Лазерный проигрыватель для виниловых пластинок

Такими подвесками управляет довольно сложная система, и нее много степеней свободы и за всеми надо следить! Подобные системы видел в разработках Massachuset Inst of Tech. У них в открытом доступе есть диссертации посвященные этой прецизике , над ними работала большая группа несколько лет. Стаью выкладывайте посмотрим.

+100500

Забавная хрень! Только вся эта штука придумана для увеличения диапазона движения или силы, а тут как известно выигрываете в одном , за счет другого.

Я тут повозился со сходной задачей, поверьте правильный выбор материала гибких подвесов очень влиияет на результат. Если полимер начнет во время работы плыть или нагреваться это будет очень неприятно. Но поскольку есть неоспоримые плюсы кто мешает пробовать?

Да эту конструкцию надо продумывать, так действительно сборка нужна точная.
У меня есть идея ( сумасшедшая) сделать из кремния! как тут http://www.flxsys.com/mems прецизионность обеспечивается дп микрон!!

 

Да, опасность плывучести пластика от нагрева или от нагрузки конечно есть. Но нам нужно просто перепробовать все доступные нам гибкие материалы пластика и составить окончательный вердикт. Сейчас постоянно появляются новые материалы поэтому шанс есть. Тем более, что в проигрывателе винила особых нагрузок на головку нет и нагрев тоже маловероятен.

Выкладывайте .

Ссылка на файл статьи была в конце предыдущего сообщения #759. Ну, пусть будет и здесь еще раз https://drive.google.com/file/d/0B8GHrrR9q2UPSmNtYmxlX2Npbk0/view?usp=sharing

 

Всем привет! За прошедший месяц по механике привода головки пришлось многое переосмыслить и полностью переработать. Как ни старался но все равно получился один большой сплошной компромисс. Основным требованием было желание иметь максимально свободный доступ ко всем оптическим деталям для их подстройки и регулировки. Для этого пришлось даже заказать в Китае самый маленький шаговый двигатель NEMA 8 высотой всего 20 мм.
В результате получился низкопрофильный линейный привод в своем роде не имеющий аналогов в мире . Всю конструкцию выложу несколько позже т.к. еще некоторые мелкие узлы не до конца решены, и будут дорабатываться по мере изготовления первых деталей. Нашел человека на нашем одесском заводе "Микрон", который согласился взяться за эту работу. Буквально сегодня ночью сбросил ему уже несколько первых чертежей. Параллельно нашел и владельца 3Д принтера и заказал ему из пластика ABS две мелких пробных детальки с несколькими характерными формами отверстий и выступов, включая профиль "ласточкин хвост", чтобы увидеть и понять возможности и ограничения этой технологии. Сегодня же и ему ушли на изготовление чертежи. Для листовых пружин подвески плавающей части головки решил попробовать материал нейлон. Попросил кусок такой нити у хозяина 3Д принтера - довольно неплохая гибкость и главное практически полное отсутствие "эффекта памяти" при умеренном изгибе. Читал, что нейлон имеет довольно большую гигроскопичность (до 3%), но надеюсь, что это особо не скажется на его пружинных свойствах. Во всяком случае других вариантов подобного пластика пока не видел. Смотрел еще интересный резиноподобный пластик, но у него есть эффект памяти. Продолжение следует.
Я смотрю недавно наша тема плавно перевалила за 50 тыс. просмотров, что является неплохим показателем популярности на этом ресурсе.
Что-то Optics куда-то пропал. Надеюсь у него все в порядке.

 

Я здесь слежу за темой

 

