Este artigo é dedicado aos leitores que desejam saber mais sobre o funcionamento dos televisores analógicos antigos quer seja por curiosidade como para ajudar a encontrar defeitos na recuperação de tais aparelhos. O artigo faz parte de livro que publicamos nos anos 80 e que está disponível no site.
Como é possível gravar sons e imagens em fitas, e como funcionam os videocassetes na parte em que se diferenciam dos televisores, será o assunto deste artigo. Veja que ele dará uma introdução, já que o assunto é por demais extenso para poder ser abordado em poucas linhas.
A GRAVAÇÃO EM FITA MAGNÉTICA
A ideia de gravar sons magneticamente se deve ao dinamarquês Valdemar Poulsen, que, em 1898, propôs um sistema que usava um fio metálico para a gravação. Segundo Poulsen, seria possível magnetizar o fio em diferentes graus a partir do sinal de um microfone, de tal forma que quando o fio fosse movimentado diante de uma bobina seria possível obter um sinal que reproduzisse o som original. Isso é mostrado de forma simplificada na figura 1.
Da ideia do fio passou-se à fita magnética, e esta evoluiu até o ponto de ser a maneira mais comum na atualidade de se gravar sons e também imagens. Entendendo inicialmente como os sons são gravados, ficará mais fácil para você entender como as imagens podem ser registradas.
Uma fita de gravador consiste numa fina película de plástico recoberta por uma substância a base de ferro ou cromo magnetizável, conforme mostra a figura 2.
Podemos imaginar a cobertura de material magnético como formada por milhões de ímãs elementares, ou seja, ímãs muito pequenos e que possuem certa mobilidade, ou seja, podem ser mudados de posição pela ação de um campo magnético externo. Assim, numa fita "virgem", ou seja, sem informação alguma gravada, os ímãs elementares estão totalmente desarrumados, conforme mostra a figura 3, e o campo magnético total que eles produzem é zero.
Se essa fita “passar” diante de uma bobina captadora, nenhum sinal será induzido, ou seja, não teremos nada para reproduzir. No entanto, se a fita passar diante de uma bobina na qual tenha sido aplicado um sinal, por exemplo da saída de um amplificador ligado a um microfone, as coisas mudam.
Conforme mostra a figura 4, com o movimento e o sinal os ímãs elementares vão se orientando, de acordo com o campo no instante em que cada um passou pela bobina, registrando, portanto, uma pequena parcela do sinal. Na orientação dos ímãs registramos então as parcelas do sinal aplicado na bobina.
Assim, se depois passarmos a fita diante de uma bobina de leitura, o campo de "cada parcela" da fita não mais será nulo, mas correspondente ao sinal naquele instante, induzindo, portanto, uma tensão na bobina captadora.
Veja então que a definição deste processo de gravação e reprodução depende de três fatores importantes: a velocidade da fita, o tamanho dos ímãs elementares da fita magnética e o entreferro da cabeça gravadora.
Para o som, consegue-se uma boa reprodução com velocidades relativamente baixas e um entreferro razoável para a cabeça gravadora e de leitura. Frequências que podem superar os 15 kHz podem ser alcançadas nos melhores gravadores, sendo os valores normais os que vão de 50 Hz a 10 kHz.
No entanto, para a gravação de imagens temos sinais de frequências muito mais elevadas. Uma imagem tem muito mais detalhes que um sinal de áudio, e conforme vimos quando estudamos os processos de transmissão de imagens, precisamos de um canal de pelo menos 4,2 MHz para ter uma boa reprodução.
Isso significa que para uma fita comum a velocidade teria de ser aumentada tremendamente para conseguirmos responder a frequências tão altas como a de um sinal de vídeo. Um rolo de fita seria enorme e a velocidade da própria fita muito grande, o que representaria um problema. Em suma, para um gravador de vídeo, o pra cesso em que a fita se desloca linearmente diante da cabeça de leitura e gravação não se aplica.
A solução encontrada e usada nos gravadores de videocassete consiste em se aproveitar melhor o "espaço" disponível numa fita magnética através de uma movimentação diferente tanto da fita como da cabeça gravadora.
A combinação dos dois movimentos, da fita se deslocando linearmente numa velocidade relativamente pequena e da cabeça girando (levemente inclinada), leva a uma trajetória espiral ou helicoidal, conforme mostra a figura 5.
Isso significa que na verdade a fita é gravada em segmentos ou fatias que se colocam lado a lado e que contém a informação correspondente ao sinal de vídeo, conforme mostra a figura 6.
Como o movimento relativo da cabeça é muito rápido conseguimos, com um deslocamento lento da fita, gravar e ler sinais de frequências muito altas como os que correspondem aos sinais de vídeo. Além disso, com uma fita relativamente pequena conseguimos tempos longos de programa.
Evidentemente, o mecanismo de leitura e gravação operando desta forma é bastante crítico, o que exige urna montagem extremamente delicada e precisa. Além disso, as "fatias" em que a fita é dividida na gravação dos sinais são extremamente estreitas, o que exige o uso de cabeças gravadoras com entreferros muito pequenos, da ordem de 0,03 mm. Na figura 7 mostramos o que significa este entreferro.
