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Platine Vinyl Pioneer PL-510A
La platine viyl Pioneer PL-510A est une platine non automatique à entraînement direct, elle possède un anti-skating réglable ainsi que deux pitch-contrôle fin de la vitesse (33 et 45 t/min) Elle a été fabriquée entre 1975 et 1977, elle était vendue au prix de 750,00 francs.
1°) Description générale :
C'est une platine mécaniquement assez basique, mais très évoluée sur le plan électronique et motorisation.
a) Partie mécanique :
Elle est très simple, le bras de facture classique avec un contre-poids de bras/cellule, un tracking réglable, et un anti-skating réglable. C'est bien fait et solide.
La base est un peu moyenne : aggloméré avec placage et fond en isorel.
b) La partie électronique (moteur et son pilotage) :
C'est une électronique très évoluée, on la retrouve sur nombre de platines Pioneer de cette époque dont certaines de haut de gamme (PL-51A, PL-1200A, etc.).
Le moteur est un moteur à aimant permanent assez particulier puisqu'il s'agit d'un aimant circulaire avec des secteurs nord sud alternés :
Dessin tiré du service manual.
Au centre l'axe qui vient dans un alésage très avec un IT très serré : l'ajustement est gras et très précis.
Cet aimant tourne autour de bobines et de capteurs à effet Hall :
Le stator avec au centre l'alésage dans lequel vient l'axe central, les bobines et (entourés en jaune) les trois capteurs à effet Hall (cet effet nommé ainsi du nom du physicien qui le découvrit), il s'agit du phénomène suivant : lorsqu'un crital semi-conducteur (souvent idium-antimoine) est soumis à un champ magnétique, une tension apparaît à ses extrémités, celle-ci s'inverse en fonction du champ (sud ou nord).
Ce type de capteur est très utilisé pour contrôler la position et/ou la vitesse de rotation de moteurs, on verra que c'est bien le cas ici.
Le diagramme de principe est le suivant :
Le principe est le suivant :
- Les trois bobines du stator sont alimentées (OFF/ON) l'une après l'autre, l'aimant va suivre les variations de champ créées par les bobines et va ainsi se mettre à tourner (c'est le principe des moteurs de lecteurs disquettes 3,5 pouces).
- L'électronique commande via des transistors l'alimentation (OFF/ON) des bobines en fonction de la position du rotor, cette position est donnée grâce à trois capteur à effet hall.
- Une tension est générée à partir de la somme des alternances positives générées dans les bobines, cette tension est transformée en courant.
- Le courant généré sert à piloter un transistor d'une paire différentielle chargée par un générateur de courant constant. L'autre transistor a sa base à un potentiel bien précis (tension de référence) pour chaque vitesse de rotation : 33t/min et 45t/min. Ce potentiel peut cependant être légèrement modifié par l'utilisateur de façon à obtenir une vitesse de rotation exacte.
- La tension de référence est compensée en température : elle ne bouge pas quelque soit la température à laquelle se trouvent les semi-conducteurs de la carte électronique de pilotage.
On trouve également un stroboscope très classique ; un petit néon 220 V qui clignote en fonction de la fréquence du secteur et qui éclaire le côté du plateau lequel comporte quatre ligne de repères : 33 t/min secteur 50 et 60 Hz ; et 45 t/min 50 et 60 Hz. Ce strobo permet de régler manuellement de façon très précise la vitesse de rotation du plateau.
Explication du fonctionnement en détails :
On peut distinguer plusieurs blocs :
- En bleu : toute la partie fabrication de la tension de référence avec les inter et le potentiomètres et les diodes de compensation en température.
- En vert : les bobines du stator
- En rouge les trois capteurs à effet Hall
- En vert/bleu : les trois transistors qui commandent l'alimentation des bobines
- En bleu : les trois diodes germanium qui redressent la tension issue des bobines
- En marron : les trois transistors qui pilotent indirectement les transistors de commande des courants dans les bobines.
- En jaune : la boucle de contre-réaction d'asservissement de vitesse.
Lorsqu'un pôle nord se présente devant le capteur H1, alors base Q2 devient positive et base Q1 négative, Q2 devient passant et la tension à son collecteur descend (Q1 et Q2 fonctionnent en saturés), du coup Q4 devient passant et envoie du courant dans W1. Le moteur se met à tourner et le phénomène reprend pour H2 puis H3.
Que sa passe-t-il quand c'est un pôle sud qui passe devant le capteur à effet Hall (juste après un pôle nord) ? L'inverse, et on arrive à Q4 n'est plus passant.
On peut reprendre la même analyse pour les trois capteurs.
On voit donc que de proche en proche les courants dans les bobines varient de telle façon que le rotor se trouve entraîné.
Comment se fait le contrôle de la vitesse ?
