Sistemas Mecánicos

Videograbadoras – Introducción a los movimientos mecánicos:
Sistemas MecánicosEstructura generalEn el sistema VHS, el dispositivo de carga se denomina "M", por la similitud que adquiere la posición de la cinta con la mencionada letra. En la figura se puede apreciar una vista general del sistema mecánico de transporte de cinta en una máquina VHS.



En las figuras anteriores se tienen dos vistas del sistema mecánico y de cada una, las partes a considerar son:
A. Carrete de suministro
B. Primer poste guía.
C. Rodillo del brazo de tensión.
D. Cabezal de borrado total.
E. Torre con rodillo de entrada.
F. Cilindro porta cabezales.
G. Torre con rodillo de salida.
H. Cabezal de audio y de control.
I. Rodillo de impedancia.
J. Poste guía
K. Eje del Capstan.
L. Rodillo de Presión.
M. Poste guía.
N. Motor del capstan.
O. Carrete de almacenamiento.
P. Porta carrete de suministro.
Q. Freno
R. Ajuste de tensión de cinta (resorte).
S. Correa de conducción del capstan.
T. Volante del capstan.
U. Embrague
V. Correa del plato de embargue.
W. Resorte de presión del embrague.
X. Rueda de avance rápido
Y. Porta carrete de almacenamiento.
Z. Finales de carrera en "V" de los postes de carga en "M"
Descripción de las partes antedichas siguiendo la dirección del movimiento de la cinta.Porta Carrete de suministro (P): esta estructura compleja se apoya o inserta en la parte interna del carrete de suministro del casete. La parte o pieza que ingresa dentro del casete tiene forma de estrella para una correcta transferencia mecánica debido a que debe mantener la tensión de cinta en la reproducción y arrastrar el carrete en el rebobinado.Frenos de los carretes (Q): Los frenos se aplican al final de cada función de transporte — Reproducción, Rebobinado, avance rápido, etc. —Primer Poste guía (B): es la primer pieza con que la cinta toma contacto después que sale del casete. Esparte de la tríada de componentes para la regulación de tensión de cinta.Rodillo del Brazo de tensión (C): esta parte trabaja con otros dos poste fijos y una banda de tensión que se tiende alrededor del porta carrete de suministro. Ajustando la tensión del resorte que se sujeta al brazo puede ser ajustado correctamente el esfuerzo de la cinta.Cabezal de borrado total (D): esta pieza es una bobina que se energiza con una tensión alterna (RF) que orienta en un mismo sentido todas las partículas magnéticas de la cinta. Actúa únicamente durante la grabación.Rodillo de Impedancia (I): ayuda a evitar las fluctuaciones o vibraciones del flujo de cinta, poniendo una carga sobre ella. Las máquinas mas nuevas, de baja altura no tienen este dispositivo.Torre de entrada con rodillo guía (E): estas torres guías viajan y cargan al cinta en la puesta en reproducción o grabación. Tienen el correspondiente ajuste para lograr la altura adecuada de entrada de cinta al cilindro.Finales de carrera en "V" de las torres de entrada y salida (Z): estas piezas se establecen en el extremo de las vías que permiten el desplazamiento de las torres de entrada y salida. Son diseñadas de forma tal que a la toma contacto con ellas es llevada a cabo en forma perfectamente vertical y las torres, quedan debidamente ajustadas en altura.Cilindro porta cabezales de video (F): esta es la pieza que lee y escribe el video en la cinta. La parte baja inmóvil, contiene un servo motor que hace girar el tambor superior con los cabezales de video. Al trabajar cerca de esta pieza hay que tomar las mayores precauciones posibles.Cabezal de audio y de control (H): en una única pieza se encuentran ambos cabezales. Trabajan de la misma manera que los cabezales de un grabador de audio normal de grabación longitudinal. En la parte inferior se registran los pulsos de control y en la parte superior la pista de audio monofónica. Eje del capstan (K): Este es el eje que al rotar mueve realmente la cinta y es accionado por un servo motor.Rodillo de presión (L): es un cilindro de goma que presiona la cinta contra el eje del capstan para la tracción.
El mecanismo de tensión de cinta:
Es necesario destacar que por carecer en el sistema de video de un prensa-cinta como ocurre en audio, se hace necesario implementar un sistema para mantener la cinta apoyada y ejerciendo cierta presión sobre el cilindro y evitar además las ondulaciones que malogran la grabación y reproducción de la cinta.
