Elektrofon pickup

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 26 april 2016; kontroller kräver 19 redigeringar .

En pickup är en nod, en del av en elektriskt spelande enhet (EPU).

I pickupen ingår:

pickupnål ;
pickuphuvud - en enhet som omvandlar de mekaniska vibrationerna från nålen som uppstår när en skiva spelas upp till elektriska signaler ;
tonearm - en spak som pickuphuvudet med en nål är fäst vid, säkerställer att nålen rör sig över skivan längs ljudspåret.

Pickup Needle

Pickupnålen är en nål som rör sig med en spetsig ( konisk ) ände längs ljudspåret, medan dess ojämnheter gör att nålen vibrerar med en viss frekvens, vilket gör att du kan höra ljudet inspelat på skivan .

En grammofonnål ( grammofonnål ) är en spetsig stålstång , den vassa änden är en sfär med en viss radie . Grammofonnålen sattes in i en hållare kopplad till membranet, nålen fästes i den med en skruv. Beroende på radien för skärpningen av spetsen urskiljdes nålar med "tyst ton", "medium" och "högt". Stålpennan höll inte länge, bara några minuters arbete på en schellackskiva , sedan var den nedsliten och fick bytas ut, annars skulle den börja förstöra skivorna. På ärmarna på sovjetiska grammofonskivor fanns det alltid en varning om otillåtligheten av att använda spelade nålar. Stålnålar med hård ( korund ) spets användes också, mer hållbara, men också dyrare. "Mjuka" nålar, som de som är gjorda av bambuträ , har också fått en viss spridning . De användes till exempel för att kontrollera kopparoriginal efter att ha spelats in på en brännare eller för att spela särskilt värdefulla skivor. Mjuka nålar nötte nästan inte ut skivan, men återgav höga frekvenser mycket dåligt.

Elektrofonnålen är en liten kristall av ett hårt mineral fäst på en metallhållare. Billiga nålar använder en korundkristall , medan dyra nålar använder en mycket hårdare diamantkristall . Kristallens metallhållare genom spjället är fixerad i en plastdorn .

Måtten på kristallen fixerad på hållaren för uppspelning från alla långspelade ( mono- , stereo- eller quadro- ) skivor är desamma: krökningsradien för den koniska delen är 18 ± 5 mikron , diametern är 0,35 mm . För en bättre avrundning av spårets varv med en nål och en mer fullständig överensstämmelse mellan nålens vibrationer och knivens vibrationer, används elliptiska nålar under inspelningen ( ellipsens huvudaxel är orienterad över spåret på skivan).

Elektrofonnålen (kristall på hållaren i en plastdorn) är installerad i pickupens huvud.

Pickup huvud

Pickuphuvudena är som regel lätta att ta bort, med en stickkontakt , vilket gör det enkelt att byta ut dem vid fel.

Pickuphuvuden är designade för:

Om ett monofoniskt huvud återger en stereofonisk skiva blir det naturligtvis ett monofoniskt ljud. Om ett kvadrafoniskt huvud återger en stereofonisk skiva blir det naturligtvis bara stereofoniskt ljud.

Enligt den fysiska principen som används för att omvandla mekaniska vibrationer till elektriska signaler är patronerna indelade i:

piezoelektrisk ( piezoelektrisk effekt );
magnetisk ( lagen för elektromagnetisk induktion );
andra fysiska principer kan användas, till exempel optiska, kapacitiva, sådana huvuden har inte fått distribution [2] [3] .

Piezohuvuden

Funktionsprincipen är baserad på den piezoelektriska effekten - ett antal ämnen ( piezoelektriska ämnen ) genererar en elektrisk ström under deformation , en potentialskillnad uppträder på den piezoelektriska kristallens ytor .

I huvudhuset finns ett rör tillverkat av ett material med piezoelektriska egenskaper, ledningar är anslutna till dess ändar, anslutna till en lågfrekvent förstärkare [4] . Röret är fyllt med en trögflytande vätska med dämpande egenskaper.

