Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 2 (σελ. 84-85) – ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 2 (σελ. 84-85) – ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Θεωρία Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 2

Πλήρεις λύσεις και των δεκαεννέα ερωτήσεων του κεφαλαίου 2 — τα βασικά στοιχεία της μαγνητικής εγγραφής και ο βρόχος υστέρησης με την παραμένουσα μαγνήτιση και τη συνεκτική δύναμη, οι μαγνητικές κεφαλές και το διάκενο, η πόλωση εγγραφής με συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα, η διαγραφή, τα διαγράμματα εγγραφής και αναπαραγωγής, οι απώλειες και τα κυκλώματα ισοστάθμισης, οι κατηγορίες των μαγνητικών ταινιών και ο μηχανισμός κίνησης της ταινίας με τα φαινόμενα WOW και FLUTTER.

Ερώτηση 1 — Η παραμένουσα μαγνήτιση σιδηρομαγνητικού υλικού

Ερώτηση: ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 2: 1. Προσδιορίστε την έννοια της παραμένουσας μαγνήτισης ενός σιδηρομαγνητικού υλικού.

Απάντηση:

Ο ορισμός (σελ. 70): από τη καμπύλη του βρόχου παρατηρούμε ότι μετά την πρώτη μαγνήτιση του υλικού παραμένει μία μαγνήτιση Br που αντιστοιχεί σε μηδενική ένταση μαγνητικού πεδίου Η. Η τιμή Br ονομάζεται ''παραμένουσα μαγνήτιση'' ή ''παραμένουσα πυκνότητα μαγνητικής ροής''.

Το πλαίσιο — η μαγνητική υστέρηση (σελ. 70): σαν μαγνητική υστέρηση προσδιορίζεται το φαινόμενο εκείνο, όπου η μεταβολή της μαγνητικής επαγωγής Β υστερεί της μεταβολής της έντασης του μαγνητικού πεδίου Η. Η υστέρηση συμβολίζεται σε ένα διάγραμμα αξόνων Β,Η με μία κλειστή καμπύλη, που ονομάζεται βρόχος υστέρησης. Μέσω της καμπύλης αυτής χαρακτηρίζονται οι μαγνητικές ιδιότητες των διαφόρων υλικών.
```
            Β
            │      ┌───── Br  (παραμένουσα μαγνήτιση, για Η = 0)
            │    ╱ │
   ─────────┼───╱──┼───────► Η
         Hc │  ╱
            │ ╱
   (Hc = συνεκτική δύναμη: μηδενίζει το Br)
```
Η σημασία της για την εγγραφή (σελ. 69): κατά την εγγραφή τα ρινίσματα του σιδήρου προσανατολίζονται (πολώνονται) σύμφωνα με το υπάρχον μαγνητικό πεδίο — η παραμένουσα μαγνήτιση είναι ακριβώς αυτό που μένει στην ταινία και αποτελεί την αποθηκευμένη πληροφορία. Και για την αναπαραγωγή (σελ. 74): τα σήματα, που έχουν γραφτεί στη ταινία μπορούν να αναπαραχθούν σύμφωνα με τις μεταβολές της παραμένουσας μαγνητικής ροής. Με άλλα λόγια θα ήταν αδύνατη η αναπαραγωγή τους, αν είχαν εξαλειφθεί αυτού του είδους οι μεταβολές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Παραμένουσα μαγνήτιση ενός σιδηρομαγνητικού υλικού είναι η μαγνήτιση που παραμένει στο υλικό μετά την πρώτη μαγνήτισή του και η οποία αντιστοιχεί σε μηδενική ένταση του μαγνητικού πεδίου. Συμβολίζεται με Br και ονομάζεται επίσης παραμένουσα πυκνότητα μαγνητικής ροής. Προκύπτει από τον βρόχο υστέρησης, δηλαδή από την κλειστή καμπύλη σε διάγραμμα μαγνητικής επαγωγής και έντασης πεδίου, με την οποία χαρακτηρίζονται οι μαγνητικές ιδιότητες των υλικών. Μαγνητική υστέρηση είναι το φαινόμενο κατά το οποίο η μεταβολή της μαγνητικής επαγωγής υστερεί της μεταβολής της έντασης του μαγνητικού πεδίου. Η παραμένουσα μαγνήτιση έχει καθοριστική σημασία για τη μαγνητική εγγραφή, γιατί είναι ακριβώς αυτό που μένει αποθηκευμένο στην ταινία ως πληροφορία, αφού τα ρινίσματα του μαγνητικού υλικού διατηρούν τον προσανατολισμό που τους έδωσε το πεδίο της κεφαλής. Αντίστοιχα, η αναπαραγωγή στηρίζεται στις μεταβολές της παραμένουσας μαγνητικής ροής, και αν αυτές εξαλειφθούν, όπως συμβαίνει στη διαγραφή, η αναπαραγωγή γίνεται αδύνατη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 2 — Σε τι ένταση πεδίου αντιστοιχεί η Br

Ερώτηση: 2. Στην παραμένουσα μαγνήτιση Br ενός υλικού αντιστοιχεί: -μέγιστη ένταση του μαγνητικού πεδίου Η -μηδενική ένταση του μαγνητικού πεδίου Η -ενδιάμεση ένταση του μαγνητικού πεδίου Η. (υπογραμμίστε τη σωστή απάντηση)

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: μηδενική ένταση του μαγνητικού πεδίου Η.

Η τεκμηρίωση (σελ. 70): μετά την πρώτη μαγνήτιση του υλικού παραμένει μία μαγνήτιση Br που αντιστοιχεί σε μηδενική ένταση μαγνητικού πεδίου Η.
```
   Η → μέγιστο          →  Β → κορεσμός (μέγιστη μαγνήτιση)
   Η → μηδέν            →  Β = Br   ← ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΑ ΜΑΓΝΗΤΙΣΗ
   Η = −Hc (αντίθετο)   →  Β = 0    ← συνεκτική δύναμη / εξουδετέρωση
```
Η φυσική σημασία: όταν το ρεύμα εγγραφής μηδενιστεί, το πεδίο Η της κεφαλής μηδενίζεται, αλλά η ταινία δεν απομαγνητίζεται — κρατά τη μαγνήτιση Br. Ακριβώς σε αυτό στηρίζεται η μαγνητική εγγραφή. Η επόμενη έννοια του βρόχου (σελ. 70): για να εξουδετερωθεί η μαγνήτιση του υλικού πρέπει να εφαρμοσθεί μία αντίθετη μαγνητική δύναμη, η οποία προκαλείται από την ένταση πεδίου Hc και η οποία ονομάζεται ''συνεκτική δύναμη'' ή ''δύναμη εξουδετέρωσης''.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή απάντηση είναι η μηδενική ένταση του μαγνητικού πεδίου. Το βιβλίο αναφέρει ότι μετά την πρώτη μαγνήτιση του υλικού παραμένει μια μαγνήτιση Br που αντιστοιχεί σε μηδενική ένταση μαγνητικού πεδίου. Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι όταν το ρεύμα εγγραφής μηδενιστεί και μαζί του και το μαγνητικό πεδίο της κεφαλής, η ταινία δεν απομαγνητίζεται αλλά διατηρεί τη μαγνήτιση Br, και ακριβώς σε αυτό στηρίζεται η μαγνητική εγγραφή. Για να μηδενιστεί η μαγνήτιση του υλικού πρέπει να εφαρμοστεί αντίθετη μαγνητική δύναμη, η οποία προκαλείται από την ένταση πεδίου Hc και ονομάζεται συνεκτική δύναμη ή δύναμη εξουδετέρωσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Η δράση της συνεκτικής δύναμης Hc

Ερώτηση: 3. Η συνεκτική δύναμη Hc στο βρόγχο υστέρησης προκαλεί: -εξουδετέρωση της παραμένουσας μαγνήτισης του υλικού -αύξηση της παραμένουσας μαγνήτισης του υλικού -δεν επιδρά στην παραμένουσα μαγνήτιση του υλικού. (υπογραμμίστε τη σωστή απάντηση)

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: εξουδετέρωση της παραμένουσας μαγνήτισης του υλικού.

Η τεκμηρίωση (σελ. 70): για να εξουδετερωθεί η μαγνήτιση του υλικού πρέπει να εφαρμοσθεί μία αντίθετη μαγνητική δύναμη, η οποία προκαλείται από την ένταση πεδίου Hc και η οποία ονομάζεται ''συνεκτική δύναμη'' ή ''δύναμη εξουδετέρωσης''.

