поверхности пластинки.
Сама идея понятна и очевидна, потому, что по другому угловые колебания стенки канавки никак и не зафиксировать. Боковое одностороннее размещение их PSD тоже уже мне понятно - запись то была монофонической. Нам для стерео, естественно нужно две таких конструкции. Только я не вижу смысла в зеркалах - сразу ставим два ЛД под нужными углами и на пути отраженных лучей ставим наш 2D-PSD (или все-таки квадрантный фотодиод?) А, нет, я понял, - здесь достаточно и 1D-PSD или двух-элементный фотодиод - луч то будет бегать в этой схеме только вверх/вниз.

 

Так, у меня уже более-менее вырисовывается один из вариантов конструкции головки. Конструкция напрашивается после осмысления статьи и последней информации от Оптикса.
Это несколько отличается от того, что я думал и планировал еще вчера. Но я готов выслушать любые замечания и предложения.
Итак, для извлечения звука используем два горизонтально расположенных ЛД, разнесенных между собой, (все это на одной оси, навстречу друг другу). Каждый ЛД со своей жестко закрепленной и отьюстированной фокусировочн. линзой и зеркалом, формирующим нужный угол луча на плоскость пластинки (Оптикс, а можно как-то обойтись для этих целей одним ЛД не сильно усложняя схему оптическими деталями?).
На пути отраженных лучей правого и левого канала размещаем фотодатчики с возможностью регулировки их положения (PSD или квадрантный фд, или двухэлементный фд – мы уточним позже).
Вот тут есть интересный момент – два луча расположены на одной оси (так и должно быть – мы ведь с любого места канавки одновременно снимаем звук и правого и левого каналов в один и тот же момент времени), соответственно эти лучи, падая каждый на свою сторону канавки будут неизбежно пересекаться между собой. Не будет ли при этом каких то паразитных переотражений между ними и не вызовет ли это какое-то взаимное проникновение сигналов из канала в канал? Ниже я приложил изображение схемы считывания звука взятое с японского сайта по лазерному проигрывателю ( видно пересекающийся ход лучей, а вообще это рисунок показывающий как работает схема подстройки положения головки, когда можно менять место считывания склона канавки - выше или ниже по склону).

Кстати, я после того, как набросал на бумаге описанную оптическую схему понял, что ЛД вместе с линзой с таким же успехом можно ставить и вертикально - зеркало направит луч туда куда нужно, просто общие габариты головки будут выше.
Для схемы трекинга есть варианты – или мы сможем как-то приспособить сигналы с уже имеющихся двух ЛД с использованием дифракционных "крыльев", как описано в статье, или придется ставить дополнительный ЛД (напомню, что японцы поставили целых пять ЛД).
И еще. После ваших рисунков, Оптикс, я понял как можно юстировать PSD. Луч(и) нужно направить на канавку паузы между треками пластинки, при этом положение отраженного луча будет соответствовать нулевому уровню сигнала или по другому - уровню изолинии на экране осциллографа. Соответственно, юстировочными винтами выставляем пятно отраженного луча точно по центру PSD датчика. Настройку контролируем по выходному сигналу PSD, добиваясь нулевого напряжения на выходе. Вуаля. Кстати, по этому же сигналу, только с вариациями, можно настраивать и фокусировку луча, только в этом случае нужен будет уже квадрантный фотодиод. Да, пожалуй нужно ставить квадрантный фд, в этом случае для звука его сенсоры будут работать попарно, а для всяких неизбежных юстировок будем использовать сигналы от всех четырех сенсоров. Это нужно будет учесть при разработке блока усилителей для квадрантного фд. Еще нужно будет уточнить схему подключения нижнего и верхнего фд к входному усилителю фототока, чтобы не получить на выходе искажения типа "ступенька" при каждом переходе сигнала через "0". Ну об этом еще отдельно поговорим.
Так, ну будем считать, что мы уже все это сделали, но..., дальше нам нужно будет решить еще одну важную задачу, и ее, как мне представляется, нужно решать уже сейчас, в комплексе со всем сказанным выше - у нас остался один важный вопрос - каким образом отслеживать неровности и коробления пластинки и всегда держать головку точно на одном расстоянии до ее поверхности. Ну, вообще, всю головку двигать выше-ниже не получится потому, что вес у головки будет приличный. Нужно двигать какую-то ее часть с какими-то оптическими элементами, как это сделали японцы. Давайте вместе подумаем, как мы это можем реализовать с учетом всех прозвучавших выше идей. Я сначала думал, что может достаточно сделать подвижными фокусирующие линзы, но нет, это не совсем подходит - при изменении расстояния до пластинки пятно от ЛД сохраняя свой размер фокусировкой линзы будет смещаться по боковой грани дорожки вверх или вниз, что может, во-первых, как-то изменять выходной звук (верхняя часть бокового склона дорожки и нижняя явно отличаются амплитудой звука) а на очень больших неровностях пластинки пятно может вообще попадать или на дно канавки или наоборот, выходить за пределы склона дорожки. И в том и в другом случае звук будет просто пропадать. Но вот рисуя разные варианты положения луча в зависимости от расстояния до пластинки я обратил внимание, что если одновременно двигать и фокусирующ. линзу и приемный PSD то в этом случае да - можно получить желаемый результат. В который раз рассматривал конструкцию головки у японцев - похоже там в подвижной части головки кроме каких-то линзочек и зеркал (или что там у них) есть и какая-то часть схемы - в широком шлейфе много проводников. В правой ее части просматривается что-то похожее на PSD а слева может стоит и ЛД.