Ладно. Решил выложить в начально-неоконченном виде - основание с вращающейся платформой и закрепленной на ней длинной траверсой. Собственно говоря вот на этой траверсе и будут находится все основные узлы - шаговый двигатель с ходовым винтом, линейные направляющие с кареткой и закрепленной на ней платформой для всех оптических деталей, включая лазерный модуль и подвижную плавающую часть головки. Вся механика будет по высоте не более 20 мм (для прикидки - размеры торца траверсы 14 х 14 мм, ее длина около 300 мм). Чтобы исключить разные опасения - конец траверсы в рабочем положении должен через специальный кронштейн упираться на выступающий штырек диска пластинки для увеличения жесткости конструкции. Для этого предусмотрено, что вся траверса со всеми своими механизмами будет немного двигаться вверх/вниз, ну и соответственно поворачиваться на оси вала. В общем основании для этого вала предусмотрена бронзовая втулка. Т.е. исходно - траверса вне пластинки в парковочном положении (как на рисунке). В начале воспроизведения траверса вместе с основанием своего крепления приподнимается немного вверх, затем поворачивается в сторону пластинки до достижения ее центра и затем опускается вниз и упираяется на выступающий штырек оси диска пластинки своим кронштейном (еще не нарисован). Все перемещения пока будут вручную, а в будущем приделаем автоматику и привод от двигателей. Еще, как вариант, думал не делать движения траверсы вверх/вниз, все таки довольно сложная реализация этого в металле, а сделать какой-то упор-захват - чтобы траверса вертелась только на одной высоте, а доходя до штырька диска пластинки защелкивалась/фиксировалась/упиралась на этом штырьке с помощью какого-то механизма. Вот этот механизм пока еще не придумал. Может кто предложит свой вариант реализации этой задачи. Просьба ко всем, давать свои предложения, а то только один Optics за всех отдувается. Быстрее придумаем - быстрее будем слушать музыку . Как видно, на основании конструкции есть характерная угловая выборка - именно этим местом основание будет крепиться к заднему левому углу корпуса проигрывателя-донора "Электроника ЭП-017 стерео". Основание из дюралюминия на вид довольно массивное - микроны требуют . Траверса металлическая. В качестве материала - шток амортизатора автомобильной подвески диаметром 20 мм (хороший прочный металл и минимум обработки для получения квадратного сечения нужного размера), а главное их горы б/у лежат практически даром на любом СТО .

Optics, а что там с вашей идеей? Не получилось?

 

Идея сделать упругую подвеску на пружинах из кремния во всю используется в микромеханике, расчет не сложный. НО вот технология изготовления требует специального оборудования. У меня оно есть и в принципе я могу попросить людей ее сделать, для меня лично. НО сделать подвеску в одном экземпляре, мне кажется не совсем в русле темы, те никто из читающих не сможет себе это позволить. цена выйдет заоблачная!

 

А как насчет амплитуды изгиба кремниевых пружин, ломаться не будут? Все-таки некоторые пластинки могут быть довольно неровными. И еще вопрос - какая допустимая нагрузка в граммах на такие пружины? Пока не могу ничем порадовать - все люди, с кем начинал договариваться по изготовлению деталей механики и конструктивов для оптики соглашаются и потом где-то пропадают. Ну не понимаю я такого - если ты по каким-то причинам не можешь, то позвони и скажи об этом, чтобы не приходилось непонятно чего и сколько ждать. Сейчас ищу другие варианты. Уже есть некоторые чертежи.

 

Есть определенная величина примерно 1 ГПа - это напряжение при котором кремний с достаточно большой вероятностью ломается. При расчете усилий и амплитуд изгиба конструкция выбирается так чтобы напряжения в гибком элементе не превышали эту величину.
У меня есть один знакомый "кулибин " кустарь одиночка с мотором, можно показать ему какие-то узлы предложить изготовить. Правда будет не очень скоро, но если возьмется сделает качественно. Не знаю насколько это удобно - такая удаленная мастерская.
Да и самый больной вопрос, это переправка изделий в/на Украину.

 

Давайте попробуем пока на пластиковых "пружинах" а потом если что - воспользуемся услугами вашего кулибина, Optics. Думаю, что можно достаточно точно вырезать нужную листовую пружину и лазерной резкой из деталей контактной группы от каких-то больших реле. Потом есть проблема подбора нужной характеристики по жесткости пружины (также, кстати, как и в варианте с кремнием), и вот тут я не знаю как это рассчитывать. Разве что подбирать эмпирически + например, делать какие-то надрезы по длине или ширине пружины, чтобы можно было как-то регулировать ее жесткость обламывая или отгибая эти надрезы.