Le système est asservi : les trois diodes encadrées en rouge ci-dessus redressent l'alternance négative des pulses envoyés dans les bobines, ces alternance forment un train d'impulsion qui va entrer dans la boucle d'asservissement colorée en jaune et être lissé de façon à polariser la base de Q14. Q14 et Q15 forment une paire différentielle et Q16 est un générateur de courant constant (polarisation fixe de la base par pont diviseur et diodes). La base de Q15 est à un potentiel constant, donc si le potentiel de la base de Q14 varie il ne reste plus qu'une solution pour que la paire reste équilibré : que le courant dans le collecteur/émetteur de Q14 varie. Dès lors une cascade de deux transistors : Q18, Q13 va modifier le courant dans les bases de Q3, Q7 et Q11, avec pour conséquence une variation du courant dans Q4, Q7 et Q11 et donc dans les bobines.
Si le moteur accélère, le courant de base de Q14 diminue , grâce à la chaîne illustrée ci-dessus in fine les courants dans les bobines vont diminuer, et le moteur va ralentir et le courant de base de Q14 va augmenter... et ainsi de suite, c'est le principe d'un asservissement.
On voit que la valeur du potentiel à la base de Q14 est déterminante pour le bon fonctionnement de l'ensemble.
La génération de la tension de référence est très classique avec ponts diviseurs de tension, polarisant la base de Q15. L'alim stabilisée n'appelle pas de commentaires (structure très classique).
2°) Problèmes à la réception :
La platine ne tourne pas ou par à-coups, le réglage des vitesses (en 33 comme en 45) est impossible.
Le stroboscope est capricieux.
3°) Recherche des causes et dépannage :
Après un recapage classique, changement de quelques semi-conducteurs, rien à faire : la panne est toujours là.
Les oscillogramme suivant sont relevés :
Q18 ne se dépolarise pas assez...
L'oscillogramme au pôle - de C4 (soit après le redressement par les diodes D1, D2 et D3) est plus que curieux...
Les trois diodes sont des diodes au germanium, elles sont remplacées par des diodes silicium sans succès. Un nouveau remplacement par la même type (1N60) va restaurer un bon fonctionnement !
De façon étonnante les diodes déposées ne semblent pas HS au testeur... il faudrait sans doute les tester avec une tension bien plus élevée que celle générée par le testeur...
4°) Le dépannage en images :
a) Le pb du pilotage du moteur :
Ci-dessus : le rotor avec l'aimant circulaire.
La carte entièrement recapée.
Les trois diodes 1N60 après changement (les gaines ont été reprises).
Deux oscillogrammes après le changement :
On voit très bien que la tension à l'entrée de la boucle d'asservissement à une amplitude moyenne constante. La base de Q18 est à un potentiel fixe (assez différent de celui du service manual... mais bon ça marche très bien ainsi !).
On voit ici que la tension au borne de Q12 est un triangle très stable, ça correspond aux ouvertures et fermetures des transistors de commandes des courants dans les bobines.
b) Problème du stroboscope :
L'instabilité de son fonctionnement est lié à l'interrupteur OFF/ON un peu défaillant, c'est un modèle très particulier et très difficile à remplacer, il faut donc le déposer et le nettoyer. Il est riveté, il va falloir faire sauter les rivets et tout nettoyer à l'intérieur.
La dépose des interrupteur et des potentiomètres de réglage de vitesse (également nettoyés au passage) :
On voit bien les fils qui font la connexion entre potentiomètre et sélecteur de vitesse et platine de commande électronique.
L'inter ouvert.
Après nettoyage, prêt à être refermé.
Les deux inter reposés, ainsi que les potentiomètres de vitesse.
5°) Essais et réglages :
a) Essais de base :
Vérification du bon fonctionnement de la partie cellule/modulation.
Vérification de la stabilité du stroboscope et le capacité à bien régler la vitesse par les pitch control.
b) Etude des signaux lors des changements de vitesse :
Il a semblé intéressant de voir ce qui se passait au niveau des capteurs Hall et de la base de Q11 lors de modification à la volée de la vitesse de rotation :
- Modification de la vitesse (45 t/min) par action sur le potentiomètre :
On arrive à voir une petite modif de la fréquence délivrée par le capteur à effet Hall H3 (courbe rouge), ce qui intéressant c'est de voir qu'il y a un petit temps d'amortissement à l'accélération et surtout à la décellération.
On voit encore mieux ce phénomène liée à l'inertie du plateau lors de commutation 33 t/min 45 t/min :
Entre les deux pics on est à 45 t/min, en dehors à 33 t/min.
On voit bien le changement de période sur la courbe rouge (plus courte en 45 t), le très bref décrochage du capteur à effet Hall qui engendre un comportement anormal, puis un rétablissement avec accélération puis stabilisation. Quand on repasse sur 33 t/min on a un effondrement, un temps durant lequel le plateau ralenti (sur son inertie) puis une reprise du contrôle par l'électronique et une stabilisation du signal sur les bobines.
c) Réglages du bras :
Réglage de l'équilibre bras + cellule.
Les réglages de tracking et d'anti-skating seront également faits.
6°) Bilan :
Réparation pas facile ! Le principe de fonctionnement de cette électronique n'est pas très simple (la boucle d'asservissement est en fait très compliquée), de plus le comportement des diodes au germanium a été plus que surprenant.
Une platine un peu légère au niveau mécanique mais excellente sur le plan du réglage de la vitesse de rotation du plateau !