Hållaren med en kristall fäst vid den är fäst i ena änden genom en dämpare till huvudets plastkropp, mittdelen är fäst vid änden av det piezoelektriska röret. Om huvudet var stereo , så fanns det två piezoelektriska element (två rör), och på toppen av den likbenta triangeln (under rören) fanns en hållare med kristaller.

Den första piezoelektriska pickupen släpptes kommersiellt i USA 1926 av Brush Development Company (företaget bytte senare till utveckling och produktion av bandspelare ). Den nya pickupen skilde sig positivt från de då använda elektromagnetiska pickuperna med mycket mindre ansträngning på nålen, varför den annonserades som en "fjäderviktsstylus", det vill säga "en pickup i vikten av en fjäder". [5]

De piezoelektriska huvuden som produceras i Sovjetunionen installerades i billiga EPU :er av tredje och andra klass och designades för att spela skivor vid 33⅓, 45 och 78 rpm. När långspelade skivor (vid 33⅓, 45 rpm) spelades, var det nödvändigt att orientera hållaren så att symbolen "triangel" (för monofoniska huvuden) eller "två korsade ringar" (för stereofoniska huvuden) dök upp på "flaggan" ". För att spela gamla grammofonskivor vid 78 rpm var det nödvändigt att vrida "flaggan" 180 grader så att inskriptionen "78" lästes, en annan kristall stod upp på ljudspåret. Vid "78" varv reste sig en korundkristall, och vid "33⅓" och "45" kunde antingen korund eller en diamantkristall användas, diamanthuvuden var dyrare. Det rekommenderades absolut inte att spela långspelade skivor i nålpositionen "78", detta ledde till slitage på ljudspåret och grammofonskivor i positionerna "33⅓" och "45", detta kunde leda till att nålen gick sönder (kristall).

Med piezoelektriska huvuden producerade den sovjetiska industrin även förstklassiga elektrofoner, till exempel Vega-101 stereo [6]

Nackdelar med piezoelektriska huvuden

De piezoelektriska huvudena hade ökad styvhet, för korrekt återgivning av inspelningen krävdes en stor nedåtkraft. Därför nöt piezoelektriska huvuden ut skivan mycket (förutom Micro-Acoustics pickuper , som inte var sämre än elektromagnetiska i alla egenskaper).
Piezohuvuden är kortlivade. Rör gjorda av piezoelektriskt material råkade spricka, förmodligen på grund av materialutmattning . I vanliga hushållshuvuden flödade en klibbig viskös dämpande vätska på panelen och smutsade ner den, såväl som på själva nålen, som redan smutsade ner skivan, medan dämpningen av nålen försvann och ljudkvaliteten försämrades kraftigt.

Magnetiska huvuden

I avancerad utrustning har magnetiska huvuden blivit utbredda. Funktionsprincipen är baserad på fenomenet elektromagnetisk induktion : i en ledare placerad i ett växelmagnetfält induceras en elektrisk ström, som ändras enligt samma lag som magnetfältet.

Pickuper baserade på denna princip kronologiskt dök upp först - i slutet av 1910-talet. - och användes flitigt tillsammans med de piezoelektriska som dök upp lite senare. Tidiga elektromagnetiska pickuper, före 1950-talet inklusive, de var en ganska tung och okänslig design. För deras tillfredsställande funktion krävdes nedåtkraft på nålen upp till hundra gram eller mer, som en grammofon (mekanisk) pickup. Piezohuvuden var ett stort steg framåt jämfört med dem, eftersom de arbetade med en downforce i storleksordningen tiotals gram. Elektromagnetiska pickuper tillverkades bland annat i form av en avtagbar enhet som kunde installeras på en grammofon eller grammofon istället för en vanlig nål med membran. [7]

Med tillkomsten av nya material var det möjligt att skapa magnetiska pickuper med en mycket större flexibilitet (mindre styvhet) av upphängningen än piezoelektriska och med en lägre massa av det rörliga systemet. Moderna magnethuvuden arbetar med en klämkraft på 1 ... 3 g mot 5 g eller mer för moderna piezoelektriska huvuden, de sliter mindre på plattan och har bättre frekvensegenskaper.