Μέγεθος του βρόχου	Τι εκφράζει
Br	η μαγνήτιση που μένει όταν Η = 0
Hc	η ένταση πεδίου που χρειάζεται για να μηδενιστεί το Br
επιφάνεια βρόχου	ωφέλιμη ενέργεια, που βελτιώνει το λόγο S/N… και την ένταση της αποθηκευμένης πληροφορίας

Πού εφαρμόζεται πρακτικά — στη διαγραφή: στη διαγραφή AC εφαρμόζεται μία εναλλασσόμενη συχνότητα περίπου 100ΚHz στην κεφαλή διαγραφής, η οποία αναπτύσσει ένα μαγνητικό πεδίο μεγαλύτερο από αυτό που αντιστοιχεί στον κορεσμό του μαγνητικού υλικού της ταινίας. Καθώς η ταινία απομακρύνεται από το διάκενο της κεφαλής, το μαγνητικό πεδίο AC ελαττώνεται, και οι βρόγχοι υστέρησης μικραίνουν έως ότου μηδενισθεί ο μόνιμος μαγνητισμός της ταινίας (σελ. 75) — δηλαδή ακριβώς η επαναλαμβανόμενη υπέρβαση της συνεκτικής δύναμης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή απάντηση είναι η εξουδετέρωση της παραμένουσας μαγνήτισης του υλικού. Το βιβλίο αναφέρει ότι για να εξουδετερωθεί η μαγνήτιση του υλικού πρέπει να εφαρμοστεί μια αντίθετη μαγνητική δύναμη, η οποία προκαλείται από την ένταση πεδίου Hc και ονομάζεται συνεκτική δύναμη ή δύναμη εξουδετέρωσης. Η συνεκτική δύναμη είναι επομένως η ένταση του αντίθετου πεδίου που απαιτείται για να μηδενιστεί η παραμένουσα μαγνήτιση. Πρακτική εφαρμογή αυτής της αρχής είναι η διαγραφή με εναλλασσόμενο ρεύμα, όπου στην κεφαλή διαγραφής εφαρμόζεται συχνότητα περίπου εκατό kilohertz που αναπτύσσει μαγνητικό πεδίο μεγαλύτερο από εκείνο του κορεσμού, και καθώς η ταινία απομακρύνεται από το διάκενο το πεδίο ελαττώνεται και οι βρόχοι υστέρησης μικραίνουν έως ότου μηδενιστεί ο μόνιμος μαγνητισμός της ταινίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 4 — Οι διαστάσεις του διάκενου και τα χαρακτηριστικά της κεφαλής

Ερώτηση: 4. Με ποια χαρακτηριστικά των κεφαλών έχουν σχέση οι διαστάσεις του διάκενου (GAP), μήκος και ύψος;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 71): το μήκος του διάκενου έχει σχέση με την απόκριση της κεφαλής στις υψηλές συχνότητες (μέχρι πόσο υψηλά μπορεί να γράψει). Το ύψος του διάκενου έχει σχέση με την ευαισθησία της κεφαλής δεδομένου ότι όταν το ύψος είναι μικρό, η μαγνητική αντίσταση θα είναι μεγάλη.

Διάσταση	Χαρακτηριστικό	Γιατί
μήκος d	απόκριση στις υψηλές συχνότητες	ισχύει d < λ min και λ = U/f — όσο μικρότερο το d, τόσο υψηλότερη η f max = U/(2d)
ύψος	ευαισθησία της κεφαλής	όταν το ύψος είναι μικρό, η μαγνητική αντίσταση θα είναι μεγάλη

Η προσθήκη για την εγγραφή (σελ. 71): για τη διαδικασία της εγγραφής το ύψος του διάκενου δεν παίζει μεγάλο ρόλο, διότι η εγγραφή γίνεται ακριβώς στα κάτω όρια αυτού. Τι είναι το διάκενο (σελ. 71): το πλέον κρίσιμο χαρακτηριστικό των κεφαλών είναι το διάκενο του ηλεκτρομαγνήτη μπροστά από το οποίο περνά η ταινία. Το διάκενο (GAP) έρχεται σε επαφή κάθετα με την κινούμενη ταινία και περιέχει υλικά υψηλής μαγνητικής αντίστασης, ώστε η μαγνητική ροή να είναι έντονη. Χαρακτηριστικά μήκη (σελ. 72): εγγραφής 0.025mm, αναπαραγωγής 0,009mm και διαγραφής 0,5mm.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι δύο διαστάσεις του διάκενου σχετίζονται με διαφορετικά χαρακτηριστικά της κεφαλής. Το μήκος του διάκενου έχει σχέση με την απόκριση της κεφαλής στις υψηλές συχνότητες, δηλαδή με το μέχρι πόσο υψηλά μπορεί να γράψει η κεφαλή. Αυτό προκύπτει από τη βασική σχέση ότι το μήκος του διάκενου πρέπει να είναι μικρότερο από το ελάχιστο μήκος κύματος της πληροφορίας, ενώ η μέγιστη συχνότητα δίνεται από τον λόγο της ταχύτητας της ταινίας προς το διπλάσιο του διάκενου, οπότε όσο μικρότερο είναι το μήκος του διάκενου τόσο υψηλότερες συχνότητες μπορούν να εγγραφούν και να αναπαραχθούν. Το ύψος του διάκενου έχει σχέση με την ευαισθησία της κεφαλής, δεδομένου ότι όταν το ύψος είναι μικρό η μαγνητική αντίσταση είναι μεγάλη. Σημειώνεται ότι για τη διαδικασία της εγγραφής το ύψος του διάκενου δεν παίζει μεγάλο ρόλο, διότι η εγγραφή γίνεται ακριβώς στα κάτω όριά του. Χαρακτηριστικά μήκη διάκενου είναι μηδέν κόμμα μηδέν είκοσι πέντε χιλιοστά για την εγγραφή, μηδέν κόμμα μηδέν μηδέν εννέα χιλιοστά για την αναπαραγωγή και μηδέν κόμμα πέντε χιλιοστά για τη διαγραφή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Πόλωση σε απόλυτα γραμμική χαρακτηριστική μαγνήτισης

Ερώτηση: 5. Αν η χαρακτηριστική μαγνήτισης που προέρχεται από το βρόγχο υστέρησης είναι απόλυτα γραμμική (υποθετικό υλικό) τότε: -επιβάλλεται πόλωση DC -επιβάλλεται πόλωση AC -δεν απαιτείται κανενός είδους πόλωση. (υπογραμμίστε τη σωστή απάντηση)

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: δεν απαιτείται κανενός είδους πόλωση.

Η τεκμηρίωση (σελ. 72): αν η χαρακτηριστική μαγνήτισης της ταινίας είναι γραμμική… το σήμα εγγράφεται ανάλογα με το παλμόρευμα. Γιατί χρειάζεται η πόλωση στην πράξη (σελ. 73): επειδή όμως στην πράξη η χαρακτηριστική μαγνήτισης προερχόμενη από το βρόγχο υστέρησης δεν είναι γραμμική… προκαλεί σοβαρή παραμόρφωση στο σήμα εγγραφής. Για να λυθεί το πρόβλημα της παραμόρφωσης του προς εγγραφή παλμορεύματος χρησιμοποιούνται οι δύο παρακάτω μέθοδοι.

Μέθοδος	Τι κάνει
Πόλωση D.C. (D.C. BIAS)	προστίθεται στο προς εγγραφή παλμόρευμα συνεχές ρεύμα, οπότε παράγεται μαγνητικό πεδίο ΗΒ… το οποίο μεταθέτει το παλμόρευμα εγγραφής στα γραμμικότερα μέρη της καμπύλης μαγνήτισης, ελαττώνοντας σημαντικά την παραμόρφωση (σελ. 73)
Πόλωση A.C. (A.C. BIAS)	δίδοντας αποτελέσματα, όπως θα ήταν με εγγραφή σε γραμμική χαρακτηριστική μαγνήτισης· βοηθά στο να χρησιμοποιούνται τα γραμμικά τμήματα της καμπύλης μαγνήτισης, που έχουν την ίδια κλίση (σελ. 74)

Μέθοδος

Τι κάνει

Πόλωση D.C. (D.C. BIAS)

προστίθεται στο προς εγγραφή παλμόρευμα συνεχές ρεύμα, οπότε παράγεται μαγνητικό πεδίο ΗΒ… το οποίο μεταθέτει το παλμόρευμα εγγραφής στα γραμμικότερα μέρη της καμπύλης μαγνήτισης, ελαττώνοντας σημαντικά την παραμόρφωση (σελ. 73)

Πόλωση A.C. (A.C. BIAS)

δίδοντας αποτελέσματα, όπως θα ήταν με εγγραφή σε γραμμική χαρακτηριστική μαγνήτισης· βοηθά στο να χρησιμοποιούνται τα γραμμικά τμήματα της καμπύλης μαγνήτισης, που έχουν την ίδια κλίση (σελ. 74)