Esta consideración requiere hacer uso de un sistema mecánico de tensión de cinta que podemos observar en la figura.Apreciemos primeramente que la cinta proviene del carrete de suministro. De inmediato tendremos un rodillo motado sobre un brazo articulado (brazo de tensión) que será el encargado de sensar la tensión de cinta. Este es un sistema mecánico realimentado.Sobre el perímetro del porta carrete de suministro, actúa una cinta de freno dispuesta de manera tal que tiende a frenar el suministro de cinta si se encuentra demasiado floja y libera si se encuentra demasiado tensa, asegurando una tensión mecánica de la cinta casi constante.Veamos como actúa. Suponiendo que se afloja la cinta, esto hará que el rodillo se desplace hacia la izquierda, en consecuencia, también se mueve el brazo unido al lazo de frenado y como resultado tendremos una mayor tensión. Supongamos ahora, un aumento de la tensión; el rodillo se desplazará hacia la derecha y consecuentemente lo hará el brazo, aflojando el lazo de frenado. De esta manera podemos afirmar que toda tendencia a modificar la tensión de cinta será automáticamente compensada.
El mecanismo móvil:
El nombre justamente lo indica, es justo todo lo que se mueve, es la parte del mecanismo que se encarga de la carga del casete, la carga de la cinta, el brazo de tensión y los frenos. La CPU de la VCR se programa para controlar todos estos movimientos automáticamente. El usuario solo oprime una tecla como PLAY, REW, FAST FORWARD, REC, etc. … el resto se efectúa automáticamente.La mayoría de los problemas en el mecanismo móvil son mecánicos por naturaleza, no electrónicos. Las piezas que como las guías de rodillo que no cargan completamente la "M", los casetes no se expulsan, llave de función errática, frenos que no trabajan etc. … Un examen cuidadoso de los movimientos revelaran muchas veces cual es el movimiento correcto.El corazón del sistema es un engranaje de leva controlado por la CPU. La CPU sabe en que posición esta este engranaje, detectando los datos, por medio de la llave de funciones (sensor). Usando el motor de carga se ahce rotar el engranaje de leva a cualquier posición. El recorrido total es menos de un giro y es generalmente el engranaje mas grande de una VCR. Con el uso de acoplamientos este engranaje está conectado mecánicamente con las piezas que controla como los rodillos guías, los frenos, etc. …La posición de reposo o descanso es justamente la que tiene el mecanismo cuando la máquina está apagada.

Los mecanismos móviles varían uno de otro, de acuerdo con la marca y modelo, pero todos tienen los mismos componentes básicos.Cuando presionamos PLAY, el engranaje rota hasta un 90 %. Mientras comienza a rotar empuja o tira a través de acoplamientos y actúa sobre varias piezas. Libera el freno del carrete de suministro, los rodillos guías sacan la cinta y la enhebran alrededor del tambor. Cuando el engranaje llega al 90 % los rodillos guías están completamente sujetos en los finales de carrera en "V". Hay también puntos durante este viaje, donde el interruptor de modo indica a la CPU que ponga en funcionamiento los servo motores del cilindro y capstan. Estamos en modo reproducción, por lo tanto al finalizar el movimiento debe haber una imagen observable en la pantalla del TV. Cuando presionamos STOP todo se deshace y el movimiento se efectúa en el orden inverso, regresando la leva a la posición de descanso, al 20 % de la punta de rotación. Ocurre exactamente lo mismo si presionamos expulsar.Supongamos ahora que se desea rebobinar la cinta. Tan pronto como se oprime la tecla REW la leva principal rota hacia la posición correspondiente, que está en un 5% de la punta de rotación. La CPU reconoce la posición mediante la información que le envía la llave de modo. Los frenos se liberan, no hay cambios en los rodillos guías y la unidad de procesamiento pone en funcionamiento el motor. Todos los movimientos del mecanismo actúan sobre el brazo de tensión.Durante el rebobinado o el avance rápido, el embrague es bloqueado para lograr un mayor par de tracción necesario para los movimientos.En estos breves párrafos, se han descrito básicamente las operaciones mecánicas de una VCR.

Los rodillos guías de entrada y salida:
Entramos ahora en una parte de vital importancia, la entrada y salida del cilindro. En la entrada y salida encontramos las torres que efectúan la carga de la cinta y que permiten además el ajuste del correcto ángulo de entrada y salida respectivamente de la cinta.El primer rodillo se debe ajustar de manera al que el cabezal tome contacto con la cinta inmediatamente arriba de la pista de control. El segundo rodillo, se ajusta de tal forma que la cinta abandone o despegue de la cinta justo antes de la pista de audio. Esto permitirá observar una imagen inobjetable. Estos ajustes se pueden efectuar con la ayuda de un osciloscopio, observando la señal de RF modulada en frecuencia.
