Грамзапись и ее воспроизведение > Тонармы > Проигрыватели грампластинок > Грампластинка > Звукосниматели  
Назначение тонарма — при проигрывании грампластинки надежно и точно перемещать головку звукоснимателя. Игла звукоснимателя должна следовать вдоль радиуса движения тонарма или в общем случае с минимальным отклонением от него; при этом сам тонарм должен свободно, с минимальным трением, перемещаться над пластинкой и не вносить изменений в колебания иглы, обусловленные модуляцией канавки, т. е. он должен вести себя совершенно пассивно.
Кроме того, тонарм должен обеспечивать надежный контакт иглы с обеими стенками звуковой канавки, что особенно важно при воспроизведении стерео.
Pole Star PS-UNV2 Universal Tone Arm
Поскольку современные пластинки изготавливаются из эластичных материалов, то от чрезмерного давления иглы звукоснимателя стенки канавки могут иметь повышенную деформацию. Эта деформация происходит от совокупности сил, действующих в канавке — статической, какой является прижимная сила звукоснимателя, и динамических, возникающих при проигрывании пластинки.
Достаточно указать, что под влиянием только прижимной силы стенка звуковой канавки испытывает колоссальное давление. Чтобы избежать необратимых пластических деформаций звуковой канавки, действующие на ее стенки силы, должны быть сбалансированы.
Поэтому в лучших стерео звукоснимателях прижимная сила уменьшена до величины, не превышающей 0,015 Н, что удалось сделать благодаря значительному увеличению гибкости подвижной системы звукоснимателя в горизонтальном и вертикальном направлениях.
А так же благодаря уменьшению действующей массы подвижной системы до величины, не превышающей 1 мг.
Чтобы тонарм не участвовал в колебаниях иглы, обусловленных модуляцией канавки, его масса должна быть достаточно велика по сравнению с массой подвижной системы головки звукоснимателя и в то же время она не должна быть чрезмерной во избежание дополнительной нагрузки на канавку при проигрывании эксцентрической или коробленой пластинки.
Наиболее широкое распространение получили трубчатые металлические тонармы, так как они не склонны к собственным колебаниям. Такие тонармы могут поворачиваться на оси своего крепления в вертикальной и в горизонтальной плоскостях. На удаленном от поворотного крепления конце тонарма установлена головка звукоснимателя, на противоположном конце тонарма находится противовес. Ввиду того что проигрывание пластинки во избежание ее порчи ведется при сравнительно малых силах воздействия иглы на канавку (0,01—0,05 Н), к подшипникам опоры тонарма предъявляются высокие требования.
Вертикальная ось поворота для переноса тонарма в горизонтальной плоскости вращается на миниатюрных шариковых подшипниках, иногда сдвоенных, тогда как горизонтальная ось для перемещения тонарма вверх и вниз поворачивается на остриях или лезвиях. Существенно, чтобы сила трения в подшипниках не превышала 1% от прижимной силы звукоснимателя, т. е. находилась в пределах (0,1—0,5 мН).
Для устранения влияния на тонарм внешних толчков вертикальная и горизонтальная поворотные оси должны пересекаться в центре тяжести тонарма. Этим достигается возможность проигрывания пластинки при наклонном положении и отпадает необходимость установки проигрывателя в строго горизонтальной плоскости.
Балансировка тонарма.
Тонарм должен быть сбалансирован в нескольких направлениях. Для установления требуемой прижимной силы тонарм должен быть сбалансирован, как показано на рисунке. Относительно горизонтальной оси ХХ позволяющей ему двигаться вверх и вниз. Для этого предварительно звукосниматель уравновешивают с помощью противовеса, находящегося на хвостовике тонарма.
Равновесие выражается равенством моментов, действующих по обе стороны оси ХХ'W1Y1 = W2Y2
где W1 - вес части тонарма с противовесом, сосредоточенный в их общем центре тяжести; W2 - вес части тонарма с головкой, сосредоточенный в их общем центре тяжести; У1 и У2 - соответствующие расстояния от центров тяжести каждой части тонармаХХ’.