Το συμπέρασμα: και οι δύο μέθοδοι πόλωσης υπάρχουν μόνο και μόνο για να αντισταθμίσουν τη μη γραμμικότητα της χαρακτηριστικής. Σε ένα υποθετικό υλικό με απόλυτα γραμμική χαρακτηριστική, το σήμα εγγράφεται πιστά όπως είναι, άρα καμία πόλωση δεν απαιτείται. Η υπεροχή της A.C. (σελ. 74): η πόλωση A.C. πλεονεκτεί έναντι της D.C. διότι έχει ευρύτερη δυναμική περιοχή, λιγότερο θόρυβο, μικρότερη παραμόρφωση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή απάντηση είναι ότι δεν απαιτείται κανενός είδους πόλωση. Το βιβλίο αναφέρει ότι αν η χαρακτηριστική μαγνήτισης της ταινίας είναι γραμμική, το σήμα εγγράφεται ανάλογα με το παλμόρευμα. Επειδή όμως στην πράξη η χαρακτηριστική μαγνήτισης, που προέρχεται από τον βρόχο υστέρησης, δεν είναι γραμμική, προκαλείται σοβαρή παραμόρφωση στο σήμα εγγραφής, και για να λυθεί αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιούνται οι δύο μέθοδοι πόλωσης. Η πόλωση συνεχούς ρεύματος προσθέτει στο παλμόρευμα εγγραφής συνεχές ρεύμα, το οποίο μεταθέτει την εγγραφή στα γραμμικότερα μέρη της καμπύλης μαγνήτισης, ενώ η πόλωση εναλλασσόμενου ρεύματος δίνει αποτελέσματα όπως θα ήταν με εγγραφή σε γραμμική χαρακτηριστική, βοηθώντας να χρησιμοποιούνται τα γραμμικά τμήματα της καμπύλης με την ίδια κλίση. Επομένως και οι δύο μέθοδοι υπάρχουν αποκλειστικά για να αντισταθμίσουν τη μη γραμμικότητα, οπότε σε ένα υποθετικό υλικό με απόλυτα γραμμική χαρακτηριστική δεν θα χρειαζόταν καμία πόλωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 6 — Υπολογισμός ταχύτητας ταινίας για 15 kHz με διάκενο 0,009 mm

Ερώτηση: 6. Ποια θα είναι η ταχύτητα της ταινίας για την αναπαραγωγή σήματος μεγίστης συχνότητας 15 ΚHZ από κεφαλή με διάκενο d=0,009mm.

Απάντηση:

Η σχέση (σελ. 78): η σχέση που δίνει τη μέγιστη συχνότητα αναπαραγωγής fmax συναρτήσει της ταχύτητας της ταινίας U και του διάκενου d είναι: fmax = U / 2d και η ταχύτητα είναι: u = fmax · 2d.

Τα δεδομένα: f max = 15 kHz = 15.000 Hz· d = 0,009 mm.
```
   U = f max · 2d
     = 15.000 (1/s) · 2 · 0,009 mm
     = 15.000 · 0,018 mm/s
     = 270 mm/s
     = 27 cm/s
```
Απάντηση: U = 270 mm/s = 27 cm/s (περίπου 0,27 m/s).

Ο έλεγχος με το μήκος κύματος (σελ. 78): λ = U/f ⇒ λ = 270 mm/s ÷ 15.000 Hz = 0,018 mm, δηλαδή λ = 2d — ακριβώς η οριακή συνθήκη d = λ/2 για την οποία αναπτύσσεται τάση εξόδου (Ε = Ε max) (σελ. 72). Η συνέπεια (σελ. 77): για να έχουμε τάση εξόδου Ε και στα πιο μικρά μήκη κύματος λmin (υψηλότερες συχνότητες fmax) θα πρέπει το διάκενο να είναι μικρότερο από το μήκος κύματος λ. Το d = 0,009 mm είναι ακριβώς το χαρακτηριστικό μήκος διάκενου κεφαλής αναπαραγωγής που δίνει το βιβλίο (σελ. 72).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Δίνονται μέγιστη συχνότητα δεκαπέντε kilohertz, δηλαδή δεκαπέντε χιλιάδες hertz, και μήκος διάκενου μηδέν κόμμα μηδέν μηδέν εννέα χιλιοστά. Η σχέση που συνδέει τη μέγιστη συχνότητα αναπαραγωγής με την ταχύτητα της ταινίας και το διάκενο είναι ότι η μέγιστη συχνότητα ισούται με την ταχύτητα διά το διπλάσιο του διάκενου, οπότε η ταχύτητα ισούται με τη μέγιστη συχνότητα επί το διπλάσιο του διάκενου. Αντικαθιστώντας, η ταχύτητα ισούται με δεκαπέντε χιλιάδες επί δύο επί μηδέν κόμμα μηδέν μηδέν εννέα χιλιοστά, δηλαδή δεκαπέντε χιλιάδες επί μηδέν κόμμα μηδέν δεκαοκτώ χιλιοστά, που δίνει διακόσια εβδομήντα χιλιοστά ανά δευτερόλεπτο, δηλαδή είκοσι επτά εκατοστά ανά δευτερόλεπτο ή περίπου μηδέν κόμμα είκοσι επτά μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Για έλεγχο, το μήκος κύματος ισούται με την ταχύτητα διά τη συχνότητα, δηλαδή μηδέν κόμμα μηδέν δεκαοκτώ χιλιοστά, που είναι ακριβώς το διπλάσιο του διάκενου, δηλαδή ισχύει η οριακή συνθήκη το διάκενο να είναι ίσο με το μισό του μήκους κύματος, για την οποία αναπτύσσεται μέγιστη τάση εξόδου. Σημειώνεται ότι η τιμή μηδέν κόμμα μηδέν μηδέν εννέα χιλιοστά είναι ακριβώς το χαρακτηριστικό μήκος διάκενου κεφαλής αναπαραγωγής που αναφέρει το βιβλίο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 7 — Πότε ενεργοποιείται η γεννήτρια AC πόλωσης

Ερώτηση: 7. Η γεννήτρια AC πόλωσης ενεργοποιείται κατά τη διάρκεια: -της εγγραφής -της αναπαραγωγής -εγγραφής και αναπαραγωγής. (υπογραμμίστε τη σωστή απάντηση)

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: της εγγραφής.

Η τεκμηρίωση (σελ. 79): η γεννήτρια των 100ΚHz, που είδαμε στην παράγραφο 2.1.5 και η οποία χρησίμευε σαν πόλωση AC στην εγγραφή, κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής τίθεται εκτός λειτουργίας. Ο ρόλος της στην εγγραφή (σελ. 76): στο σήμα εξόδου του ενισχυτή εγγραφής αναπτύσσεται και το ρεύμα υψηλής συχνότητας πόλωσης AC από τη γεννήτρια. Ο συνδυασμός του παλμορεύματος εγγραφής και της πόλωσης AC τροφοδοτεί την κεφαλή εγγραφής. Ταυτόχρονα η γεννήτρια 100ΚHz οδηγεί την πόλωση AC στην κεφαλή διαγραφής, η οποία διαγράφει την παλαιότερη εγγραφή.
```
ΕΓΓΡΑΦΗ:
  γεννήτρια 100 kHz ─┬─→ κεφαλή ΕΓΓΡΑΦΗΣ  (μαζί με το παλμόρευμα εγγραφής)
                     └─→ κεφαλή ΔΙΑΓΡΑΦΗΣ (σβήνει την παλιά εγγραφή)

ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ:
  γεννήτρια 100 kHz → ΕΚΤΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ
```
Η σειρά των κεφαλών (σελ. 76): έτσι κατά την εγγραφή, πρώτα πραγματοποιείται η διαγραφή παλαιότερης εγγραφής και ακολούθως εγγράφεται το νέο σήμα. Άρα στη δομή ενός μαγνητοφώνου αναμένουμε, η ταινία να περάσει πρώτα από την κεφαλή διαγραφής και στη συνέχεια από την κεφαλή εγγραφής. Γιατί δεν χρειάζεται στην αναπαραγωγή: στην αναπαραγωγή η κεφαλή δεν μαγνητίζει την ταινία αλλά δέχεται τη μαγνητική ροή της — δεν υπάρχει καμπύλη μαγνήτισης προς γραμμικοποίηση, ενώ ένα πεδίο 100 kHz θα έσβηνε την εγγραφή.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή απάντηση είναι κατά τη διάρκεια της εγγραφής. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι η γεννήτρια των εκατό kilohertz, η οποία χρησιμεύει ως πόλωση εναλλασσόμενου ρεύματος στην εγγραφή, κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής τίθεται εκτός λειτουργίας. Στην εγγραφή το ρεύμα υψηλής συχνότητας της γεννήτριας προστίθεται στο σήμα εξόδου του ενισχυτή εγγραφής και ο συνδυασμός παλμορεύματος και πόλωσης τροφοδοτεί την κεφαλή εγγραφής, ενώ ταυτόχρονα η ίδια γεννήτρια οδηγεί την πόλωση και στην κεφαλή διαγραφής, η οποία σβήνει την παλαιότερη εγγραφή. Γι' αυτό στη δομή ενός μαγνητοφώνου η ταινία περνά πρώτα από την κεφαλή διαγραφής και στη συνέχεια από την κεφαλή εγγραφής. Στην αναπαραγωγή η πόλωση δεν χρειάζεται, γιατί η κεφαλή δεν μαγνητίζει την ταινία αλλά δέχεται τη μαγνητική ροή της, ενώ ένα πεδίο εκατό kilohertz θα έσβηνε την εγγραφή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 8 — Οι κατηγορίες των μαγνητικών ταινιών