En las siguientes gráficas encontremos el comportamiento incorrecto, es decir, cuando la cinta no entra o sale con el ángulo adecuado. La primera nos muestra el ingreso con un ángulo correcto pero no así la salida; el defecto que se presenta en la pantalla del televisor es una lluvia en la parte inferior de la imagen.
La próxima mostrará el caso inverso, vale decir ángulo de entrada incorrecto y ángulo de salida correcto. El defecto se presentará ahora en la parte superior de la pantalla.
En todos los casos, junto a la imagen del desajuste mecánico se puede ver la imagen del osciloscopio para la señal de FM y una representación del defecto correspondiente observable en la pantalla del televisor.
Detalles del cilindro:
En la figura podemos ver la estructura del inte-rior del cilindro, algo simplificada para facilitar su comprensión.
El cilindro está construido de un aluminio, algo especial para conferirle mayor resistencia al desgaste; además, cuidadosamente purificado, especialmente se trata de eliminar los residuos de silicio, material que deteriora notablemente la cinta.El cilindro como ya se ha mencionado tiene dos partes, una fija y otra móvil. Los cabezales están montados sobre la parte móvil y emergen del cilindro a través de unas pequeñas ranuras.En la parte superior del cilindro podemos ver una escobilla con apoyo en la parte móvil del cilindro, el objeto de esta escobilla es evitar que el cilindro se cargue estáticamente, carga que empeoraría la relación señal ruido.Otro detalle lo constituyen los transformadores rotativos, que permiten vincular la parte móvil con la estacionaria. Estos son de fundamental importancia debido a que no es posible el uso de ningún tipo de escobilla, puesto que producirían ruido. La interpretación del funcionamiento de los transformadores rotativos es muy sencilla. El flujo originado abarca siempre los dos arrollamientos y no tiene importancia que uno de los bobinados esté girando, teniendo como centro, el punto de donde imaginariamente partirían la líneas de fuera del campo en forma radial. El flujo tanto en la grabación como en la reproducción abarca ambos arrollamientos — primario y secundario — resultando por lo tanto las fuerza electromotrices originadas (tensiones), proporcionales al número de espiras de cada uno.
Tipos de cabezales de video:
Sistema básico. Este sistema tiene dos cabezales montados en el cilindro, ubicados a 180º, es decir diametralmente opuestos. La rutina de conmutación que aplica el circuito integrado amplificador del cabezal, permite que poco después que el cabezal toma contacto con la cinta, éste se ubique y desplace sobre la pista correcta. Luego de medio giro se debe conseguir que el segundo cabezal tome contacto y lea la pista apropiada, incluso, si la cinta fue registrada por otra máquina.Siendo el diámetro del cilindro de 60 [mm] y mientras el cabezal rota medio giro, se desarrolla sobre la cinta una pista cuya longitud es de 10 [cm] aproximadamente. El espaciado entre estas pistas registradas es dependiente de la velocidad de desplazamiento longitudinal. En las velocidades reducidas, no hay espacio entre pistas grabadas. La calidad de la pista se comprueba cuando la señal de video se escoge mientras se rechaza el ruido; mas técnicamente, cuando aumenta la relación señal ruido (medida electrónica que relaciona el nivel de señal respecto del ruido de fondo captado por el cabezal).Sistema mejorado. Este sistema cuenta con cuatro cabezales, los cuatro no funcionan al mismo tiempo, dos de ellos se usan para la velocidad mayor (menor duración de cinta, 2 Hs en el sistema NTSC), mientras que los otros dos son usados para las velocidades mas reducidas (4 y 6 Hs de grabación).Este sistema también es capaz de reproducir imágenes detenidas con menor ruido. Además se mejora la reproducción en avance rápido y rebobinado.Cabezales para audio. Una buena manera de mejorar la respuesta en frecuencia del sistema de audio es incorporar cabezales adicionales en el cilindro a tal efecto. Estos cabezales tienen corte propio y son mas delgados. Esto quiere decir que hay cabezales de audio y video separados, con lo que tendremos pistas también separadas y no una combinación de pistas de audio y video. Los cabezales de audio utilizan el espacio entre pistas de video, esto viene a significar que solo es posible la grabación de audio HI-FI en la velocidad de menor duración.