Enheten är uppdelad i:

Elektromagnetisk - med en rörlig permanentmagnet placerad i änden av kristallhållaren och fasta induktorer fastsatta i huvudhuset. Sådana huvuden förkortas MM ( moving magnet) .
Magnetoelektrisk - med fasta magneter och rörliga (på nålhållaren) induktorer. De betecknas med förkortningen MC ( eng. moving coil - moving coil).
Kombinerad.

Magnetoelektriska huvuden har något bättre prestanda än elektromagnetiska, men är betydligt dyrare och kräver speciell koordination med förstärkaren, därför är de mindre vanliga.

Funktioner hos huvuden av magnetisk typ

De genererar låg EMF , signalen från pickupens magnethuvuden är mycket lägre i amplitud än från de piezoelektriska: för elektromagnetiska huvuden - 4-5 mV, för magnetoelektriska huvuden - cirka 0,2 mV.
Frekvenssvaret för magnethuvudena är mycket mer linjärt, men på grund av detta är det mycket långt ifrån det som krävs .

Dessa två faktorer kräver att magnetiska huvuden är anslutna till en lågfrekvent förstärkare via en förförstärkare-korrigerare .

Tonarm

Tonarm ( tyska: Tonarm , av Ton "ljud" och Arm "hand") är en spak på en skivspelare ( elektrofon ) , på vilken ett pickuphuvud med nål är fäst.

Det finns två typer av tonearms:

Tangential tonearm (de kallas även tonearms med linjär spårning) - hela tonearmen rör sig i förhållande till skivan, pickuphuvudet rör sig radiellt , precis som skäraren när man spelar in en skiva. En komplex mekanisk design, tonearmens rörelse, sker som regel av en elektrisk drivning med ett servosystem. Fick lite distribution på grund av enhetens komplexitet med en mycket liten vinst i uppspelningskvalitet.
Radiell tonearm (de kallas även spaktonarmar) - de har en fast rotationsaxel utanför skivan, vilket gör att pickuphuvudet som finns i slutet av tonearmen kan röra sig fritt längs cirkelbågen , efter ljudspåret från en roterande spela in. Den största fördelen, jämfört med en tangentiell tonearm, är enhetens enkelhet och låg kostnad.

Utseendemässigt kan vi urskilja:

Direkt tonearm.
J- eller S-formade tonearmar.

Flytta tonarmen

Tonarmen av tangentiell typ säkerställer att pennan exakt följer den bana som brännarens skärare färdas vid inspelning av en skiva. Pickuphuvudets längdaxel är alltid orienterad tangentiellt mot ljudspåret, det finns inga ljudförvrängningar.

Den radiella tonarmen är en stång, fixerad i ena änden på den vertikala rotationsaxeln, i den andra änden finns ett huvud med en nål.

Eftersom skäraren under inspelningen rör sig längs radien , är bromsokets längdaxel orienterad vinkelrätt mot radien längs tangenten till ljudspåret, och nålen under uppspelning längs cirkelbågen , då bildas en vinkel mellan axeln av huvudet på den radiella tonarmen och det tangentiella ljudspåret , vilket leder till ljuddistorsion under uppspelning (vinkelförvrängning). Huvudets axiella linje är belägen strikt tangentiellt till ljudspåret endast vid två punkter på skivan. Om tonearmen är felaktigt justerad kan denna punkt vara ensam eller helt frånvarande.

För att minska vinkelförvrängningen vrids huvudet åt vänster av korrigeringsvinkeln som bildas av huvudets axiella linje och linjen som förbinder rotationsaxeln och nålen. $\Phi$

Följande tonarmsinställningar kan noteras:

basen av tonearmen - avståndet från tonarmens vertikala rotationsaxel till skivans rotationscentrum $d$
tonearmslängd - avståndet från den vertikala axeln till änden av nålen $L$
avstånd från skivans rotationsaxel till nålen - $R$

