Elektrofon pickup

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 26. april 2016; checks kræver 19 redigeringer .

En pickup er en node, en del af en elektrisk spilleenhed (EPU).

Afhentningen inkluderer:

pickup nål ;
pickup-hoved - en enhed, der konverterer de mekaniske vibrationer af nålen, der opstår, når en plade afspilles, til elektriske signaler ;
tonearm - et håndtag , som pickuphovedet med en nål er fastgjort til, sikrer bevægelsen af nålen henover pladen langs lydsporet.

Pickup Needle

Pickupnålen er en nål, der bevæger sig med en spids ( konisk ) ende langs lydsporet, mens dens uregelmæssigheder får nålen til at vibrere ved en bestemt frekvens, hvorved du kan høre lyden optaget på pladen .

En grammofonnål ( grammofon ) er en spids stålstang , den skarpe ende er en kugle med en vis radius . Grammofonnålen blev sat ind i en holder forbundet med membranen, nålen blev fastgjort i den med en skrue. Afhængigt af spidsens radius blev der skelnet nåle med "stille tone", "medium" og "højt". Stålpennen holdt ikke længe, kun et par minutters arbejde på en shellakplade , så var den slidt ned og skulle udskiftes, ellers ville den begynde at ødelægge pladerne. På ærmerne på sovjetiske grammofonplader var der altid en advarsel om, at det ikke er tilladt at bruge spillede nåle. Stålnåle med en hård ( korund ) spids blev også brugt, mere holdbare, men også dyrere. "Bløde" nåle, såsom dem lavet af bambustræ , har også fået en vis udbredelse . De blev for eksempel brugt til at kontrollere kobberoriginaler efter at være blevet optaget på en optager, eller til at afspille særligt værdifulde plader. Bløde nåle slidte næsten ikke pladen op, men gengav høje frekvenser meget dårligt.

Elektrofonnålen er en lille krystal af et hårdt mineral fastgjort på en metalholder. Billige nåle bruger en korund krystal , mens dyre nåle bruger en meget hårdere diamant krystal . Krystallens metalholder gennem spjældet er fastgjort i en plastdorn .

Dimensionerne af krystallen, der er fastgjort på holderen til afspilning fra alle langspillende ( mono- , stereo- eller quadro- ) plader er de samme: krumningsradius for den koniske del er 18 ± 5 mikron , diameteren er 0,35 mm . For en bedre afrunding af rillens vindinger med en nål og en mere fuldstændig overensstemmelse mellem nålens vibrationer og fræserens vibrationer, bruges elliptiske nåle under optagelsen ( ellipsens hovedakse er orienteret hen over rillen på grammofonpladen).

Elektrofonnålen (krystal på holderen i en plastdorn) er installeret i pickuppens hoved.

Pickup hoved

Pickup-hovederne er som udgangspunkt lavet let aftagelige, med et stik , som gør det nemt at udskifte dem i tilfælde af funktionsfejl.

Pickup-hoveder er designet til:

mono optagelser;
stereooptagelser ;
kvadrafoniske optagelser.

Hvis et monofonisk hoved gengiver en stereofonisk plade, vil der selvfølgelig være en monofonisk lyd. Hvis et kvadrafonisk hoved gengiver en stereofonisk plade, vil der selvfølgelig kun være stereofonisk lyd.

Ifølge det fysiske princip, der bruges til at konvertere mekaniske vibrationer til elektriske signaler, er patronerne opdelt i:

piezoelektrisk ( piezoelektrisk effekt );
magnetisk ( loven om elektromagnetisk induktion );
andre fysiske principper kan bruges, for eksempel optiske, kapacitive, sådanne hoveder har ikke modtaget distribution [2] [3] .

Piezohoveder

Funktionsprincippet er baseret på den piezoelektriske effekt - en række stoffer ( piezoelektriske stoffer ) genererer en elektrisk strøm under deformation , en potentialforskel vises på overfladerne af den piezoelektriske krystal .