Медные шлейфы по бокам это питание для катушек регулировки фокуса и слежения за положением подвижной части головки. Я думаю, что понять, как работает там система слежения и фокусировки можно, если разобраться как назначение вот этих прозрачных цилиндров со скошенным под 45 верхом, которые стоят в головке. Очень расчитываю здесь на помощь Оптикса.

 

Я увеличил в редакторе размер картинки чтобы лучше рассмотреть детали. К сожалению оригинал картинки маленький так что качество к сожалению не очень. Но многое можно рассмотреть. Все довольно интересно.



В верхнем правом углу головки это явно два ЛД. Ниже, на их оптической оси видны зеркала, и есть какой-то стекл. кубик. В самом верху, прямо, по краям от верхнего магнитного ярма желтым цветом верхних торцов это однозначно "звуковые" PSD - от них идут экранированные провода скорее всего на усилитель. На них спереди в виде блинчиков угадываются невысокие цилиндрические линзочки (могу ошибаться). У нижнего магнитного ярма, чуть выше его, справа и слева от трех окошек какие-то интересные блочки металлического цвета, на торцах которых угадываются тоже зеркала. Думаю это какие-то микропозиционеры для системы подстройки пятна луча от ЛД на боковом склоне канавки.
Вообще видно много зеркал. Можно даже взяв фото, в редакторе провести примерные осевые линии движения лучей от предполагаемых источников света к приемникам по зеркалам и другим оптическим элементам. Вот только нельзя разобрать где еще находятся остальные три ЛД. Неужели в подвижной части, которая слева? На широком шлейфе выходящем слева от подвижной части на разъеме насчитал 14 контактов, значит там достаточно серьезная схема. Но слишком все мелко - неразобрать. Пожалуй самое интересное должно быть именно там. Торчащие с наружи подобия головок винтов на подвижной части явно для настроек внутренних оптических узлов.
Но что меня смущает больше всего - я нигде в головке не вижу обычных линз! Как в таком случае происходит фокусировка лучей? Неужели вот этими тремя стеклянными цилиндрами стоящими в окошках? Они с явным скосом под 45 на верхнем торце . Их тяжело рассмотреть на картинке когда вид сверху, но вот на другом графическом рисунке выше они хорошо нарисованы.

 

Тут наконец пришло в голову следующие соображения:
33.3 об\мин * радиус трека/(частота воспроизведения)= 6 микрон для 20 кгц и самого внутреннего трека. Это довольно жесткое условие фокусировки. У меня есть соображение применить цилиндрическую линзу или использовать эллиптичность пучка ЛД. Желательно иметь засветка всего склона , чтобы избежать упомянутых проблем с точкой падения луча, при тонкой фокусировке как в японском патенте вся ситема слежения трек и фокус сильно усложняются.
Все должно стороиться на 1 лазере, зеркало и стекляшка всегда дешешле и проще в юстировке.
По соображениям высказанным Serg_dy выскажусь как будет свободное время

 

Вот я нацарапал то о чем я говорил - при изменении расстояния до поверхности пластинки отраженный луч даже сохраняя подстройкой фокуса размер своего пятна попадает уже на совсем другое место PSD. Значит единственный выход в этом варианте считывания это одновременно с линзой фокусировки двигать и PSD. Это значит конструкция должна быть такой, чтобы и линза и PSD были закреплены в одном подвижном блоке. Это больше вопрос к Оптиксу. И вопрос с системой слежения за расстоянием до поверхности пластинки пока остается открытым.

Все это очень интересно. Ждем.
Оптикс, я вам обещаю, что когда мы запустим нашего монстра я вам вышлю, как минимум, прошитый микроконтроллер с управляющей программой для проигрывателя, а если хватит времени то и готовую плату управления. Остальное, как будет у вас время, потом доделаете сами. В любом случае можете на меня расчитывать.