La mayoría de las cintas comerciales, tienen ambos registros, el audio HI-FI estereo y el audio lineal monofónico. En caso de estar funcionando el sistema estereofónico y hay una falla, el VCR cambia automáticamente al sistema lineal.En el tambor porta cabezales, también se generan otras señales auxiliares. Estas señales se envían a los circuitos de control de velocidad de motores y posición de los cabezales; es decir la información necesaria para identificar el cabezal que ingresa a leer la cinta. En la próxima figura tenemos otra vista del cilindro en la que podemos ver una forma rudimentaria con la que se puede generar la señal denominada TACH o PG usada en las primeras máquinas videograbadoras.Esta sistema estaba basado en dos pequeños imanes que rotando en el mismo cilindro al enfrentar un sensor de efecto hall producían el pulso. En la actualidad estos imanes son reemplazados por pequeños orificios que al girar y pasar frente a un sensor magnético provocan una variación de reluctancia que da origen al pulso .
Reemplazo del cabezal de video¿Cómo saber si el cabezal esta bueno o malo? ¡No es fácil! Los cabezales de video sobresalen aproximadamente 0,0018 de pulgada – unos 46 [µm] (micrones) – fuera del tambor. Existe un costoso dispositivo de prueba que puede medir diferencias del orden de 1 [µm], es una herramienta que se monta sobre el cilindro, detectando los valores en micrones que excede el cabezal fuera del tambor; esta herramienta es automática, no requiere el uso de la manos. Con este instrumento se determina si el cabezal a sufrido un desgaste del orden de 10 [µm] este es el momento del reemplazo. A propósito, eso ocurre después de unas 5000 Hs de uso.La mayoría de los reparadores no poseen esa clase de herramienta, con el costo de la misma se podrían comprar unas 10 videograbadoras de primera línea.¿Qué ocurre en los cabezales cuando se gastan? Este punto es importante. El desgaste provoca una mayor abertura del entrehierro y esa situación reduce la respuesta en frecuencia, disminuyendo la amplitud de la tensión de FM leída desde la cinta. Esta limitación de amplitud produce que en algunos puntos la imagen se pierda, observando en la pantalla del televisor, algunos pequeños puntos blancos muy luminosos con forma de "cometas". Si la señal es registrada por ese cabezal el defecto se duplica, debido a que también se magnetizará la cinta con un bajo nivel; la interferencia en este caso se incrementa notablemente, casi desapareciendo la imagen.El desgaste y apertura del entrehierro producen un aumento de reluctancia en el circuito magnético y lógicamente una disminución del flujo según la ley de Hopkinson. Esta característica es la utilizada por algunos detectores electrónicos que pueden adquirirse en comercios del ramo. Este equipo no es de un costo elevado – unos 100 dólares – pero tampoco es común encontrarlo en un taller de reparaciones.Después de lo dicho debemos encontrar un método simple de detección o prueba de cabezales. usando una cinta de prueba, grabada con una imagen patrón de barras, analizaremos el comportamiento.Como condición previa es necesario efectuar una limpieza del cabezal aunque la limpieza debe efectuare periódicamente.
La falta de limpieza de los cabezales provoca un nivel de ruido en la imagen que generalmente hará que actúe el circuito de bloqueo de imagen en el televisor quedando un cuadro gris o azul con sonido.
El defecto ocurre repentinamente, no comenzó con un poco de nieve y fue progresando o empeorando con el uso.
El defecto ocurre con una película de alquiler. Probablemente algún usuario anterior tenga la máquina defectuosa y ha contaminado la cinta.
Para la limpieza del cabezal es conveniente usar un casete de los que se pueden adquirir en los comercios del ramo, que usan un líquido apropiado para humedecer la cinta de limpieza. Una forma mas casera, es usar un papel suave, no abrasivo, humedecido en alcohol preferentemente isopopílico que apoyado sobre al tambor y al hacerlo rotar manualmente limpiará los cabezales. De preferencia el cilindro no debe tocarse con las manos sino que debe hacerse uso de guantes de algodón para evitar depositar grasa sobre el mismo.Se debe determinar en que posición del carrete de suministro se produce mayor distorsión de la imagen o mayor ruido. El carrete de suministro es un elemento clave en la tensión de cinta y la tensión de cinta modifica el apoyo de ésta sobre el tambor.Manualmente, se prueba modificar la tensión, moviendo el brazo de tensión, doblándolo levemente mientras se observa la pantalla, si el cabezal es bueno, tendremos una imagen limpia de ruidos y no habrá modificaciones frente a las variaciones de tensión en cualquier posición de suministro de cinta.Si observando el cuadro, usted ve una línea horizontal oscura (negra) en la parte superior de la imagen, este defecto es provocado por los cabezales que debido a su desgaste han perdido su capacidad de rechazo a la lectura de campos cruzados y la línea que se observa es debida a los pulsos de sincronismo del otro cuadro.Determinado que se deben reemplazar los cabezales, se procederá a retirar el cilindro superior, para esto bastará con un destornillador tipo Philips un soldador de baja potencia y eventualmente un extractor. En la imagen encontrará una vista superior de un cabezal y el interior del cilindro cuando este fue retirado.