I hovedhuset er der et rør lavet af et materiale med piezoelektriske egenskaber, ledninger er forbundet til dets ender, forbundet med en lavfrekvent forstærker [4] . Røret er fyldt med en viskøs væske med dæmpende egenskaber.

Holderen med en krystal fastgjort til den er fastgjort i den ene ende gennem en dæmper til hovedets plastiklegeme, den midterste del er fastgjort til enden af det piezoelektriske rør. Hvis hovedet var stereo , så var der to piezoelektriske elementer (to rør), og i toppen af den ligebenede trekant (under rørene) var der en holder med krystaller.

Den første piezoelektriske pickup blev kommercielt udgivet i USA i 1926 af Brush Development Company (virksomheden skiftede senere til udvikling og produktion af båndoptagere ). Den nye pickup adskilte sig positivt fra de dengang brugte elektromagnetiske pickups med meget mindre indsats på nålen, hvorfor den blev annonceret som en "fjervægts stylus", det vil sige "en pickup i vægten af en fjer". [5]

De piezoelektriske hoveder produceret i USSR blev installeret i billige EPU'er af tredje og anden klasse og var designet til at spille plader ved 33⅓, 45 og 78 rpm. Når langspillede plader (ved 33⅓, 45 rpm) blev spillet, var det nødvendigt at orientere holderen, så symbolet "trekant" (for monofoniske hoveder) eller "to krydsede ringe" (for stereofoniske hoveder) dukkede op på "flaget" ". For at spille gamle grammofonplader ved 78 rpm var det nødvendigt at dreje "flaget" 180 grader, så inskriptionen "78" blev læst, en anden krystal stod op på lydsporet. Ved "78" omdrejninger rejste sig en korundkrystal, og ved "33⅓" og "45" kunne enten korund eller en diamantkrystal bruges, diamanthoveder var dyrere. Det blev strengt taget ikke anbefalet at spille langspillede plader i "78" nålepositionen, dette førte til slid på lydsporet, og grammofonplader i "33⅓" og "45" positionerne, dette kunne føre til brud på nålen (krystal).

Med piezoelektriske hoveder producerede den sovjetiske industri også førsteklasses elektrofoner, for eksempel Vega-101 stereo [6]

Ulemper ved piezoelektriske hoveder

De piezoelektriske hoveder havde øget stivhed, for den korrekte gengivelse af optagelsen krævedes en stor downforce. Derfor slidte piezoelektriske hoveder pladen meget (bortset fra Micro-Acoustics pickupper , som ikke var ringere end de elektromagnetiske i alle karakteristika).
Piezohoveder er kortlivede. Rør lavet af piezoelektrisk materiale revnede, sandsynligvis på grund af materialetræthed . I almindelige husholdningshoveder strømmede en klæbrig tyktflydende dæmpningsvæske ind på panelet, tilsmudsede det, såvel som på selve nålen, hvilket allerede tilsmudsede pladen, mens dæmpningen af nålen forsvandt, og lydkvaliteten blev kraftigt forringet.

Magnetiske hoveder

I avanceret udstyr er hoveder af magnetisk type blevet udbredt. Funktionsprincippet er baseret på fænomenet elektromagnetisk induktion : i en leder placeret i et vekslende magnetfelt induceres en elektrisk strøm, som ændres efter samme lov som magnetfeltet.

Pickupper baseret på dette princip dukkede kronologisk op først - i slutningen af 1910'erne. - og blev meget brugt sammen med de piezoelektriske, der dukkede op lidt senere. Tidlige elektromagnetiske pickupper, før 1950'erne inklusive, var de et ret tungt og ufølsomt design. For deres tilfredsstillende funktion krævedes downforce på nålen op til hundrede gram eller mere, som en grammofon (mekanisk) pickup. Piezohoveder var et stort skridt fremad i forhold til dem, da de arbejdede med en downforce i størrelsesordenen titusvis af gram. Elektromagnetiske pickupper blev blandt andet produceret i form af en aftagelig enhed, der kunne monteres på en grammofon eller grammofon i stedet for en standard nål med membran. [7]

Med fremkomsten af nye materialer var det muligt at skabe magnetiske pickupper med en meget større fleksibilitet (mindre stivhed) af suspensionen end piezoelektriske og med en lavere masse af det bevægelige system. Moderne magnethoveder fungerer med en klemkraft på 1 ... 3 g mod 5 g eller mere for moderne piezoelektriske hoveder, de slider pladen mindre og har bedre frekvenskarakteristika.