Ερώτηση: 8. Ποιες είναι οι κατηγορίες των ταινιών και ποια πλεονεκτεί έναντι των υπολοίπων;

Απάντηση:

Οι κατηγορίες (σελ. 80): οι μαγνητικές ταινίες διακρίνονται στις παρακάτω κατηγορίες ανάλογα με το υλικό των ρινισμάτων της μαγνητικής επίστρωσης:

Κατηγορία	Υλικό επίστρωσης
Απλή ταινία (Normal Τape)	ρινίσματα οξειδίων του σιδήρου Fe2o3 σε μία μόνο στρώση
Ταινία σιδήρου-χρωμίου (Ferri-chrome Tape)	σε μίξη οξείδια σιδήρου και χρωμίου Fe2O3 + CrO2
Ταινία χρωμίου (Chrome Tape)	οξείδιο του χρωμίου, κυκλοφορούν και ταινίες με επίστρωση οξειδίων σιδήρου και κοβαλτίου
Ταινία μετάλλου (Metal Τape)	επίστρωση ρινισμάτων καθαρού μετάλλου ειδικής επεξεργασίας

Ποια πλεονεκτεί (σελ. 80): οι ταινίες μετάλλου χρησιμοποιούν επίστρωση ρινισμάτων καθαρού μετάλλου ειδικής επεξεργασίας και πλεονεκτούν έναντι των υπολοίπων.

Η δομή κάθε ταινίας (σελ. 80): οι ταινίες που χρησιμοποιούνται για την εγγραφή και την αναπαραγωγή αποτελούνται από πλαστική βάση πάνω στην οποία υπάρχει επίστρωση ρινισμάτων μαγνητικού υλικού. Η πλαστική βάση συνήθως είναι από πολυβινοχλωρίδια ή σελλουλόζη και έχει πάχος 0,03mm. Μετά την αποξήρανση το πάχος της μαγνητικής επίστρωσης είναι 0,06mm έως 0,015mm.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι μαγνητικές ταινίες διακρίνονται σε τέσσερις κατηγορίες, ανάλογα με το υλικό των ρινισμάτων της μαγνητικής επίστρωσης. Η απλή ταινία, γνωστή ως normal tape, χρησιμοποιεί ως μαγνητική επίστρωση ρινίσματα οξειδίων του σιδήρου σε μία μόνο στρώση. Η ταινία σιδήρου χρωμίου, γνωστή ως ferri chrome, χρησιμοποιεί σε μίξη οξείδια σιδήρου και χρωμίου. Η ταινία χρωμίου χρησιμοποιεί οξείδιο του χρωμίου, ενώ κυκλοφορούν και ταινίες με επίστρωση οξειδίων σιδήρου και κοβαλτίου. Η ταινία μετάλλου χρησιμοποιεί επίστρωση ρινισμάτων καθαρού μετάλλου ειδικής επεξεργασίας και πλεονεκτεί έναντι των υπολοίπων. Κάθε ταινία αποτελείται από πλαστική βάση, συνήθως από πολυβινυλοχλωρίδιο ή κυτταρίνη με πάχος τρία εκατοστά του χιλιοστού, πάνω στην οποία επιστρώνεται το μαγνητικό υλικό, το οποίο μετά την αποξήρανση έχει πάχος από μηδέν κόμμα μηδέν δεκαπέντε έως μηδέν κόμμα μηδέν εξήντα χιλιοστά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 9 — Ποιος εξασφαλίζει τη σταθερή έλξη της ταινίας

Ερώτηση: 9. Τη σταθερή έλξη της ταινίας εξασφαλίζει: -ο τροχός αδράνειας (Idler) -ο τροχός παροχής ταινίας (Supply Reel) -ο τροχός έλξης (Capstan) -ο τροχός έλξης μαζί με τον τροχό πίεσης (Capstan + Pressure Roller) (υπογραμμίστε τη σωστή απάντηση)

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: ο τροχός έλξης μαζί με τον τροχό πίεσης (Capstan + Pressure Roller).

Η τεκμηρίωση (σελ. 82): ο τροχός έλξης (CAPSTAN) μαζί με τον τροχό πίεσης (PRESSURE ROLLER) εξασφαλίζουν τη σταθερή έλξη της ταινίας. Ο τροχός έλξης παίρνει κίνηση από τον κινητήρα και με την ενεργοποίηση του PLAY μπαίνει σε επαφή με αυτόν και ο τροχός πίεσης. Μεταξύ τους βρίσκεται η ταινία.
```
        ┌──────────┐
        │ CAPSTAN  │ ← κίνηση από τον κινητήρα
        └────┬─────┘
     ταινία ═╪═════════════►
        ┌────┴─────┐
        │ PRESSURE │ ← πιέζει την ταινία στον capstan μόλις πατηθεί PLAY
        │  ROLLER  │
        └──────────┘
```
Γιατί απορρίπτονται οι άλλες επιλογές: Τροχός αδράνειας (Idler) (σελ. 82): με τον τροχό αδράνειας σταθεροποιείται η ταχύτητα της ταινίας. Ο τροχός αδράνειας έχει μεγάλη μάζα και παίρνει κίνηση από τον κινητήρα μέσω ενός ιμάντα — σταθεροποιεί την ταχύτητα, δεν έλκει την ταινία. Τροχός παροχής ταινίας (Supply Reel) — απλώς παρέχει την ταινία (σελ. 81). Τροχός έλξης μόνος του — χωρίς τον τροχό πίεσης δεν υπάρχει η απαραίτητη τριβή· η ταινία πρέπει να σφίγγεται ανάμεσα στους δύο. Η κρισιμότητα (σελ. 82): μία από τις πλέον βασικές απαιτήσεις του μηχανισμού κίνησης της ταινίας είναι η σταθερή της ταχύτητα. Ακόμη και μία μικρή μεταβολή στη ταχύτητα κίνησης της ταινίας είναι δυνατόν να οδηγήσει σε μία μεγάλη παραμόρφωση του σήματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή απάντηση είναι ο τροχός έλξης μαζί με τον τροχό πίεσης. Το βιβλίο αναφέρει ότι ο τροχός έλξης, ο capstan, μαζί με τον τροχό πίεσης, το pressure roller, εξασφαλίζουν τη σταθερή έλξη της ταινίας. Ο τροχός έλξης παίρνει κίνηση από τον κινητήρα και με την ενεργοποίηση του play μπαίνει σε επαφή μαζί του και ο τροχός πίεσης, ενώ ανάμεσά τους βρίσκεται η ταινία, η οποία έτσι σφίγγεται και έλκεται με σταθερή ταχύτητα. Ο τροχός αδράνειας δεν έλκει την ταινία αλλά σταθεροποιεί την ταχύτητά της, καθώς έχει μεγάλη μάζα και παίρνει κίνηση από τον κινητήρα μέσω ιμάντα, εξουδετερώνοντας τις μεταβολές της ταχύτητας του κινητήρα. Ο τροχός παροχής ταινίας απλώς παρέχει την ταινία, ενώ ο τροχός έλξης μόνος του δεν επαρκεί, γιατί χωρίς τον τροχό πίεσης δεν αναπτύσσεται η απαραίτητη τριβή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 10 — Οι έννοιες WOW και FLUTTER

Ερώτηση: 10. Προσδιορίστε την έννοια των WOW και FLUTTER.

Απάντηση:

Το πλαίσιο (σελ. 82): μία από τις πλέον βασικές απαιτήσεις του μηχανισμού κίνησης της ταινίας είναι η σταθερή της ταχύτητα. Ακόμη και μία μικρή μεταβολή στη ταχύτητα κίνησης της ταινίας είναι δυνατόν να οδηγήσει σε μία μεγάλη παραμόρφωση του σήματος. Αυτές οι μεταβολές της ταχύτητας της ταινίας καλούνται WOW & FLUTTER.

Όρος	Ορισμός (σελ. 82)
WOW	είναι η μεταβολή, που οφείλεται στην ανομοιομορφία του συστήματος κίνησης της ταινίας
FLUTTER	είναι η μεταβολή ταχύτητας, που οφείλεται στην ανομοιομορφία της δύναμης, που ασκείται στην ταινία κατά την κίνησή της

Πώς δίνεται (σελ. 82): το WOW & FLUTTER αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό των μαγνητοφώνων και δίνεται από τους κατασκευαστές τους σε ποσοστό %.