A capacidade de ler, informações na fita em setores muito pequenos, e, portanto, ter uma definição maior dos sinais de altas frequências, depende do quanto podemos concentrar o campo magnético da bobina de leitura ou gravação. Isso significa que a separação dos polos do sistema de leitura ou gravação deve ser a menor possível, o que é garantido pelo que chamamos de entreferro.
O GRAVADOR DE VIDEOCASSETE
Conforme vimos, a finalidade do gravador/ reprodutor de videocassete é ler ou gravar as informações de vídeo na forma transversal numa fita magnética de formato apropriado.
Existem dois sistemas de videocassete: o Beta (que já não se fabrica) e o VHS (que é o atual e por isso será alvo de nossos estudos). Eles diferem apenas em relação a algumas frequências de sinais, fase e outros pormenores que tomam impossível utilizar a fita de um tipo num aparelho de outro.
Analisemos então como funciona o gravador de videocassete na reprodução de um sinal. A cabeça de leitura é rotativa, (figura 8) conforme dissemos, sendo formada por um cilindro que gira a 1 800 rpm de modo que tenhamos 30 rotações por segundo e assim em cada passagem diante da fita tenhamos tempo para gravar o equivalente a um campo da Imagem.
Como em cada cilindro temos duas cabeças, cada uma opera com um campo, o que significa que em cada volta, do cilindro temos a gravação de um quadro de imagem.
Na passagem da fita (que se desloca linearmente), em cada segundo temos então a leitura ou gravação de 60 trilhas. No sistema VHS cada trilha tem apenas 0,03 mm de largura para uma velocidade de deslocamento de 2 cm por segundo.
Não é preciso dizer que para ler ou gravar esta informação com precisão o mecanismo usado tem de ser extremamente preciso, e a própria velocidade da cabeça de leitura/gravação deve ser muito bem controlada.
Nos aparelhos comuns a velocidade de 1 800 rpm da cabeça de gravação/leitura é controlada por servossistemas. Estes possuem um circuito que a partir da própria informação da fita, por exemplo, o sinal de sincronismo, consegue controlará velocidade do motor, garantindo assim que a cabeça de leitura/gravação passe por cada trilha de informação no momento exato em que ela estiver ali.
Na figura 9 temos um esquema de sistema de leitura e gravação. Observe que para saber qual é a velocidade real do tambor existe um pequeno ímã que passa a cada volta diante de uma bobina captadora, gerando assim um sinal de controle.
Um problema que ocorre com a gravação dos sinais de vídeo é que sua intensidade varia bastante, e qualquer erro de leitura pode incluir muito na qualidade da imagem.
Como a gravação de um sinal modulado em amplitude é algo problemático quando se trata de altas frequências, nos aparelhos de videocassete os sinais de luminância e crominância são "convertidos" para uma modulação em frequência. Assim, na gravação o sinal modulado em AM se converte num sinal de FM com frequências variando entre 3,4 e 4,4 MHz, conforme mostra a figura 10.
Na leitura temos a operação inversa, com a decodificação do sinal modulado em FM e sua nova modulação em AM. Temos então para o sinal de luminância uma largura de faixa de 1 MHz.
Para o sinal de crominância, que tem uma frequência de 3,58 MHz, o que se faz é uma redução desta frequência por heterodinagem. O sinal é então misturado a outro sinal de modo a resultar num "batimento" de 629 kHz, que então é gravado diretamente em AM na fita.
Observe então que o sinal que aplicamos na cabeça gravadora é um sinal de vídeo, e que na reprodução o circuito do videocassete trabalha com este mesmo sinal. Na figura 11 temos um diagrama em blocos do sistema eletrônico completo do videocassete comum.
Dada a complexidade do aparelho, cada bloco na realidade inclui diversas etapas e cujo princípio de funcionamento detalhado não será visto neste curso. Sugerimos aos leitores que pretendam passar dos fundamentos que este curso oferece e se aprofundar no assunto que procurem obras especializadas. Faremos a seguir uma análise da função de cada bloco e dos tipos de sinais que serão encontrados nas suas entradas e saídas e até em algumas etapas internas.
Bloco A
Este bloco corresponde ao seletor de canais, já que o aparelho de videocassete também é um receptor de TV. Sua configuração é a mesma dos circuitos de televisores comuns, e na maioria dos tipos temos a possibilidade de sintonizar estações da faixa de VHF e de UHF.
Como os aparelhos de videocassete geralmente possuem controle remoto, os seletores são acoplados a um processador de sinais de controle (bloco I) de modo a operarem com seus sinais. Neste bloco, como nos televisores comuns, encontramos os sinais de frequências mais elevadas de todo o circuito, sendo por isso um ponto muito crítico.
Bloco B
Os sinais do seletor são enviados ao bloco de recepção, que na verdade consiste em circuitos de FI de vídeo e de áudio semelhantes aos encontrados em televisores comuns. Este bloco deve entregar na sua saída sinais de áudio e vídeo que possam ser trabalhados pelos blocos seguintes.