Enheden er opdelt i:

Elektromagnetisk - med en bevægelig permanent magnet placeret for enden af krystalholderen og faste induktorer fastgjort i hovedhuset. Sådanne hoveder forkortes MM ( moving magnet) .
Magnetoelektrisk - med faste magneter og bevægelige (på nåleholderen) induktorer. De er betegnet med forkortelsen MC ( eng. moving coil - moving coil).
Kombineret.

Magnetoelektriske hoveder er noget bedre i ydeevne end elektromagnetiske, men er væsentligt dyrere og kræver særlig koordinering med forstærkeren, derfor er de mindre almindelige.

Funktioner af hoveder af magnetisk type

De genererer lav EMF , signalet fra pickuppens magnetiske hoveder er meget lavere i amplitude end fra de piezoelektriske: for elektromagnetiske hoveder - 4-5 mV, for magnetoelektriske hoveder - omkring 0,2 mV.
Frekvensresponsen for de magnetiske hoveder er meget mere lineær, men på grund af dette er den meget langt fra den nødvendige .

Disse to faktorer kræver, at magnetiske hoveder er forbundet til en lavfrekvent forstærker gennem en forforstærker-korrektor .

Tonearm

Tonarm ( tysk : Tonarm , af Ton "lyd" og Arm "hånd") er et håndtag på en pladespiller ( elektrofon ) , hvortil et pickuphoved med en nål er fastgjort.

Der er to typer tonearme:

Tangentiel tonearm (de kaldes også tonearme med lineær sporing) - hele tonearmen bevæger sig i forhold til pladen, pickup-hovedet bevæger sig radialt , ligesom kutteren, når du optager en plade. Et komplekst mekanisk design, bevægelsen af tonearmen, sker som regel af et elektrisk drev med et servosystem. Modtog lidt distribution på grund af enhedens kompleksitet med en meget lille gevinst i afspilningskvalitet.
Radial tonearm (de kaldes også håndtags-tonearme) - de har en fast rotationsakse uden for pladen, hvilket gør det muligt for pickup-hovedet, der er placeret for enden af tonearmen, at bevæge sig frit langs en cirkelbue , efter lydsporet fra en roterende optage. Den største fordel sammenlignet med en tangentiel tonearm er enhedens enkelhed og lave omkostninger.

I udseende kan vi skelne:

Direkte tonearm.
J- eller S-formede tonearme.

Bevægelse af tonearmen

Den tangentielle tonearm sikrer, at pennen nøjagtigt følger den bane, som optagerens skærer tilbagelægger, når du optager en plade. Pickuphovedets længdeakse er altid orienteret tangentielt til lydsporet, der er ingen lydforvrængninger.

Den radiale tonearm er en stang, fastgjort i den ene ende på den lodrette rotationsakse, i den anden ende er der et hoved med en nål.

Da kutteren under optagelsen bevæger sig langs radius , er målemarkørens længdeakse orienteret vinkelret på radius langs tangenten til lydrillen, og nålen under afspilning langs cirkelbuen , så dannes en vinkel mellem aksen af hovedet på den radiale tonearm og den tangentielle lydrille , hvilket fører til lydforvrængning under afspilning (vinkelforvrængning). Hovedets aksiale linje er kun placeret strengt tangentiel til lydsporet på to punkter på pladen. Hvis tonearmen er forkert justeret, kan dette punkt være alene eller helt fraværende.