Γιατί ενοχλεί ακουστικά: αφού λ = U/f, μεταβολή της ταχύτητας U σημαίνει μεταβολή της αναπαραγόμενης συχνότητας, δηλαδή αλλοίωση του ύψους του ήχου — ακούγεται ως «κυμάτισμα» ή «τρέμουλο» της μουσικής. Πώς περιορίζεται (σελ. 82): με τον τροχό αδράνειας σταθεροποιείται η ταχύτητα της ταινίας. Ο τροχός αδράνειας έχει μεγάλη μάζα… Έτσι οι μεταβολές της ταχύτητας του κινητήρα εξουδετερώνονται λόγω αδράνειας του τροχού IDLER. Και σχετική αναφορά (σελ. 44): το σύστημα Dolby S εξασφαλίζει τη χαμηλότερη στάθμη θορύβου Wow και Flutter.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα WOW και FLUTTER είναι οι μεταβολές της ταχύτητας της ταινίας. Το βιβλίο τονίζει ότι μία από τις βασικότερες απαιτήσεις του μηχανισμού κίνησης είναι η σταθερή ταχύτητα, γιατί ακόμη και μικρή μεταβολή μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη παραμόρφωση του σήματος. Ειδικότερα, WOW είναι η μεταβολή που οφείλεται στην ανομοιομορφία του συστήματος κίνησης της ταινίας, ενώ FLUTTER είναι η μεταβολή ταχύτητας που οφείλεται στην ανομοιομορφία της δύναμης που ασκείται στην ταινία κατά την κίνησή της. Το WOW και FLUTTER αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό των μαγνητοφώνων και δίνεται από τους κατασκευαστές σε ποσοστό επί τοις εκατό. Ακουστικά γίνεται αντιληπτό ως κυμάτισμα ή τρέμουλο του ήχου, αφού το μήκος κύματος ισούται με την ταχύτητα διά τη συχνότητα και επομένως κάθε μεταβολή της ταχύτητας μεταβάλλει την αναπαραγόμενη συχνότητα, δηλαδή το ύψος του ήχου. Ο περιορισμός τους επιτυγχάνεται κυρίως με τον τροχό αδράνειας, ο οποίος λόγω της μεγάλης μάζας του εξουδετερώνει τις μεταβολές της ταχύτητας του κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 11 — Έμφαση της ισοστάθμισης κατά την εγγραφή

Ερώτηση: 11. Τα κυκλώματα ισοστάθμισης, κατά την εγγραφή δίνουν έμφαση στις χαμηλές συχνότητες; σωστό ή λάθος.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: Λάθος — δίνουν έμφαση στις υψηλές συχνότητες.

Η τεκμηρίωση (σελ. 79): για να περιορισθούν οι απώλειες εγγραφής και αναπαραγωγής αναπτύσσονται κυκλώματα ισοστάθμισης (εγγραφής και αναπαραγωγής). Στα κυκλώματα ισοστάθμισης κατά την εγγραφή η καμπύλη απόκρισης δίνει έμφαση στις υψηλές συχνότητες, ενώ τα κυκλώματα ενίσχυσης της τάσης αναπαραγωγής Ε θα έχουν τέτοια καμπύλη απόκρισης, ώστε το τελικό προϊόν να είναι ίδιο με το αρχικό σήμα παραγωγής.
```
ΕΓΓΡΑΦΗ:      έμφαση στις ΥΨΗΛΕΣ συχνότητες  (pre-emphasis)
                        ↓
            ταινία (εκεί χάνονται οι Υ.Σ.)
                        ↓
ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ:  αντίστροφη καμπύλη ώστε «το τελικό προϊόν
              να είναι ίδιο με το αρχικό σήμα»
```
Γιατί οι υψηλές: οι περισσότερες από τις απώλειες που απαριθμεί το βιβλίο πλήττουν τις υψηλές συχνότητες — απώλεια λόγω διαγραφής κατά την εγγραφή Υ.Σ., απώλεια από το πάχος της μαγνητικής επίστρωσης της ταινίας, απώλειες λόγω του μήκους d του διάκενου της κεφαλής (σελ. 79). Η ενίσχυσή τους πριν την εγγραφή τις αντισταθμίζει. Η ίδια λογική εφαρμόζεται και στα συστήματα Dolby (σελ. 43): πριν την εγγραφή της ταινίας το ηχητικό σήμα υφίσταται ενίσχυση των υψηλών συχνοτήτων (που έχουν χαμηλή στάθμη), ώστε ο λόγος ΣΗΜΑ/ΘΟΡΥΒΟΣ (S/N) να γίνει μεγάλος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η πρόταση είναι λάθος. Τα κυκλώματα ισοστάθμισης κατά την εγγραφή δεν δίνουν έμφαση στις χαμηλές αλλά στις υψηλές συχνότητες. Το βιβλίο αναφέρει ότι για να περιοριστούν οι απώλειες εγγραφής και αναπαραγωγής αναπτύσσονται κυκλώματα ισοστάθμισης, και ότι στα κυκλώματα ισοστάθμισης κατά την εγγραφή η καμπύλη απόκρισης δίνει έμφαση στις υψηλές συχνότητες, ενώ τα κυκλώματα ενίσχυσης της τάσης αναπαραγωγής έχουν τέτοια καμπύλη απόκρισης ώστε το τελικό προϊόν να είναι ίδιο με το αρχικό σήμα. Ο λόγος είναι ότι οι περισσότερες απώλειες πλήττουν τις υψηλές συχνότητες, όπως η απώλεια λόγω διαγραφής κατά την εγγραφή των υψηλών συχνοτήτων, η απώλεια από το πάχος της μαγνητικής επίστρωσης και η απώλεια λόγω του μήκους του διάκενου της κεφαλής. Την ίδια λογική ακολουθούν και τα συστήματα Dolby, όπου πριν την εγγραφή το σήμα υφίσταται ενίσχυση των υψηλών συχνοτήτων, ώστε ο λόγος σήματος προς θόρυβο να γίνει μεγάλος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 12 — Οι απώλειες κατά την εγγραφή και την αναπαραγωγή

Ερώτηση: 12. Ποιες είναι οι απώλειες που έχουν επίδραση στην ποιότητα του σήματος κατά την εγγραφή και αναπαραγωγή;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 79): τόσο κατά την εγγραφή όσο και κατά την αναπαραγωγή υπάρχουν απώλειες, που έχουν επίδραση στην ποιότητα του σήματος. Αυτές είναι:

#	Απώλεια
1	απώλεια λόγω διαγραφής κατά την εγγραφή Υ.Σ.
2	απώλεια από αλληλεπίδραση μαγνητισμένων περιοχών της ταινίας
3	απώλεια από το πάχος της μαγνητικής επίστρωσης της ταινίας
4	απώλειες δινορευμάτων του πυρήνα της κεφαλής
5	απώλειες λόγω κακής επαφής της ταινίας στην κεφαλή
6	απώλειες κλίσης του διάκενου της κεφαλής
7	απώλειες λόγω του μήκους d του διάκενου της κεφαλής

Η αντιμετώπιση (σελ. 79): για να περιορισθούν οι απώλειες εγγραφής και αναπαραγωγής αναπτύσσονται κυκλώματα ισοστάθμισης (εγγραφής και αναπαραγωγής) — με έμφαση στις υψηλές συχνότητες κατά την εγγραφή και αντίστροφη καμπύλη στην αναπαραγωγή.

Δύο σχετικές κατασκευαστικές επιλογές: Για τα δινορεύματα (σελ. 71-72): το υλικό του σιδηροπυρήνα δεν είναι συμπαγές αλλά συντίθεται από λεπτά ελάσματα μονωμένα μεταξύ τους για ελάττωση των απωλειών από τα δινορρεύματα FOUCAULT. Για το διάκενο (σελ. 77): d < λ min — αν d = λ τότε δεν αναπτύσσεται τάση εξ επαγωγής Ε.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τόσο κατά την εγγραφή όσο και κατά την αναπαραγωγή υπάρχουν επτά απώλειες που έχουν επίδραση στην ποιότητα του σήματος. Πρώτον, η απώλεια λόγω διαγραφής κατά την εγγραφή των υψηλών συχνοτήτων. Δεύτερον, η απώλεια από αλληλεπίδραση μαγνητισμένων περιοχών της ταινίας. Τρίτον, η απώλεια από το πάχος της μαγνητικής επίστρωσης της ταινίας. Τέταρτον, οι απώλειες δινορευμάτων του πυρήνα της κεφαλής. Πέμπτον, οι απώλειες λόγω κακής επαφής της ταινίας στην κεφαλή. Έκτον, οι απώλειες κλίσης του διάκενου της κεφαλής. Έβδομον, οι απώλειες λόγω του μήκους του διάκενου της κεφαλής. Για να περιοριστούν αυτές οι απώλειες αναπτύσσονται κυκλώματα ισοστάθμισης εγγραφής και αναπαραγωγής, με την καμπύλη απόκρισης της εγγραφής να δίνει έμφαση στις υψηλές συχνότητες και εκείνη της αναπαραγωγής να είναι τέτοια ώστε το τελικό προϊόν να είναι ίδιο με το αρχικό σήμα. Κατασκευαστικά, οι απώλειες από τα δινορεύματα Foucault περιορίζονται με πυρήνα από λεπτά ελάσματα μονωμένα μεταξύ τους, ενώ οι απώλειες από το διάκενο με την τήρηση της συνθήκης το μήκος του διάκενου να είναι μικρότερο από το ελάχιστο μήκος κύματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 13 — Ο σκοπός του VU-μέτρου

Ερώτηση: 13. Ποιό σκοπό εξυπηρετεί το VU-μετρο (όργανο) κατά την εγγραφή και την αναπαραγωγή.