 

Обратите внимание что:
при отражении луча от боковой стенки звуковой дорожки "полезная" модуляция происходит по углу отражения лежащему в плоскости отражения. Эта плоскость образована касательной к изгибу боковой стенки канавки и перпендикуляром к стенке в этой точке, эта плоскось наклонена под нек углом к плоскости пластинки и то что вы нарисовали не влияет на угол отражения в упомянутой плоскости. Да луч будет выше -ниже , НО если принять что профиль канавки от верха до дна имеет одиковый наклон то луч будет отклоняться в стороны вдоль прямой перпендикулярной той кот вы нарисовали и влияние этого "паразитного"сканирования не должно (как мне это представляется) сильно сказывать на сигнале. Если не понятно надо бы сделать рисунок. все некогда извините.

 

Оптикс,доброй ночи!!!Спасибо Вам за моральную поддержку темы!По времени,мы наверное все заняты,посему не стоит извиняться.Все мы люди.С радостью хотелось бы разобраться с этим трекингом, ведь это практически 90% всей задачи.Я стараюсь вникать в Ваши переписки с Serg_dy, но пока не весь фронт ясен.Наступает сезон холодов,больше времени для проверки идей.

 

Оптикс, давайте вспомним какая у нас глубина канавок - это всего несколько десятков микрон. Если неровность пластинки превысит эту величину (а такие неровные пластинки всречаются) то отраженный луч или просто "слетит" со склона канавки куда-то вверх или уйдя вниз погаснет на самом дне канавки. Поэтому в любом случае нужна какая-то система, которая следила бы и регулировала высоту головки над пластинкой. И еще по этому же вопросу - вы хотите сказать, что регистрировать звуковые колебания канавки нужно не столько по отражению "выше-ниже" а скорее "вправо-влево" и поэтому не нужно бояться вертикальных биений пластинки. Тогда нужно будет несколько исправить методику регулировки фд: 1. в любом случае калибровка должна проводиться на канавке с паузой между треками. 2. выставлять квадрантный фд нужно так, чтобы отраженный луч попадал точно по центру между его правым и левым фотоэлементами. Если размер фотоэлементов по высоте будет достаточно большой тогда можно до некоторой степени не боятся вертикальных биений - лучь все равно будет оставаться на их поверхности.
И мы будем ждать описания ваших идей с цилиндрической линзой и оптической схемы с использованием всего одного ЛД для стереосигнала. С нашей же стороны нужно сделать какой-то простой испытательный макет и на практике проверить все наши предположения.
И еще, если найдете время, дайте пожалуйста ответ по вот этому квадрантному фд - http://www.ckb-rhythm.narod.ru/fdSipn_fd299m.htm У него корпуса практически нет - одни только большие фотоэлементы. Может лучше взять его чем ФД-142 с большим корпусом ?

 

Дал запрос по возможности минимального заказа и ценам на следующие фотодиоды:
квадрантные - ФД-299М, ФД-141К, ФД-142К, ФДК-146А,
сдвоенные - ФД-310М, ФД-297.
Ждем ответ.

 

Не совсем верно, следить за положением головки надо по высоте и по треку. Просто тот факт что изменяется положение луча на боковой поверхности трека не вносит большого (лучше сказать принцип считывания минимизирует) вклада в полезный сигнал.
Меня беспокоит тот факт, что как я выше отметил нужна острая фокусировка (6 микрон) эта величина должна лежать в основе синтеза оптической системы. Проблема в том , что размер сфокусированного пятна = (длина волны)* (фокусное расстояние линзы)/(диаметр апретуры = диаметру падающего на линзу пучка). Если это так, то смотрите получается пятно на треке имеет размер примерно 10 волн. Следовательно отношение диаметра линзы к фокусному расстоянию 10:1. при миллиметре фокуса диаметр=10мм Это много. Если эти соображения верны, то построения нашего "pick-up"а долно базироваться на головке от CD привода. Это именно тот путь которым пошли авторы японцы. Это "прямое " решение и потому технически сложное.
С другой стороны есть патент US3992593 в котором вроде автор обходится более технически простой но более идейно изощренной системой. Я сейчас в свободное время изучаю этот способ.
Фотодиод по ссылке неплох , единственно если он изображен в масштабе великовато ( субъективно) расстояние между сегментами, и еще прикиньте у него емкость 60 пик. Если сигнал слабый то скажем при сопротивлении 1 Мом получаем RC= 6*10е-5 на пределе. А смещение ( для уменьшения емкости) на него подавать нельзя! Правда 142 тоже в этом плане надо посчитать , но его можно смещать.
Надо бы посмотреть еще раз на опыте что дает фокусировка какую диффракционную картину и тогда уточнять ТЗ по оптической системе.

 

Я постараюсь на днях собрать свою разобранную установку. Обнаружил в разобраном сегодня пикапе под выходной линзой еще одну, но более длиннофокусную. Читал здесь на форуме о таких линзах но до полной разборки пикапа еще не доходило. Вот эта вторая линза как раз то что нужно - она и легкая и длиннофокусная. На ее основе можно попробовать сделать эл. магнитную подвеску для фокусировки.

 

Проверьте ее на астигматизм!!

 

Я бы с удовольствием, но не знаю как это правильно сделать.