For at reducere vinkelforvrængning drejes hovedet til venstre af korrektionsvinklen dannet af hovedets aksiale linje og linjen, der forbinder rotationsaksen og nålen. $\Phi$

Følgende tonearmsindstillinger kan noteres:

bunden af tonearmen - afstanden fra tonearmens lodrette rotationsakse til rotationscentret for posten $d$
tonearmslængde - afstanden fra den lodrette akse til enden af nålen $L$
afstand fra pladens rotationsakse til nålen - $R$

Formlen, der beskriver tonearmens bevægelse, ser sådan ud:

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

derfor skal sinus af den vinkel , som hovedet skal drejes til, være $\Phi$

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

Med en konstant tonearmsbase kan du ved at ændre tonearmens længde bygge en graf, der afspejler afhængigheden af vinklen (eller ) af nålens position på pladen (for forskellige ). $d$ $L$ $\Phi$ $\sin \Phi$ $R$

Hvis f.eks. bunden af tonearmen er mm og længden af tonearmen er mm, så vil korrektionsvinklen være .

d=215

L=231

\Phi

{22^{\cirkel }}{\akut {40}}

Med radier lig med og mm vil hovedets aksiale linje være rettet strengt langs tangenten, og i yderpositionerne på lydsporet vil vinklen ikke falde sammen med tangenten ved , hvilket er acceptabelt for lydgengivelse af høj kvalitet (beregningen er lavet for en grammofonplade med en maksimal diameter på 300 mm) .

R

64

119

{1^{\cirkel }}{\akut {55}}

Teoretisk set, hvis du laver en meget lang tonearm, vil cirklens bue i en snæver sektor af posten nærme sig en lige linje , og korrektionsvinklen vil tendere til nul , men elektriske afspillere produceres i rimelige størrelser.

Formen på tonearmen påvirker ikke dens tekniske egenskaber (der er ingen faktor i den matematiske formel , der bestemmer formen på tonearmen) , den skal øge bekvemmeligheden ved dens betjening og opfylde kravene til teknisk æstetik .

Der er radiale tonearme med vinkelfejlskompensation, pickuphovedet er hængslet, en ekstra stang drejer det automatisk til en vinkel, der er proportional med tonearmstangens rotationsvinkel. På grund af deres kompleksitet er de ikke meget brugt.

Radial armbalancering

For at regulere downforce er tonearmen afbalanceret , oftest bruges en justerbar modvægt . I high-end EPU'er er modvægten fastgjort til stangen gennem en dæmper for at eliminere lavfrekvent resonans . Det er muligt at justere arbejdslængden på tonearmsstangen.

Rolling Force

Når nålen (det vil sige den radiale tonearm) er på pladens bevægelige lydspor, virker følgende kræfter på den: friktionskraft , hvis vektor er rettet strengt tangentielt til lydsporet, og trækkraft (tonearmsreaktion på grund af dens stivhed) . Der er en ikke-konstant vinkel mellem disse to vektorer , som ændres, når tonearmen flyttes som følge af afspilning af pladen. Som følge heraf opstår der en rullende kraft , som forskyder tonearmen mod midten af disken . $F_{f}$ $F_{r}$ $\Phi$ $F_{s}$

Du kan bestemme størrelsen af rullekraften: . Da trækkraften er lig med produktet af pickuppens klemkraft og friktionskoefficienten mellem pennen og pladen, så : ${F_{s}}={F_{r}}\ gange \mathrm {tg} \Phi$ $F_{r}$ $G$ $K$ ${F_{s}}=K\ gange G\ gange \mathrm {tg} \Phi$

Rullekraften er ca. 1/10 af nedadgående kraft.

Friktionskoefficienten for nålen med en sfærisk spids på lydsporet er altså omtrent ens ;

{0,25}

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

Friktionskoefficienten for nålen med en elliptisk spids på lydsporet er omtrent lig med .

{0,35}

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

Antag, at vinklen mellem tonearmens midterlinje og hovedets midterlinje er , så:

\Phi

{22^{\cirkel }}{\akut {40}}

til sfærisk nål ;

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

til elliptisk nål

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

For at kompensere for rullekraften er tonearmen udstyret med specielle enheder, der kompenserer for denne effekt (drejning af tonearmen udad). For at kompensere for rullekraften bruges en fjedermekanisme oftest , en tråd med en vægt suspenderet på den kastes gennem blokken , gensidigt frastødende permanente magneter , en løftestangsmekanisme , et skråplan . Du kan justere mængden af anti-skøjteløbskraft. I de lavere klassers EPU kan forskydningskraftkompensatoren være fraværende.

Yderligere enheder

For at reducere friktionskræfterne, øge glatheden og nøjagtigheden af arbejdet roterer akslerne på højkvalitets tonearme i rullelejer ( kuglelejer og nålelejer).

For jævn sænkning af nålen på lydsporet er en mikrolift designet . Hvis du sætter pickuppen på pladen i hånden, kan du beskadige nålen (knække krystallen). I mikrolifte bruges dæmpere (retardere) af forskellige designs: elektromagnetiske, håndtag, fjeder. I det polske firma Unitras EPU blev stangen sænket ned i en cylinder fyldt med en væske med meget høj viskositet .

Så snart nålen når den sidste spiral af lydsporet, udløses autostop indbygget i EPU'en . Nålen hæver sig over pladen, den elektriske motor, der roterer skiven, er slukket. I nogle EPU'er vender tonearmen tilbage til stativet. Autostop kan deaktiveres, for eksempel ved afspilning af ikke-standardplader (souvenir, meget lille diameter). I EPU'er af tredje og anden klasse, blaffe med mekanisk aktivering, i paneler af første og højere klasse bruges optiske og magnetiske ( reed switch ) sensorer. Optiske sensorer reagerer på en stigning i tonearmens bevægelseshastighed, når nålen passerer gennem udgangsdelen af pladens lydspor.

Litteratur

Cherkunov VK Konstruktion af amatørspillere. - Moskva: Energi, 1980. - 112 s.
Apollonova L.P., Shumova N.D. Optagelse og dens gengivelse. - Moskva: Energi, 1973. - 72 s.
Brodkin V. M. Elektriske spilleapparater. - Moskva: Energi, 1972. - 104 s.
Cherkunov VK Elektromagnetisk mikrolift. - " Radio ", 1975, nr. 2. - S. 36-38.
Brodkin V. M. Elektriske spilleapparater. 2. udg. Masseradiobibliotek , udgave 1013. - M .: Energi, 1980
Degrell L. Spillere og optegnelser. Oversættelse fra ungarsk af V. K. Piskarev, redigeret af Yu. A. Voznesensky. - M .: "Radio og kommunikation", 1982

Noter

↑ Radiola "Ural" serie 57. Betjeningsvejledning Arkivkopi dateret 8. marts 2013 på Wayback Machine
↑ Laserpladespiller til vinylplader. Arkiveret 14. februar 2015 på Wayback Machine Science and Life Magazine , nr. 2 (februar) 2015
↑ En laserpladespiller til vinylplader blev udgivet i Japan i 1988. . Hentet 14. februar 2015. Arkiveret fra originalen 14. februar 2015. (ubestemt)
↑ Det piezoelektriske hoved kræver ikke et phono-trin . Det eneste krav til en ULF, der arbejder med et piezoelektrisk hoved, er den højest mulige indgangsimpedans. Dette skyldes det faktum, at det tilsvarende kredsløb af det piezoelektriske hoved er en serieforbundet spændingskilde og en ret lille kondensator . Derfor danner forstærkerens indgangsimpedans en parasitisk HPF med denne kapacitans , som kan skabe en blokering af lave lydfrekvenser.
↑ Fabrikantens historie. Børste Development Co.; Cleveland, Ohio . Dato for adgang: 20. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 3. marts 2016. (ubestemt)
↑ "Vega-101 stereo" Arkivkopi af 30. marts 2014 på Wayback Machine
↑ Bektabegov A.K., Zhuk M.S. Grammofon pickupper. — M.-L.: Gosenergoizdat, 1950