Algunos pasos importantes son:
no usar un la hoja de un destornillador para ejercer fuerza para retirar el cabezal, generalmente son fabricados con las separaciones apropiadas y simplemente se retiran con las manos.
limpiar el interior con un paño suave antes de colocar la nueva unidad y,
respetar las marcas o guías para la instalación, estas generalmente se encuentran en forma de triángulos llenos y vacíos como se indica en la figura.
Antes de soldar el nuevo cilindro cerciórese de que se encuentre completamente abajo y ajuste los tornillos, hágalo girar y observe el espacio entre la parte fija y la móvil, esta deberá permanecer constante.
Detalles del CapstanEn la figura tenemos también una versión simplificada de un motor y eje de capstan, pertenecientes a una máquina moderna, es decir, no existen correas entre el motor impulsor y el volante sujeto al eje del capstan, como sucedía en máquinas mas primitivas. En este caso el motor es directo y solidario al eje del capstan para el arrastre de cinta.

Es probable que exista alguna correa, pero ésta, se encuentra vinculada a los movimientos de avance rápido y retroceso de la cinta, como así también al almacenamiento de la cinta en el carrete de compensación. En este motor, se genera también la señal de realimentación para el circuito electrónico de control de velocidad del motor. Esta generación se efectúa sobre un devanado estacionario, que se encuentra enfrentado con una parte dentada del rotor del motor. El movimiento de estos dientes da origen a un flujo variable que induce una tensión alterna de frecuencia o período dependiente de la velocidad de rotación del motor. Las variaciones de frecuencia, son convertidas mediante un conversor — frecuencia-tensión — en una tensión que se utilizará posteriormente para el circuito de control.
Anexo:
ServosUn tema pendiente y de vital importancia es el tema de los servos de velocidad. Estos circuitos electrónicos son los encargados de gobernar los motores y sincronizar los movimientos mecánicos con la señal de televisión que se pretende grabar o reproducir.Estos circuitos son los encargados de efectuar el seguimiento de las pistas, es decir que cada cabezal lea la pista grabada por él; encargados de que los cabezales inicien la lectura al principio de cada pista, ni mas adelante ni mas atrás; encargados de efectuar una búsqueda rápida, etc. …Una máquina moderna cuenta habitualmente con tres tipos básicos de servos, a saber:
De cilindro.
De capstan.
De Reel.
Los dos primeros son servos totales, servos de precisión; este tipo de servo, constan de dos partes fundamentales un servo de velocidad y un servo de fase, eso se debe a la necesidad de una extrema precisión. El último no es de tanta importancia por lo que carece del control de fase. La aparición del tercer servo, se corresponde con que las máquinas actuales cuentan con tres motores de tracción, el de cilindro, el de capstan y el de los carretes. Los dos primeros son de tracción directa y el último generalmente es un motor de CC, común con escobillas que se acopla al mecanismo mediante correas. El tercer servo, en algunos casos entra en juego para la reproducción en cámara detenida y en la reproducción cuadro a cuadro. En una videograbadora hay otros motores, pero están afectados la carga y descarga, tanto del casete como de la cinta; el accionamiento de estos motores es directo sin servo de control. Esta tendencia se debe a que, en el diseño de las máquinas modernas, se esta dando prioridad a la reducción de los mecanismos y colocando por ende motores mas pequeños.Las técnicas actuales de servos son totalmente digitales usando circuitos del tipo DSP (Digital Signal Processor) incluso en algunos casos utilizando principios de lógica difusa (fuzzy logic). Por este motivo estos circuitos que son de elevada complejidad requieren un aparte en el tratamiento y no un estudio tan superficial. Este estudio quedará pendiente para un futuro trabajo, incluso, porque estos circuitos son aplicables también a otros tipos de accionamientos.