 

Нет нет.
Исходные данные для расчета, масса головки, резонансная частота, уровень демпфирования. Затем свойства материала, модуль Юнга, предел прочности, характеристика усталости материала. Выбор геометрии ( сажем круглый стержень, плоская пружина и тп) затем расчет конкретных размеров исходя из выше указанных параметров.

 

Сегодня наконец сделал на 3д принтере несколько маленьких пробников из пластика abs, чтобы понять предельные возможности этой технологии. В принципе для первого раза вполне приемлемо. Кое-где требуется снимать облой и подправлять небольшие подтеки. Мне важно было понять какие разбросы могут быть по размерам. Слева на фото подвижный держатель линзы, внутри отверстие диам. 6 мм и снизу видны контуры направляющей типа "ласточкин хвост", общая ширина детали для понимания - 10 мм. Это реальный окончательный размер, только конфигурацию чуть поправлю в нужных местах. Нужно было спичку приложить для масштаба, но поздно сообразил . Справа видно деталь прямоугольного основания с ответной частью направляющей с такой же конфигурацией "ласточкин хвост". Крепление "ласточкин хвост" получилось, ходит с небольшим люфтом и я знаю как это в дальнейшем учесть в размерах при рисовании окончательного варианта головки. Третья деталь ближе к нам - кольцо для фиксации линзы внутри отверстия. Получилось размыто - фото делал другим аппаратом, без режима макросъемки, поэтому видно все не очень. Если интересно потом пересниму в нормальном качестве. Пластик грязновато-белого цвета - видно не совсем хорошо была отрегулирована температура у сопла 3д принтера, но это не принципиально. Печатать будем в последствии черным цветом.
Забыл добавить, что уже есть подвижки с механикой. Есть уже несколько подрядчиков готовых делать детали. Прикину чтобы был качественный вариант и цена невысокая и отдам на конечное изготовление.

 

Я вижу на держателе линзы "гнездо", а на детали с ласточкиным хвостом отверстие. Это для осуществеления движения привода? Если так то, привод не соосен с направляющей возникает момент, может клинить движение держателя линзы.

 

Да, Optics, вы все правильно поняли и все верно подметили (как всегда ). Действительно, это отверстие для винта привода, и действительно, при несоосности привода может быть подклинивание. Делал все это не как окончательный вариант а больше с целью "пощупать" в реальности мелкие детали, вообще всю небольшую конструкцию, и понять - хватит ли жесткости направляющих при такой небольшой толщине материала, понять каких размеров винты приемлемы как с точки зрения доступности на рынке так и по удобству ими регулировки, понять как реальная ответная гайка станет на свое, отведенное для нее рисунком, место и т.д. и т.п. Просто одно дело рисовать на экране конструкцию как хочешь (можно профиль ласточкин хвост изобразить хоть общей шириной 1 мм, а вот как он будет себя вести в реальности при таких размерах?) а другое дело когда ограничения накладывает технология печати, материал, и другие нюансы. Теперь вижу, что прочность при таких размерах достаточная и можно даже еще все немного уменьшить без особого ущерба. Винт привода в конечном варианте сделаю соосно с направляющей. Поиграюсь еще с конструкцией привода в этой напечатанной модельке, может гравером выборки где-то проделаю под другие варианты крепежа гаек и т.д., если до этого дойдет. Продолжение следует.

 

OK
А подвигать в сборе эту конструкцию пытались , хорошо если с винтом! Если есть желание выкладывайте чертежи узлов перед изготовлением, чтобы можно было пообсуждать.

 