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 79): το VU-μετρο είναι όργανο ένδειξης της στάθμης τόσο του σήματος εγγραφής όσο και της αναπαραγωγής.

Πώς λειτουργεί (σελ. 38-39, κεφ. 1): η παρακολούθηση της στάθμης γίνεται από ένα βολτόμετρο, του οποίου η βελόνα κινείται δεξιά - αριστερά κατά μήκος μιας βαθμονομημένης κλίμακας. Η βαθμονόμηση είναι στα 0 db 2/3 της διαδρομής και η ένδειξη αυτή ανάγεται σε mV στα 600 Ωμ. Τα βολτόμετρα αυτά είναι γνωστά ως Βεγιούμετρα (VU meter).
```
     -20  -10   -5   0  +3
   ┌───────────────┬───┐
   │ ▁▂▃▄▅▆▇█  ↖   │███│  ← περιοχή υπερδιαμόρφωσης
   └───────────────┴───┘
        2/3 της διαδρομής = 0 dB
```
Γιατί είναι κρίσιμο στην εγγραφή: αν η στάθμη εγγραφής είναι πολύ υψηλή, οδηγείται το μαγνητικό υλικό σε κορεσμό — είναι γνωστό ότι θόρυβος σε μια ταινία μπορεί να προκληθεί αν εγγράφει ένα ηχητικό σήμα υψηλής στάθμης, το οποίο θα οδηγήσει το μαγνητικό υλικό στον κορεσμό. Έτσι στην αναπαραγωγή θα έχουμε εκτός από το ηχητικό σήμα και το θόρυβο κορεσμού (σελ. 43). Αν είναι πολύ χαμηλή, χειροτερεύει ο λόγος σήματος προς θόρυβο. Οι εναλλακτικές ενδείξεις (σελ. 39-40): σειρά από LED (Light Emitting Diode) ή όργανο ένδειξης του μεγίστου Ρ.Ρ.Μ. (Peak Programme Meter) — αυτά τα όργανα μετρούν την ακουστότητα και αντιδρούν γρηγορότερα στις τιμές κορυφής από ό,τι τα αναλογικά βολτόμετρα και δείχνουν αν υπάρχει υπερδιαμόρφωση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το VU-μετρο είναι όργανο ένδειξης της στάθμης τόσο του σήματος εγγραφής όσο και του σήματος αναπαραγωγής. Πρόκειται ουσιαστικά για βολτόμετρο, του οποίου η βελόνα κινείται κατά μήκος βαθμονομημένης κλίμακας, με τη βαθμονόμηση των μηδέν decibel στα δύο τρίτα της διαδρομής, ένδειξη που ανάγεται σε millivolt στα εξακόσια ωμ. Ο σκοπός του κατά την εγγραφή είναι να επιτρέπει στον χειριστή να ρυθμίσει σωστά τη στάθμη του σήματος: αν η στάθμη είναι υπερβολικά υψηλή, το μαγνητικό υλικό της ταινίας οδηγείται σε κορεσμό και στην αναπαραγωγή εμφανίζεται θόρυβος κορεσμού, ενώ αν είναι πολύ χαμηλή χειροτερεύει ο λόγος σήματος προς θόρυβο. Κατά την αναπαραγωγή επιτρέπει την παρακολούθηση της στάθμης του σήματος που αποδίδεται. Αντί για αναλογικά όργανα ορισμένες συσκευές διαθέτουν σειρές από διόδους εκπομπής φωτός ή όργανα ένδειξης του μεγίστου, τα οποία αντιδρούν γρηγορότερα στις τιμές κορυφής και δείχνουν αν υπάρχει υπερδιαμόρφωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 14 — Αν ο τροχός αδράνειας έχει δικό του κινητήρα

Ερώτηση: 14. Ο τροχός αδράνειας διαθέτει δικό του κινητήρα. σωστό ή λάθος.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: Λάθος.

Η τεκμηρίωση (σελ. 82): με τον τροχό αδράνειας σταθεροποιείται η ταχύτητα της ταινίας. Ο τροχός αδράνειας έχει μεγάλη μάζα και παίρνει κίνηση από τον κινητήρα μέσω ενός ιμάντα. Έτσι οι μεταβολές της ταχύτητας του κινητήρα εξουδετερώνονται λόγω αδράνειας του τροχού IDLER.
```
   ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ──ιμάντας──► IDLER (μεγάλη μάζα)
                             │
                             └─► εξομαλύνει τις μεταβολές ταχύτητας
```
Πώς λειτουργεί: ο τροχός αδράνειας δεν κινείται μόνος του — παίρνει κίνηση από τον κινητήρα μέσω ιμάντα. Ακριβώς επειδή έχει μεγάλη μάζα, δηλαδή μεγάλη ροπή αδράνειας, δεν προλαβαίνει να ακολουθήσει τις γρήγορες διακυμάνσεις της ταχύτητας του κινητήρα και έτσι τις εξομαλύνει. Αν είχε δικό του κινητήρα, θα εισήγαγε δικές του διακυμάνσεις αντί να τις εξουδετερώνει.

Τα εξαρτήματα του μηχανισμού κίνησης (σελ. 81): τροχό έλξης (Capstan), τροχό πίεσης (Pressure roller), τροχό αδράνειας (Idler), τροχό παροχής ταινίας (Supply reel), τροχό συγκέντρωσης ταινίας (Take up reel), βραχίονες πίεσης ταινίας (Τension arm), φρένα (Brakes). Τι εξασφαλίζει τι: ο Idler τη σταθερότητα της ταχύτητας, ο Capstan + Pressure Roller τη σταθερή έλξη (σελ. 82).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η πρόταση είναι λάθος. Ο τροχός αδράνειας δεν διαθέτει δικό του κινητήρα, αλλά παίρνει κίνηση από τον κινητήρα του μηχανισμού μέσω ενός ιμάντα. Το βιβλίο αναφέρει ότι με τον τροχό αδράνειας σταθεροποιείται η ταχύτητα της ταινίας, ότι ο τροχός αυτός έχει μεγάλη μάζα και ότι παίρνει κίνηση από τον κινητήρα μέσω ιμάντα, με αποτέλεσμα οι μεταβολές της ταχύτητας του κινητήρα να εξουδετερώνονται λόγω της αδράνειάς του. Ακριβώς επειδή έχει μεγάλη μάζα, δηλαδή μεγάλη ροπή αδράνειας, δεν προλαβαίνει να ακολουθήσει τις γρήγορες διακυμάνσεις της ταχύτητας και έτσι τις εξομαλύνει. Αν διέθετε δικό του κινητήρα, θα εισήγαγε δικές του διακυμάνσεις αντί να τις εξουδετερώνει.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 15 — Η έλξη της ταινίας με την ενεργοποίηση του PLAY

Ερώτηση: 15. Η ταινία έλκεται με τη βοήθεια του τροχού έλξης και του τροχού πίεσης, όταν αυτοί εμπλέκονται μεταξύ τους, αφού ενεργοποιηθεί το PLAY. σωστό ή λάθος.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: Σωστό.