Formeln som beskriver tonearmens rörelse ser ut så här:

d^{2}=L^{2}+R^{2}-2RL\ gånger \cos {(90-\Phi )}

därför måste sinus för vinkeln som huvudet ska vridas till vara $\Phi$

\sin \Phi ={\frac {L^{2}-d^{2}+R^{2}}{2RL}}

Med en konstant tonearmsbas kan du genom att ändra längden på tonearmen bygga en graf som reflekterar beroendet av vinkeln (eller ) på nålens position på plattan (för olika ). $d$ $L$ $\Phi$ $\sin \Phi$ $R$

Till exempel, om basen av tonearmen är mm och längden på tonearmen är mm, så blir korrigeringsvinkeln .

d=215

L=231

\Phi

{22^{\cirkel }}{\acute {40}}

Med radier lika med och mm kommer huvudets axiella linje att riktas strikt längs tangenten, och i extrempositionerna på ljudspåret kommer vinkeln inte att sammanfalla med tangenten vid , vilket är acceptabelt för högkvalitativ ljudåtergivning (beräkningen gjordes för en grammofonskiva med en maximal diameter på 300 mm) .

R

64

119

{1^{\circ }}{\acute {55}}

Teoretiskt, om du gör en mycket lång tonearm, kommer cirkelbågen i en smal sektor av skivan att närma sig en rak linje , och korrigeringsvinkeln kommer att tendera till noll , men elektriska spelare produceras i rimliga storlekar.

Formen på tonearmen påverkar inte dess tekniska egenskaper (det finns ingen faktor i den matematiska formeln som bestämmer formen på tonearmen) , den bör öka bekvämligheten med dess funktion och uppfylla kraven för teknisk estetik .

Det finns radiella tonearmar med vinkelfelskompensation, pickuphuvudet är gångjärn, en extra stång vrider det automatiskt till en vinkel som är proportionell mot tonearmstångens rotationsvinkel. På grund av deras komplexitet används de inte i stor utsträckning.

Radiell armbalansering

För att reglera downforce är tonearmen balanserad , oftast används en justerbar motvikt . I avancerade EPU:er är motvikten fäst vid stången genom en dämpare för att eliminera lågfrekvent resonans . Det är möjligt att justera arbetslängden på tonearmstången.

Rolling Force

När nålen (vilket betyder den radiella tonarmen) är på skivans rörliga ljudspår, verkar följande krafter på den: friktionskraft , vars vektor riktas strikt tangentiellt till ljudspåret, och dragkraft (tonarmsreaktion på grund av dess styvhet) . Det finns en icke-konstant vinkel mellan dessa två vektorer , som ändras när tonarmen flyttas till följd av att skivan spelas. Följaktligen uppstår en rullande kraft som förskjuter tonarmen mot mitten av skivan . $F_{f}$ $F_{r}$ $\Phi$ $F_{s}$

Du kan bestämma storleken på rullkraften: . Eftersom dragkraften är lika med produkten av pickupens klämkraft och friktionskoefficienten mellan pennan och skivan, då : ${F_{s}}={F_{r}}\times \mathrm {tg} \Phi$ $F_{r}$ $G$ $K$ ${F_{s}}=K\ gånger G\ gånger \mathrm {tg} \Phi$

Rullkraften är ungefär 1/10 av nedåtkraften.

Friktionskoefficienten för nålen med en sfärisk spets på ljudspåret är alltså ungefär lika ;

{0,25}

{F_{s}}={0,25}\ gånger \mathrm {tg} \Phi

Friktionskoefficienten för nålen med en elliptisk spets på ljudspåret är ungefär lika med .

{0,35}

{F_{s}}={0,35}\ gånger \mathrm {tg} \Phi

Antag att vinkeln mellan tonearmens mittlinje och huvudets mittlinje är , då:

\Phi

{22^{\cirkel }}{\acute {40}}

för sfärisk nål ;

F_{s}={0.25}\ gånger G\ gånger \mathrm {tg} {22^{\circ }}{\acute {40}}={0.1}G

för elliptisk nål

F_{s}={0.35}\ gånger G\ gånger \mathrm {tg} {22^{\circ }}{\acute {40}}={0.15}G

För att kompensera för rullkraften är tonarmen utrustad med speciella anordningar som kompenserar för denna effekt (vridning av tonearmen utåt). För att kompensera för rullkraften används oftast en fjädermekanism , en tråd med en vikt upphängd på den kastas genom blocket , ömsesidigt avvisande permanentmagneter , en spakmekanism , ett lutande plan . Du kan justera mängden anti-skridskokraft. I de lägre klassernas EPU kan skjuvkraftskompensatorn saknas.