Заданная прижимная сила получается последующим незначительным разбалансом, для чего противовес W1 сдвигают к оси ХХ’ на величину Ау.
Прижимная сила звукоснимателя G определяется из соотношения моментов сил: Gy = W2 у2W1, (у1 - Ау).
Ввиду того что при проигрывании пластинки игла звукоснимателя должна быть расположена симметрично относительно обеих стенок немодулированной канавки, необходимо, чтобы тонарм был сбалансирован и в поперечном направлении, т. е. без перекоса относительно продольной оси YY’.
Поскольку в изогнутом тонарме центр тяжести оказывается смещенным, то создается момент, стремящийся повернуть тонарм вокруг оси YY’ (по часовой стрелке, если смотреть в торец головки звукоснимателя), а следовательно, нарушить симметричное положение иглы в канавке.
В таких тонармах предусматривают противодействующий компенсирующий момент с помощью груза, располагаемого по другую сторону оси YY’ на расстоянии от нее.
Очевидно, что добавление груза вносит некоторый дополнительный разбаланс тонарма относительно оси YY’ и поэтому окончательно установку прижимной силы G следует еще раз уточнить после поперечной балансировки тонарма.
Практически грузу придают две функции - установление поперечного баланса и установление требуемой прижимной силы звукоснимателя. В соответствии c этим в конструкциях, содержащих груз, балансировку тонарма начинают с того, что перемещают груз по градуированной шкале, параллельной оси YY’ в нулевое положение.
Затем противовесом приводят тонарм в равновесие относительно оси ХХ’ после чего передвижением груза - на соответствующее деление шкалы устанавливают требуемую прижимную силу звукоснимателя и, подбирая расстояние, достигают поперечного баланса.
В бюджетных простых конструкциях поперечный баланс обычно отсутствует и тонарм изогнут так, что прямая, соединяющая иглу с центром вращения, не перпендикулярна оси ХХ’. Прижимная сила в таких звукоснимателях регулируется противовесом и дополнительно пружиной, назначение которой, кроме того, поддерживать стабильность прижимной силы в динамическом режиме. Один из вариантов использования пружины показан (ЭПУ32С).
Кроме поперечного и горизонтального балансов в высококачественных тонармах предусматривают компенсацию так называемой скатывающей силы.
Скатывающая сила Fс возникает в процессе проигрывания и является, как это видно из рисунка, одной из компонент силы тяги Fk, которая направлена по касательной к канавке.
Другая компонента Ft, направленная по оси тонарма О’А, уравновешивается жесткой связью тонарма. Скатывающая сила Fc, направленная к центру пластинки О, повышает давление на внутреннюю стенку канавки и ослабляет его в той же мере на внешнюю стенку.
В результате нарушается баланс воспроизводимых сигналов правого и левого каналов стерео записи, появляются искажения звука и усиливается износ внутренней стенки канавки и соответствующей стороны воспроизводящей иглы.
Из рисунка следует, что скатывающая сила Fc = Fk tg F, а так как Fk по величине равна силе трения mG, то Fc = mG tg Ф
где m - коэффициент трения между иглой и пластинкой; G - прижимная сила звукоснимателя; Ф - угол между осью тонарма О’A, соединяющей центр его вращения с концом иглы, и касательной к проигрываемой канавке, проходящей через иглу.
Коэффициент трения m не является постоянной величиной. Он определяется, в основном, материалами трущихся поверхностей и для корундовой иглы с винилитовой пластинкой составляет 0,3. На величину коэффициента трения оказывают небольшое влияние скорость движения иглы относительно канавки и уровень записи, но практически это влияние невелико и в расчетах можно принимать m постоянным.
Скатывающая сила Fc создает момент вращения тонарма относительно точки 0’ который стремится повернуть тонарм к центру пластинки. Как видно из рисунка, этот момент М = Fc L cos Ф или, учитывая выражение, М = mGL sin Ф.
Угол Ф можно легко определить, предварительно найдя sin Ф из треугольника 00’А
Угол Ф зависит от длины тонарма L установочной базы звукоснимателя
на плате проигрывателя d и от радиуса R проигрываемой канавки.
Поскольку по мере проигрывания пластинки R меняется, то соответственно изменяются угол Ф, а следовательно, и вращающий момент М.
Компенсация этого момента выполняется посредством добавления равного по величине и противонаправленного момента к тонарму.
Во избежание конструктивных усложнений в устройствах для компенсации скатывающей силы обычно применяют постоянный момент, поэтому полная компенсация этой силы происходит фактически только на одном определенном радиусе проигрывания R.
Оценим величину скатывающей силы, принимая в первом приближении угол Ф равным углу коррекции B, который обычно выбирается в пределах 20—27°.
Считая коэффициент трения m= 0,3 получаем, что скатывающая сила равна 10—15% от прижимной силы звукоснимателя G.
В устройствах для компенсации скатывающей силы обычно применяют либо пружину, либо груз, подвешенный на нити, связанной с опорой тонарма.
Заметим, что противоскатывающее устройство действует эффективно, когда трение в подшипниках тонарма на порядок ниже величины скатывающей силы, т. е. не более 1% от прижимной силы звукоснимателя.
Горизонтальный угол погрешности.
Как известно, резец рекордера перемещается по радиусу записываемого диска, а игла звукоснимателя при проигрывании пластинки перемещается по дуге. В связи с этим между направлением колебаний иглы и радиусом, вдоль которого колеблется резец, образуется некоторый угол, называемый горизонтальным углом погрешности.
Вертикальный угол погрешности.
В звукоснимателе в связи с неизбежным расположением центра вращения иглодержателя над пластинкой, игла при проигрывании стереопластинки, следуя за модуляцией глубины канавки, совершает колебания не по перпендикуляру к плоскости пластинки, а под некоторым углом к нему, называемым вертикальным углом воспроизведения. Чтобы избежать искажений, этот угол должен совпадать с аналогично определяемым вертикальным углом записи.
Однако между ними обычно всегда имеется некоторое различие, называемое вертикальным углом погрешности. Для монофонических пластинок этот угол некритичен, но при воспроизведении стерео записи может явиться причиной нелинейных искажений и ослабления переходного затухания между стереоканалами.
Пример второй. Расчет тонарма для проигрывателей среднего качества. Длина тонарма выбирается, исходя из относительно малых габаритов таких проигрывателей, при этом оптимальные условия проигрывания предусматриваются для стандартной пластинки диаметром 175 мм.
Однако при проигрывании грампластинки диаметром 300 мм искажения на больших радиусах повысятся.
Наибольшая скатывающая сила будет возникать на начальном радиусе и составит 0,12% от прижимной силы при проигрывании пластинки диаметром 175 мм и 0,16% для пластинки 300 мм.
Рассмотренные искажения, обусловленные горизонтальным углом погрешности а, одинаково относятся как к монофоническим, так и к стереофоническим пластинкам.
Однако при проигрывании пластинки диаметром 300 мм искажения на больших радиусах повысятся. И на начальном радиусе достигнут 1,3% и 2,5% для амплитудного и скоростного звукоснимателей. Наибольшая скатывающая сила будет возникать на начальном радиусе и составит 0,12% от прижимной силы при проигрывании пластинки диаметром 175 мм и 0,16% для пластинки диаметром 300 мм.
Рассмотренные искажения, обусловленные горизонтальным углом погрешности а, одинаково относятся как к монофоническим, так и к стереофоническим пластинкам. В случае стерео воспроизведения угол а вызывает, кроме того, искажение стереоэффекта из-за уменьшения переходного затухания до величины обусловлены второй гармоникой.
SpyLOG
HotLog
Все права защищены © 2003-2017. Разрешается использование при условии указания живой ссылки на сайт http://inthouse.ru/
+7 (926) 906-6548
+7 (495) 771-2800