Η τεκμηρίωση (σελ. 82): ο τροχός έλξης (CAPSTAN) μαζί με τον τροχό πίεσης (PRESSURE ROLLER) εξασφαλίζουν τη σταθερή έλξη της ταινίας. Ο τροχός έλξης παίρνει κίνηση από τον κινητήρα και με την ενεργοποίηση του PLAY μπαίνει σε επαφή με αυτόν και ο τροχός πίεσης. Μεταξύ τους βρίσκεται η ταινία. Τι άλλο κινείται με το PLAY (σελ. 83): οι κεφαλές είναι στερεωμένες σε ένα βραχίονα μαζί με τα ρόλλερ. Κατά την εγγραφή ή αναπαραγωγή το σύστημα μετακινείται και το ρόλλερ (τροχός πίεσης) εφάπτεται πάνω στον τροχό έλξης, οι δε κεφαλές μπαίνουν στις υποδοχές της κασέτας ερχόμενες σε επαφή με την ταινία.
```
ΘΕΣΗ STOP:            ροllερ αποσυμπλεγμένο, κεφαλές αποτραβηγμένες
                              │  PLAY / REC
                              ▼
ΘΕΣΗ PLAY / REC:      ρόλλερ ─► εφάπτεται στον CAPSTAN
                      κεφαλές ─► σε επαφή με την ταινία
                      ταινία ═══► έλκεται με σταθερή ταχύτητα
```
Γιατί χρειάζονται και οι δύο τροχοί: ο capstan δίνει την κίνηση, αλλά μόνος του δεν αναπτύσσει αρκετή τριβή με την ταινία· ο pressure roller πιέζει την ταινία επάνω του και έτσι η ταινία σφίγγεται ανάμεσά τους και έλκεται με σταθερή ταχύτητα, που είναι μία από τις πλέον βασικές απαιτήσεις του μηχανισμού κίνησης (σελ. 82). Και το σταμάτημα (σελ. 83): τα μηχανικά φρένα χρησιμοποιούνται για το σταμάτημα του μαγνητοφώνου. Τα καρούλια φρενάρουν από δύο σιαγόνες με επιφάνεια τσόχας.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η πρόταση είναι σωστή. Το βιβλίο αναφέρει ότι ο τροχός έλξης μαζί με τον τροχό πίεσης εξασφαλίζουν τη σταθερή έλξη της ταινίας, ότι ο τροχός έλξης παίρνει κίνηση από τον κινητήρα και ότι με την ενεργοποίηση του play μπαίνει σε επαφή μαζί του και ο τροχός πίεσης, ενώ ανάμεσά τους βρίσκεται η ταινία. Οι κεφαλές είναι στερεωμένες σε βραχίονα μαζί με τα ρόλλερ και, κατά την εγγραφή ή την αναπαραγωγή, το σύστημα μετακινείται, το ρόλλερ εφάπτεται στον τροχό έλξης και οι κεφαλές μπαίνουν στις υποδοχές της κασέτας ερχόμενες σε επαφή με την ταινία. Οι δύο τροχοί χρειάζονται μαζί, γιατί ο τροχός έλξης δίνει μεν την κίνηση αλλά μόνος του δεν αναπτύσσει αρκετή τριβή με την ταινία, ενώ ο τροχός πίεσης την πιέζει επάνω του, ώστε να σφίγγεται ανάμεσά τους και να έλκεται με σταθερή ταχύτητα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 16 — Γιατί οι κεφαλές διαγραφής είναι μεγαλύτερες

Ερώτηση: 16. Για ποιο λόγο οι κεφαλές διαγραφής είναι μεγαλύτερες από τις κεφαλές εγγραφής;

Απάντηση:

Η απάντηση (σελ. 71): οι μαγνητικές κεφαλές διαγραφής είναι μεγαλύτερες από τις κεφαλές εγγραφής και αναπαραγωγής για να δημιουργούν ισχυρό πεδίο, το οποίο πρέπει να οδηγεί την ταινία σε κορεσμό.

Η φυσική εξήγηση — για να σβηστεί η εγγραφή πρέπει να μηδενιστεί η παραμένουσα μαγνήτιση της ταινίας. Αυτό απαιτεί πεδίο μεγαλύτερο από εκείνο που την είχε μαγνητίσει: Στη διαγραφή A.C. (σελ. 75): εφαρμόζεται μία εναλλασσόμενη συχνότητα περίπου 100ΚHz στην κεφαλή διαγραφής, η οποία αναπτύσσει ένα μαγνητικό πεδίο μεγαλύτερο από αυτό που αντιστοιχεί στον κορεσμό του μαγνητικού υλικού της ταινίας. Καθώς η ταινία απομακρύνεται από το διάκενο της κεφαλής, το μαγνητικό πεδίο AC ελαττώνεται, και οι βρόγχοι υστέρησης μικραίνουν έως ότου μηδενισθεί ο μόνιμος μαγνητισμός της ταινίας.

Κεφαλή	Μήκος διάκενου (σελ. 72)	Ρόλος
εγγραφής	0,025 mm	γράφει την πληροφορία
αναπαραγωγής	0,009 mm	διαβάζει την πληροφορία
διαγραφής	0,5 mm	οδηγεί την ταινία σε κορεσμό

Το μεγαλύτερο διάκενο της κεφαλής διαγραφής (0,5 mm, δηλαδή 20 φορές μεγαλύτερο από της εγγραφής) έχει διπλό αποτέλεσμα: το πεδίο απλώνεται σε μεγαλύτερο μήκος ταινίας και η ταινία παραμένει περισσότερο χρόνο μέσα στο εναλλασσόμενο πεδίο, ώστε ο μαγνητισμός της να μηδενιστεί σταδιακά και ομαλά. Η σειρά στη διαδρομή (σελ. 76): η ταινία να περάσει πρώτα από την κεφαλή διαγραφής και στη συνέχεια από την κεφαλή εγγραφής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι μαγνητικές κεφαλές διαγραφής είναι μεγαλύτερες από τις κεφαλές εγγραφής και αναπαραγωγής για να δημιουργούν ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο πρέπει να οδηγεί την ταινία σε κορεσμό. Για να σβηστεί μια εγγραφή πρέπει να μηδενιστεί η παραμένουσα μαγνήτιση της ταινίας, και αυτό απαιτεί πεδίο μεγαλύτερο από εκείνο που την είχε μαγνητίσει. Στη διαγραφή με εναλλασσόμενο ρεύμα εφαρμόζεται στην κεφαλή διαγραφής συχνότητα περίπου εκατό kilohertz, η οποία αναπτύσσει μαγνητικό πεδίο μεγαλύτερο από εκείνο που αντιστοιχεί στον κορεσμό του μαγνητικού υλικού, και καθώς η ταινία απομακρύνεται από το διάκενο το πεδίο ελαττώνεται και οι βρόχοι υστέρησης μικραίνουν έως ότου μηδενιστεί ο μόνιμος μαγνητισμός. Χαρακτηριστικά, το μήκος του διάκενου της κεφαλής διαγραφής είναι μηδέν κόμμα πέντε χιλιοστά, δηλαδή είκοσι φορές μεγαλύτερο από τα μηδέν κόμμα μηδέν είκοσι πέντε χιλιοστά της κεφαλής εγγραφής, ώστε το πεδίο να απλώνεται σε μεγαλύτερο μήκος ταινίας και η ταινία να παραμένει περισσότερο χρόνο μέσα στο εναλλασσόμενο πεδίο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 17 — Τι εκφράζει η επιφάνεια της καμπύλης υστέρησης

Ερώτηση: 17. Η επιφάνεια της καμπύλης υστέρησης: εκφράζει ωφέλιμη ενέργεια δεν εκφράζει ωφέλιμη ενέργεια (υπογραμμίστε τη σωστή απάντηση)

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: εκφράζει ωφέλιμη ενέργεια.

Η τεκμηρίωση (σελ. 70): η επιφάνεια της καμπύλης υστέρησης εκφράζει ωφέλιμη ενέργεια, που βελτιώνει το λόγο S/N (σήμα προς θόρυβο) και την ένταση της αποθηκευμένης πληροφορίας.
```
            Β
            │  ┌───────┐
            │ ╱▓▓▓▓▓▓▓╱      το εμβαδόν του βρόχου
   ─────────┼─▓▓▓▓▓▓▓─────► Η   = ωφέλιμη ενέργεια
            │╱▓▓▓▓▓▓▓╱
            └───────┘
```
Τι σημαίνει πρακτικά: όσο μεγαλύτερο το εμβαδόν του βρόχου, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμένουσα μαγνήτιση Br και η συνεκτική δύναμη Hc του υλικού, άρα τόσο ισχυρότερο και ανθεκτικότερο είναι το αποτυπωμένο σήμα — εξ ου και η βελτίωση του λόγου σήματος προς θόρυβο και της έντασης της αποθηκευμένης πληροφορίας.

