3. МАГНИТНЫЕ ГОЛОВКИ

В зависимости от назначения различают записывающие, воспроизводящие и стирающие магнитные головки. Магнитные головки являются электромагнитными преобразователями. Записывающая головка преобразует электрические колебания тока в колебания магнитного

 

 

поля, головка воспроизведения осуществляет обратное преобразование. В стирающей головке электрическая энергия преобразуется в стирающее магнитное поле. Кроме головок, предназначенных для выполнения одной функции (запись, воспроизведение или стирание), применяют универсальные или комбинированные головки. Универсальные головки могут последовательно осуществлять несколько функций, например, запись и воспроизведение или запись и стирание. Комбинированные головки могут одновременно выполнять функцию двух головок. По количеству одновременно образуемых дорожек записи различают однодорожечные головки и многодорожечные блоки головок. Блоки содержат соответствующее количество одиночных головок, объединенных в одном корпусе. В соответствии с ГОСТ 2.741—68 принято такое обозначение головок, при котором показывается только символическое обозначение магнитопровода.

Устройство магнитных головок (рис. 118, а). Основой головки является сердечник 1, на котором размещается каркас с обмотками 2. Часть поверхности сердечника, называемая рабочей 3, соприкасающаяся с носителем магнитной ленты 4, тщательно полируется. В головке записи сердечник разомкнут в двух местах, благодаря чему образуется рабочий 5 и дополнительный 6 зазоры. Мимо рабочего зазора движется магнитная лента. Рабочий зазор обеспечивает магнитную связь головки с магнитной лентой 4. Ширина зазоров определяется толщиной вставляемых калиброванных прокладок. В сердечниках всех типов головок применяют магнитомягкие материалы из сплавов марок 79НМ, 50НХС, 80НХС или ферриты, характеризующиеся большой магнитной проницаемостью (табл. 14). Если требования к долговечности головок повышенные, применяют железоалюминиевый сплав (16ЮХ).

 

Магнитная головка обладает комплексным электрическим сопротивле­нием. Оно определяется активным сопротивлением потерь в сердечнике R1, активным сопротивлением потерь в сопротивлении обмотки R2, индуктивностью L и собственной емкостью обмотки С (рис. 118, б). Резонансные явления в головках в рабочем диапазоне частот чаще нежелательны, поэтому предпочитают использовать головки с небольшим числом витков и малой индуктивностью, позволяющими сместить резонансную частоту сопротивления головки за пределы рабочего диапазона частот. В транзистор­ных магнитофонах индуктивность записывающей головки стараются выбирать не более 20—30 мГн, так как при большей индуктивности требуется значительное напряжение высокочастотного подмагничивания, которое трудно обеспечить при низком питающем напряжении.

Универсальные головки в транзисторных магнитофонах имеют индуктивность L ≤ 0,1 Гн. Если индуктивность обмотки головки воспроизведения L ≈ 300 мГн, то головку подключают к транзисторному усилителю непосредственно, без трансформатора. При меньших значениях L коэффициент трансформации выбирают так, чтобы пересчитанная во вторичную, обмотку индуктивность не превышала 300 мГн. Это соответствует максимуму отношения сигнал/помеха [102].

В профессиональных аппаратах магнитной записи наиболее распространены головки, у которых сердечник для уменьшения потерь на перемагничивание склеен из большого числа тонких пластин магнитомягкого материала. В бытовых магнитофонах применяют головки, у которых сердечник собран из одной или нескольких пластин.

Ферритовые головки для звукозаписи по всем рабочим параметрам записи и воспроизведения не уступают металлическим, но имеют меньшие потери на перемагничивание, обусловленные вихревыми токами.

Головки с тороидальными сердечниками выпускают для студийных магнитофонов старых выпусков. Основные данные воспроизводящих (В-02, В-03), записывающих (3-02) и стирающих (С-02, С-04) тороидальных головок приведены в табл. 15 [42, 102]. В современных студийных магнитофонах применяют записывающие и воспроизводящие головки с сердечниками, показанными на рис. 118, г, в репортерских магнитофонах — малогабаритные головки (рис. 118, д).

 

Для многодорожной магнитной записи—воспроизведения головки объединяют в блоки. В этом случае они разделяются между собой электромагнитными экранами. Каждый блок головок стереофонического магнитофона состоит из двух головок. На рис. 118, е, ж показана конструкция блока головок, применяемого в студийном стереомагнитофоне. Цилиндрический корпус блока состоит из двух половин 1 и 2, соединенных между собой винтами 3. Каждая половина имеет пазы для полусердечников 4 с обмотками. Обмотки расположены симметрично.

Статическое поле тороидальной головки. При подключении головки записи к усилителю записи через ее обмотку проходит ток записи, величина которого соответствует записываемому сигналу. Ток вызывает в сердечнике появление переменного магнитного потока. В области рабочего зазора происходит выпучивание магнитных силовых линий и образуется магнитное поле записи, которое воздействует на магнитную ленту. Для головок с малыми рабочими зазорами и при сравнительно высоких скоростях движения магнитной ленты магнитное поле над рабочим зазором при прохождении каждого элемента записи (исключение может составлять запись коротких волн) не успевает существенно измениться и его можно рассматривать как постоянное во времени, т. е. статическое (рис. 119). При этом для упрощения расчетов предполагается, что головка имеет бесконечную длину рабочей поверхности (предположение основано на значительном различии между шириной рабочего зазора и длиной рабочей поверхности), а магнитная проницаемость сердечника равна бесконечности.

Для статического поля, образуемого рабочим зазором записывающей головки, можно сделать следующие выводы: силовые линии в рабочем зазоре перпендикулярны граням зазора и параллельны друг другу; по мере приближения к краю рабочего зазора силовые линии поля все более выпучиваются, образуя полезный поток рассеяния; на достаточном

 

отдалении от края зазора силовые линии нормальны рабочей поверхности головки; напряженность поля определяется плотностью силовых линий и уменьшается с удалением от рабочей поверхности.

На рис. 120, а показан график зависимости отношения модуля напряженности поля рассеяния H к напряженности поля внутри рабочего зазора H₀ от расстояния х вдоль рабочей поверхности. Поле рассеяния действует на элемент магнитной ленты, движущейся слева направо. Как видно из рисунка, поле концентрируется в районе рабочего зазора, а характер зависимости напряженности поля зависит от степени обработки граней рабочего зазора головки. При увеличении радиуса закругления ребра ρ быстро уменьшается значение напряженности поля на гранях зазора. По мере удаления от рабочей поверхности головки (а) кривая из двугорбой постепенно переходит в одногорбую (рис. 120, б). У реальных записывающих головок конфигурация поля в месте расположения рабочего слоя магнитной ленты имеет одногорбый характер.

Продольную Н_х и перпендикулярную Н_у составляющие поля (рис. 119) при y/δ ≥ 0,5 можно определить из следующих выражений [106]:

                         (9.6)

'

Графики продольной Н_х и перпендикулярной Ну составляющих поля головки показаны на рис. 121, а. При записи на магнитную ленту основное значение имеет продольная составляющая магнитного поля Н_х. Линии равных значений напряженности поля головки показаны на рис. 121, б.

Из выражений (9.6) следует, что

                                           (9 7)

Линии равных значений H_х/Н₀ проходят через ребро полюса (при у/δ =0, x/δ=±1).