Сейчас засел доделать комплект полноценных чертежей механики, чтобы дать людям возможность начать делать все детали. Времени на это уходит много, с учетом общей загрузки на основной работе и текущих дел по дому. В целом по механике особых вопросов практически нет, если не считать только один узел. Я тут выложу конструкцию сразу в собранном виде и обсудим. После чертежей механики обсудим конструкцию деталей оптической части.
UPD:
Вот, какое-то время спустя, после многократных правок и подгонок размеров деталей и их конструктивного назначения, с учетом всевозможных компромиссов по их прочности на изгиб и другим характеристикам, нарисовал сборку механической части в Inventor и выкладываю в нескольких ракурсах. Не показаны все винты крепления и одна боковая стеночка в районе ходовых гаек. Нет также деталей оптической части. Это уже позже. Чтобы было понятно, в районе вот той выступающей передней части подвижной каретки направленной к центру пластинки и будет та самая пресловутая головка на плавающем подвесе, с линзами и лазерным модулем. Там же, в своеобразном длинном "корыте", будет размещаться длинная направляющая сделанная на 3д принтере по которой будет двигаться, с целью регулировки, держатель второй линзы, а также будет располагаться (ближе к заднему концу), и точно также двигаться, узел с PSD датчиками и линейным фотодатчиком трекинга - придется в ходе экспериментов выяснять нужное взаимное положение этих деталей (т.к. с точными расчетами у нас не сложилось, но примерные расстояния я определил). Сверху планируется разместить печатную плату управления и усилителей фотодатчиков. Чъерт побъери (с), это рисование занимает уйму времени, а надо же еще учесть чтобы все отверстия и плоскости всех деталек совпадали при сборке , да еще чтобы сюда же и задуманная оптическая схема тоже вписалась. Даже где-то миллиметр расхождения в каком-то месте уже не годится. По мере рисования деталей оптической схемы буду добавлять их в сборку. Если есть вопросы - отвечу.
Да, еще один пока не совсем понятный для меня момент - на самом конце траверсы виден вилообразный захват, который при повороте траверсы в рабочее положение должен входить с зацепление с осью проигрывателя. Он должен иметь какой-то механизм зацепления и одновременно упора, чтобы он упирался в эту ось как бы сверху и не давал таким образом прогибаться траверсе. Это позволит сохранять стабильность параметров картинки которая будет получаться при большом оптическом увеличении. Это та самая мера борьбы с микронами . Как реализовать этот механизм я пока не придумал. Как вариант, думал приспособить механизм рулевой машинки от радиоуправляемых моделей. Может будут предложения от кого-то из уважаемых участников. Прошу активнее помогать, а то нас еще ждет увлекательное обсуждение деталей оптической части устройства, когда я ее наконец полностью, или хотя бы основные узлы, нарисую

 

Так. Добавил в сборку головку с подвеской на предполагаемых плоских пружинах и + держатель датчиков PSD и линейного фотодатчика трекинга. Длину и толщину этих пружин не мешало бы как-то определить, а пока сделал такой эмпирический вариант. Обращаю внимание, что головка нарисована не полностью - в основном видно только ее "тело" и нет держателей линз и механизма их подстройки-перемещения (это еще нужно будет детально обсудить), а также некоторых других мелких деталей, включая лазерный модуль. Пружины сделаны по мотивам подвески головки привода CD . Отдельно выложил саму конструкцию держателя датчиков в двух видах. Сами датчики не показаны - видны только окна для их установки. Датчики будут припаяны к небольшим платам из фольгированного текстолита, а сами платы, в свою очередь, будут крепиться саморезами или винтами через показанные отверстия. На платах отверстия будут несколько бОльшего диаметра, чтобы подстраивать положение датчиков относительно луча. На платах же будут и предварительные усилители для PSD датчиков. Фотодатчик трекинга тоже будет на отдельной плате и там же будет микроконтроллер в мелком корпусе для тактирования и управления режимом работы этого датчика. Возможно этот микроконтроллер, если хватит его скорости работы, будет одновременно и оцифровывать сигнал с датчика трекинга и давать сигнал управления для работы двигателя системы трекинга - слежения за дорожкой (а заодно и выполнять общее позиционирование-перемещения каретки). Кстати, на днях уже пришел из Китая самый мелкий шд из серии NEMA - это NEMA 8.
Обращаю внимание, что датчики PSD и фотодатчик трекинга у меня разнесены и находятся в разных плоскостях выше-ниже, в отличие от того, что предлагал Optics (PSD в верхней части держателя, по бокам, фотодатчик трекинга в нижней его части сзади). Луч для этого будет делится дополнительным кубиком. Это решение конструктивно чуть сложнее, но позволяет уйти от проблемы небольшой мертвой зоны по центру датчика трекинга в варианте Optics-a из-за конечной толщины двух полупрозрачных стеклышек стоящих перед датчиком под углом 45 град. (эта проблема уже обсуждалась раньше). Узел с дополнительным делительным кубиком будет конструктивно совмещен с регулируемым держателем второй линзы - нарисую его чуть позже. Optics, помогите пока определиться с размерами и видом листовых пружин для головки, а то нужно уже заказывать раскрой листового дюралюминия основания каретки на чпу а размеры отверстий под крепления пружин пока только приблизительные. Можно конечно там просто тупо добавить какое-то кол-во дополнительных дырок в линию с каким-то шагом, а там уже будем играться и подбирать сами пружины исходя их этого.
UPD: добавил еще два вида сборки - сбоку и снизу, чтобы было понятнее положение пружин подвески. Предполагается, что они отливаются одним целым с креплениями из гибкого нейлона. К головке пружины крепятся через небольшой ласточкин хвост (предлагайте кто-то свой вариант крпления). Снизу в основании каретки рядом с головкой видно большой квадратный вырез - это место под каркас эл. магнитной катушки перемещения головки и там же на основании будет закреплено ярмо с самим магнитом. Каркас будет съемным - на головке видно еще один ласточкин хвост - удобно будет наматывать провод отклоняющей катушки.