Το πλαίσιο (σελ. 70): σαν μαγνητική υστέρηση προσδιορίζεται το φαινόμενο εκείνο, όπου η μεταβολή της μαγνητικής επαγωγής Β υστερεί της μεταβολής της έντασης του μαγνητικού πεδίου Η… Μέσω της καμπύλης αυτής χαρακτηρίζονται οι μαγνητικές ιδιότητες των διαφόρων υλικών. Και η ποιότητα της εγγραφής (σελ. 70): η ποιότητα της μαγνητικής εγγραφής χαρακτηρίζεται από τη γραμμικότητα της μεταβολής της μαγνητικής διατήρησης σε συνάρτηση με τη μαγνητίζουσα δύναμη Η (ένταση πεδίου).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή απάντηση είναι ότι η επιφάνεια της καμπύλης υστέρησης εκφράζει ωφέλιμη ενέργεια. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι η επιφάνεια της καμπύλης υστέρησης εκφράζει ωφέλιμη ενέργεια, η οποία βελτιώνει τον λόγο σήματος προς θόρυβο και την ένταση της αποθηκευμένης πληροφορίας. Πρακτικά, όσο μεγαλύτερο είναι το εμβαδόν του βρόχου, τόσο μεγαλύτερες είναι η παραμένουσα μαγνήτιση και η συνεκτική δύναμη του υλικού, άρα τόσο ισχυρότερο και ανθεκτικότερο είναι το αποτυπωμένο σήμα. Υπενθυμίζεται ότι μαγνητική υστέρηση είναι το φαινόμενο κατά το οποίο η μεταβολή της μαγνητικής επαγωγής υστερεί της μεταβολής της έντασης του μαγνητικού πεδίου, και ότι μέσω της καμπύλης αυτής χαρακτηρίζονται οι μαγνητικές ιδιότητες των διαφόρων υλικών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 18 — Το υλικό κατασκευής των μαγνητικών κεφαλών

Ερώτηση: 18. Το υλικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των μαγνητικών κεφαλών είναι φύλλο μετάλλου ή λεπτό στρώμα μονοξειδίου του πυριτίου. σωστό ή λάθος.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: Λάθος — τα υλικά αυτά αφορούν το διάκενο (GAP) και όχι την κατασκευή της κεφαλής.

Τι λέει ακριβώς το βιβλίο για το διάκενο (σελ. 71): το διάκενο (GAP) έρχεται σε επαφή κάθετα με την κινούμενη ταινία και περιέχει υλικά υψηλής μαγνητικής αντίστασης, ώστε η μαγνητική ροή να είναι έντονη. Το υλικό, που χρησιμοποιείται, είναι λεπτό φύλλο μετάλλου ή λεπτό στρώμα μονοξειδίου του πυριτίου. Τι λέει για την ίδια την κεφαλή (σελ. 71-72): το υλικό του σιδηροπυρήνα δεν είναι συμπαγές αλλά συντίθεται από λεπτά ελάσματα μονωμένα μεταξύ τους για ελάττωση των απωλειών από τα δινορρεύματα FOUCAULT. Οι κεφαλές καλής ποιότητος κατασκευάζονται από υλικό μεγάλης μαγνητικής διαπερατότητας όπως PERMALLOY.

Μέρος	Υλικό	Απαίτηση
σιδηροπυρήνας κεφαλής	λεπτά ελάσματα μονωμένα μεταξύ τους, PERMALLOY	μεγάλη μαγνητική διαπερατότητα
διάκενο (GAP)	λεπτό φύλλο μετάλλου ή λεπτό στρώμα μονοξειδίου του πυριτίου	υψηλή μαγνητική αντίσταση

Γιατί η διάκριση έχει σημασία: ο πυρήνας πρέπει να οδηγεί τη μαγνητική ροή, άρα θέλει μεγάλη διαπερατότητα· το διάκενο πρέπει να εξαναγκάζει τη ροή να «βγει» προς την ταινία, άρα θέλει μεγάλη αντίσταση. Είναι επομένως δύο αντίθετες απαιτήσεις και δύο διαφορετικές κατηγορίες υλικών. Η πρόταση της ερώτησης αποδίδει το υλικό του διάκενου σε ολόκληρη την κεφαλή — γι' αυτό είναι λάθος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η πρόταση είναι λάθος, γιατί μεταφέρει σε ολόκληρη την κεφαλή υλικά που το βιβλίο αποδίδει αποκλειστικά στο διάκενο. Το βιβλίο αναφέρει ότι το διάκενο έρχεται σε επαφή κάθετα με την κινούμενη ταινία και περιέχει υλικά υψηλής μαγνητικής αντίστασης, ώστε η μαγνητική ροή να είναι έντονη, και ότι το υλικό που χρησιμοποιείται είναι λεπτό φύλλο μετάλλου ή λεπτό στρώμα μονοξειδίου του πυριτίου. Αντίθετα, για την ίδια την κεφαλή αναφέρει ότι το υλικό του σιδηροπυρήνα δεν είναι συμπαγές αλλά συντίθεται από λεπτά ελάσματα μονωμένα μεταξύ τους, για την ελάττωση των απωλειών από τα δινορεύματα Foucault, και ότι οι κεφαλές καλής ποιότητας κατασκευάζονται από υλικό μεγάλης μαγνητικής διαπερατότητας, όπως το permalloy. Η διάκριση έχει σημασία, γιατί ο πυρήνας πρέπει να οδηγεί τη μαγνητική ροή και άρα θέλει μεγάλη διαπερατότητα, ενώ το διάκενο πρέπει να εξαναγκάζει τη ροή να διαφύγει προς την ταινία και άρα θέλει μεγάλη μαγνητική αντίσταση, δηλαδή πρόκειται για δύο αντίθετες απαιτήσεις και δύο διαφορετικές κατηγορίες υλικών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 19 — Τάση εξόδου όταν το διάκενο ισούται με το μήκος κύματος

Ερώτηση: 19. Κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής, αν το διάκενο της κεφαλής d είναι ίσο με το μήκος κύματος λ της πληροφορίας τότε: έχουμε μέγιστη τάση εξόδου έχουμε μηδενική τάση εξόδου (υπογραμμίστε τη σωστή απάντηση)

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: έχουμε μηδενική τάση εξόδου.

Η τεκμηρίωση (σελ. 72): κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής: αν d = λ ή d = 2λ ή d = 3λ κλπ τότε δεν αναπτύσσεται τάση εξόδου (Ε = 0)· αν d = λ/2 ή d = λ κλπ τότε αναπτύσσεται τάση εξόδου (Ε = Ε max). Και η επανάληψη στο κεφάλαιο της αναπαραγωγής (σελ. 77): αν το μήκος του διάκενου d είναι ίσο με το μήκος κύματος λ του γραμμένου σήματος, τότε δεν αναπτύσσεται τάση εξ επαγωγής Ε.

Η φυσική εξήγηση: η τάση αναπαραγωγής δίνεται από Ε = Ν · dΦ/dt (σελ. 77), δηλαδή εξαρτάται από τη μεταβολή της μαγνητικής ροής μέσα στο διάκενο. Αν το διάκενο καλύπτει ακέραιο αριθμό μηκών κύματος, οι θετικές και οι αρνητικές μαγνητισμένες περιοχές μέσα σε αυτό αλληλοαναιρούνται και η συνολική ροή είναι σταθερά μηδέν — άρα καμία τάση.
```
   d = λ:      ταινία  ▲▼▲▼      μέσα στο διάκενο: +Φ και −Φ ⇒ Φολ = 0 ⇒ Ε = 0
   d = λ/2:    ταινία  ▲▼        μέσα στο διάκενο: μόνο +Φ    ⇒ Ε = Ε max
```
Η πρακτική συνέπεια (σελ. 77): για να έχουμε τάση εξόδου Ε και στα πιο μικρά μήκη κύματος λmin (υψηλότερες συχνότητες fmax) θα πρέπει το διάκενο να είναι μικρότερο από το μήκος κύματος λ: d < λ min, με λ = U/f και f max = U/(2d) — γι' αυτό η κεφαλή αναπαραγωγής έχει το μικρότερο διάκενο, 0,009 mm (σελ. 72).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή απάντηση είναι ότι έχουμε μηδενική τάση εξόδου. Το βιβλίο αναφέρει ότι κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής, αν το διάκενο είναι ίσο με το μήκος κύματος ή με ακέραιο πολλαπλάσιό του, δεν αναπτύσσεται τάση εξόδου, ενώ μέγιστη τάση εξόδου έχουμε όταν το διάκενο είναι ίσο με το μισό του μήκους κύματος. Η φυσική εξήγηση είναι ότι η τάση αναπαραγωγής ισούται με τον αριθμό των σπειρών επί τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής, οπότε αν μέσα στο διάκενο βρίσκεται ακέραιος αριθμός μηκών κύματος, οι θετικά και οι αρνητικά μαγνητισμένες περιοχές αλληλοαναιρούνται, η συνολική ροή παραμένει μηδενική και δεν αναπτύσσεται τάση. Πρακτική συνέπεια είναι ότι για να αναπαράγονται και τα μικρότερα μήκη κύματος, δηλαδή οι υψηλότερες συχνότητες, το διάκενο πρέπει να είναι μικρότερο από το ελάχιστο μήκος κύματος, με το μήκος κύματος να ισούται με την ταχύτητα της ταινίας διά τη συχνότητα και τη μέγιστη συχνότητα να ισούται με την ταχύτητα διά το διπλάσιο του διάκενου. Γι' αυτό ακριβώς η κεφαλή αναπαραγωγής έχει το μικρότερο διάκενο, μηδέν κόμμα μηδέν μηδέν εννέα χιλιοστά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο