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Breakthrough: Transmitting digital data to a cassette and back


In my attempt to build open hardware and free software to store digital music on compact cassettes, I managed to achieve the first breakthrough in the software part: Transferring data from the computer to a cassette and back using GNURadio, a sound card and a tape deck. There are still a lot of errors in the received data with the current modem setup, but there is probably a lot of room for improvements.

The GNURadio flowgraphs are in the open-system-compact-cassette repository at codeberg.org in the subfolder "gnuradio-modem":

https://codeberg.org/ncc1988/open-system-compact-cassette


The transferred data contain a raw RGB image with 320x180 Pixels, 24 bits per pixel. The modulation method was BPSK resulting in a data transfer rate of 11,6 kbit/s. No error correction was used. The tape used in this experiment is a good chrome dioxide (type II) tape.

The images in this post show the original image (no distortions), the result when the image data is modulated and demodulated completely in GNURadio (some distortions) and the result of the data transferred to tape and back (lots of distortions).








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DIY Walkman attempt




Using this cassette drive in a car radio case, I'm attempting to build my own walkman / portable cassette player out of it. The goal is to get a portable cassette player that is serviceable and extendable using modular electronic circuits connected using standardised interfaces. The tape drive itself follows the KISS principle (simple clutch) and has many metal parts so that mechanical failures are very unlikely.

This is the plan for developing the electronic circuits:

- Step 1: Amplifier circuit with 3.5mm jack using the built-in potentiometer.
- Step 2: Advanced motor control circuit, including different tape speeds using the former radio band selection switch.
- Step 3: Digital motor speed control by using a 19 kHz pilote tone on the tape and/or motor rpm measurement.
- Step 4: Digital stream playback and/or tape recording circuit, if possible

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Anleitung: Kassettendecks ohne Justierkassette wieder auf 4,76 cm/s einstellen


In Reimform:

Willst du die Bandgeschwindigkeit einstellen
und kannst kein Justierband nach Haus' bestellen,
so höre eine Kassette mit digitaler Kopie
quasi zeitgleich - in Quadrophonie.
Stelle dabei die Abspielgeschwindigkeit
und lasse dir dafür etwas Zeit.
Anhand von Echo- und Phaser-Effekt
justierst du das Laufwerk ganz korrekt.


Im Klartext:

Mit einer alten digitalen Kopie einer Aufnahme einer Kassette konnte ich endlich die Geschwindigkeitsprobleme zweier Kassettendecks beheben. Das erste lief 3% zu schnell, das andere lief ein paar Prozent zu langsam.

Um bei beiden die korrekte Geschwindigkeit einzustellen, nahm ich eine digitale Kopie einer Kassette zur Hand, die ich zeitgleich mit der Originalkassette in dem Kassettendeck abspielte, das zu langsam läuft. Das Kassettendeck war währenddessen geöffnet, sodass ich hinten am Motor die Geschwindigkeit direkt einstellen konnte. Bei der Wiedergabe achtete ich auf den Phaser-Effekt, der dann zustande kommt, wenn die abgespielte Stelle der digitalen Kopie und der Originalkassette nur wenige Millisekunden auseinander liegt. Anschließend stellte ich die Geschwindigkeit genauer ein, um möglichst lange den Phaser-Effekt bei der Wiedergabe zu erhalten. Ich justierte die Motorgeschwindigkeit so lange, bis die digitale Kopie und die Originalkassette nach mehreren Minuten nur noch eine Abweichung im Millisekundenbereich hatten, was einen Echo-Effekt ergab.

Anschließen nahm ich mit dem nun korrekt eingestellten Kassettendeck eine Justierkassette auf, auf der ein lauter 2000Hz-Sinuston und ein leiserer 10000Hz-Sinuston zu hören sind. Ersterer dient zur Einstellung der Bandgeschwindigkeit und letzterer zur korrekten Positionierung des Tonkopfes (Azimuth-Einstellung).

Der letzte Schritt war dann einfach: Zweites Laufwerk nehmen, Justierkassette einlegen, Klinkenstecker in den Kopfhörerausgang stecken und mit dem Multimeter verbinden, welches auf Frequenzmessung eingestellt ist. So lange den Trimmer im Motor einstellen, bis das Multimeter 2000 Hz anzeigt.

Nun habe ich zwei voll funktionsfähige Kassettendecks, die beide wieder in Standardgeschwindigkeit, also 4,76 cm/s, Kassetten abspielen.

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Erkenntnis des Tages:

Wenn der Riemen beim Abspielen flattert,
die Musik dann auch leicht knattert.


Wenn der Antriebsriemen eines Kassettenwalkman für das Laufwerk zu groß ist und vielleicht auch noch einen größeren Riemendurchmesser hat als der Originalriemen, dann kann es dazu kommen, dass der Riemen bei der Wiedergabe „flattert“. Er liegt nicht fest genug an und kann deshalb nicht gleichmäßig vom Motor gezogen werden. Als Folge davon eiert die Musik sehr schnell. Bei hohen Tönen hört sich das eher krächzend bis leicht knatternd an. Die Lösung: Einen kleineren Antriebsriemen verwenden.

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