Ytterligare enheter

För att minska friktionskrafterna, öka smidigheten och noggrannheten i arbetet, roterar axlarna på högkvalitativa tonearmar i rullningslager ( kullager och nållager).

För smidig sänkning av nålen på ljudspåret är en mikrolift designad . Om du sätter pickupen på skivan för hand kan du skada nålen (bryta kristallen). I mikroliftar används spjäll (retarder) av olika konstruktioner: elektromagnetiska, spak, fjäder. I det polska företaget Unitras EPU sänktes staven ner i en cylinder fylld med en vätska med mycket hög viskositet .

Så snart nålen når den sista spiralen av ljudspåret utlöses autostoppet inbyggt i EPU:n . Nålen reser sig över plattan, elmotorn som roterar skivan stängs av. I vissa EPU:er återgår tonarmen till stativet. Autostopp kan inaktiveras, till exempel vid uppspelning av icke-standardiserade skivor (souvenir, mycket liten diameter). I EPU:er av tredje och andra klass, lifting med mekanisk aktivering, i paneler av första och högre klasser används optiska och magnetiska ( reed switch ) sensorer. Optiska sensorer reagerar på en ökning av tonearmens rörelsehastighet när nålen passerar genom utgångsdelen av plattans ljudspår.

Litteratur

Cherkunov VK Konstruktion av amatörspelare. - Moskva: Energi, 1980. - 112 s.
Apollonova L.P., Shumova N.D. Inspelning och dess reproduktion. - Moskva: Energi, 1973. - 72 sid.
Brodkin V. M. Elektriska spelapparater. - Moskva: Energi, 1972. - 104 sid.
Cherkunov VK Elektromagnetisk mikrolift. - " Radio ", 1975, nr 2. - S. 36-38.
Brodkin V. M. Elektriska spelapparater. 2:a uppl. Massradiobibliotek , nummer 1013. - M .: Energi, 1980
Degrell L. Spelare och skivor. Översättning från ungerska av V. K. Piskarev, redigerad av Yu. A. Voznesensky. - M .: "Radio och kommunikation", 1982

Anteckningar

↑ Radiola "Ural" serie 57. Bruksanvisning Arkivexemplar daterad 8 mars 2013 på Wayback Machine
↑ Laser skivspelare för vinylskivor. Arkiverad 14 februari 2015 på Wayback Machine Science and Life Magazine , nr 2 (februari) 2015
↑ En laserskivspelare för vinylskivor släpptes i Japan 1988. . Hämtad 14 februari 2015. Arkiverad från originalet 14 februari 2015. (obestämd)
↑ Det piezoelektriska huvudet kräver inte ett phonosteg . Det enda kravet för en ULF som arbetar med ett piezoelektriskt huvud är högsta möjliga ingångsimpedans. Detta beror på det faktum att den ekvivalenta kretsen för det piezoelektriska huvudet är en seriekopplad spänningskälla och en ganska liten kondensator . Därför bildar förstärkarens ingångsimpedans en parasitisk HPF med denna kapacitans , vilket kan skapa en blockering av låga ljudfrekvenser.
↑ Tillverkarens historia. Brush Development Co.; Cleveland, Ohio . Tillträdesdatum: 20 oktober 2015. Arkiverad från originalet 3 mars 2016. (obestämd)
↑ "Vega-101 stereo" Arkivexemplar av 30 mars 2014 på Wayback Machine
↑ Bektabegov A.K., Zhuk M.S. Gramophone pickups. — M.-L.: Gosenergoizdat, 1950

Länkar

Laura Dearborn ("The Absolute Sound") skivspelare. Arkiverad 7 september 2011 på Wayback Machine // inthouse.ru