 

Напомните, вы вроде решили на том ,что плоские пружины будет из пластика, или мы этот вариант отвергли?
Чтобы примерно хотя бы определить размер пружин надо знать вес головки и резонансную частоту подвеса. Либо усилия развиваемые магнитом.
Крепления пружин на трении в ласточкином хвосте, мне представляется недостаточно жестким. может просто садить на клей ( опять материал пружин) либо крепить винтами.

 

Да - я решил сначала попробовать для пружин доступный гибкий пластик (нейлон), а потом, по результатам, или останется этот вариант или будем подбирать что-то другое.
Вес головки для расчета пружин мы сможем окончательно определить, когда уже будет окончательно проработаны все узлы ее конструкции и она будет распечатана на принтере и взвешена в сборе со всеми ее деталями, включая все линзы, зеркальце, фотодатчик фокусировки с микросхемой предварительного усилителя, и лазерный модуль. Для этого тогда нужно уже плотно приниматься за ее конструкцию. Что касается используемого магнита - взял неодимовый магнит размерами ш.д.в. - 15х15х8 мм, а какое он развивает усилие я затрудняюсь ответить. Это как-то можно выяснить? А для того, чтобы не задерживать работу по механике я тогда просто добавлю в чертеж какое-то кол-во доп. отверстий на корпусе каретки, расположенных в линию, в месте предполагаемого крепления пружин, одни из которых мы в последствии и используем. Для усиления крепления пружин в каждом ласточкином хвосте думаю можно предусмотреть сквозное отверстие для стяжки этого пакета например мелким саморезом или винтом с гайкой м2 и меньше. Отдам окончательно чертежи на изготовление механики и сразу берусь за головку.

 

У меня была програмка в MathCad, рассчет силы действующей на фрагмент катушки с током в магнитном поле. Она правда сырая, в том смысле что посторонний пользователь может не разобраться в ней. Можно либо довести прогу до уровня либо использовать ваши данные для моего расчета. Входные данные - диаметр провода, количество витков расстояние от катушки до магнита, сила тока. На выходе сила. Есть примеры Maxwell Ansys , или COMSOL но там тоже с кондачка посчитать не удастся? надо вникать , а это занимает время.

 

Диаметр провода предположительно 0,25 мм (как минимум он у меня есть, ну и вполне подходящая, как по мне, для этого случая величина), расстояние от катушки до магнита примерно в среднем 1,5 мм по трем сторонам (четвертая идет + дополнительно через металлический сердечник магнитопровода толщиной где-то 1,5 мм), число витков - тут зависит от высоты каркаса и кол-ва слоев. При высоте магнита 8 мм какую высоту каркаса лучше взять? кол-во слоев намотки наверно не больше двух-трех. По силе тока - ну что-то в разумных пределах, думаю, что это не больше, скажем, 0,5 А.