Bloco C
Este circuito processa sinais de 3 blocos diferentes. Num primeiro caso, quando estamos usando o videocassete como receptor de TV, sintonizando um programa (e eventualmente gravando-o) ele fornece em sua saída um sinal de áudio que pode ser usado por um monitor externo ou um amplificador de alta fidelidade e também um sinal de vídeo para o monitor ou' para um outro gravador cassete. Estes dois sinais também servem para excitar o modulador (bloco D).
No segundo caso, ele processa o sinal de vídeo de uma fonte externa, como uma câmara ou um outro gravador e que está sendo gravado no aparelho. Estes sinais são aplicados na entrada de vídeo e áudio e podem ser monitorados por um monitor ligado na saída de vídeo e áudio ou um televisor na saída de RF.
No terceiro caso, ele recebe os sinais das etapas de leitura (blocos F e H) e depois de processá-los os entrega à saída de vídeo ou ao modulador de modo que fita rodada possa ser vista. Veja que os sinais que obtemos nas saídas de vídeo e de áudio são melhores do que os obtidos no modulador. Passando por um bloco a menos, as eventuais distorções introduzidas por este bloco são eliminadas. É claro que se o televisor usado não for um monitor, não tendo, portanto, entradas de vídeo e áudio, então não temos outra maneira senão utilizar a saída de RF.
Para a conexão de um monitor é preciso usar cabos apropriados, conforme mostra a figura 12.
Bloco D
O bloco D é o modulador e é usado quando precisamos aplicar os sinais do gravador cassete num televisor comum, sintonizando-os nos canais 3 ou 4, conforme ajuste interno.
Desta forma, este bloco recebe o sinal de áudio puro e um sinal de vídeo composto (com sincronismo, cor e luminosidade) e os transforma num sinal de RF na frequência do canal 3 ou 4, que o televisor pode receber pela sua entrada de antena.
Veja que o cabo de RF que faz a conexão ao televisor trabalha com frequência mais alta que o cabo de vídeo, sendo, portanto, mais sujeito a problemas de atenuação, reflexões e maus contatos. Na figura 13 temos o modo de fazer a ligação ao televisor por meio desta saída.
Bloco E
A finalidade deste bloco é receber os sinais da entrada de vídeo e áudio, no caso de uma fonte externa, ou ainda aqueles sintonizados pelo bloco de recepção, e trabalhá-los no sentido de que possam ser aplicados às cabeças gravadoras.
Conforme vimos, os sinais devem ser colocados num formato especial para que possam "caber” nos setores transversais da fita; além disso, devem ser aplicados com um sincronismo perfeito no local de registro. Os sinais deste bloco devem também ser usados pelo bloco G de controle do servomotor no sentido de se obter esse sincronismo.
Bloco F
O bloco F recebe o sinal da cabeça de leitura de vídeo e da cabeça de áudio e os processa de modo a adquirirem o formato necessário à excitação das etapas seguintes. Passando pelo processador de áudio e vídeo, esses sinais podem ser levados a um televisor tanto pela saída de áudio e vídeo como pelo modulador. Estes sinais, passando pelo processador de sinais (C), também podem ser transferidos para outro gravador na realização de cópias de uma fita.
Bloco G
A finalidade deste bloco é controlar o servomotor de modo que tanto o movimento linear da fita como da cabeça de gravação e leitura fiquem perfeitamente sincronizados e a leitura não apresente problemas.
Bloco H
Este bloco funciona em sincronismo tanto com o bloco E como com o bloco F, já que sua função é tanto gravar como recuperar as informações que na fita estão em trilhas alternadas e que são lidas por duas (ou quatro) cabeças de modo alternado. Este circuito faz o chaveamento das cabeças conforme cada uma delas passe diante de um setor gravado ou a gravar na fita. Evidentemente, este circuito deve estar perfeitamente sincronizado, usando para esta finalidade pulsos que atuam sobre o controle do servomotor.
Bloco I
Este bloco processa os sinais do controle remoto de modo que o aparelho execute as ordens enviadas. Veja que se trata de função bastante complexa, pois para cada função diversos blocos devem ser colocados em ação e os percursos dos sinais devem ser comutados.
A CÂMARA DE VÍDEO
A câmara de vídeo na verdade também é um gravador de videocassete, porém com características um pouco diferentes, conforme mostra o diagrama em blocos da figura 14.
Ela não possui o receptor de TV e recebe os sinais exclusivamente dos sensores de imagem e de som. Os sinais processados são enviados ao gravador externo por meio das saídas de vídeo e de áudio e ao mesmo tempo ao circuito que grava uma pequena fita no seu interior. Este circuito é semelhante ao de gravação e reprodução, de qualquer gravador comum, exceto pelo fato de que em alguns tipos é usada uma fita menor.
Pode-se gravar essa fita e depois, invertendo-se a função, transferir o sinal para um gravador externo.
