Устройство на грамофона "Turntable device"



Грамофонът се състой от корпус "plinth", рамо "tonearm", подложка под рамото "armboard" /при някои модели рамото се монтира направо към корпуса/ и доза "cartridge".
Тези компоненти търпят непрекъснато усъвършенствуване.
Корпусът се състой от: суб-шаси "sub-chassis" /среща се само при някои модели/, диск "platter", лагерен възел на диска "bearing assembly", задвижващ електродвигател, и предавка.
Според начина на предаване на движението от електродвигателя към диска, грамофоните се делят на три вида:

- Задвижване на диска посредством паразитна гумена ролка /фрикционно задвижване/.
- Задвижване на диска посредством гумен ремък "belt drive".
- Директно задвижване на диска "direct drive".

1.Корпус.

Повечето от хората си мислят, че предназначението на корпуса с диска е да обезпечи движението на грамофонната плоча.
Собствено корпусът влияе на звукоизвличането също както рамото и дозата и техният правилен подбор определя крайния резултат.
При възпроизвеждането на грамофонния запис всички компоненти на грамофона са свързани механически в едно цяло, включително и грамофонната плоча, и появата на всякакви вибрации са в състояние да въздействуват на иглата.
В резултат на това се влошава качеството на звука.
Основният източник на тези вибрации са:

- Вибрации от механическите части на грамофона /двигател, лагери, предавка/.
- Вибрации от акустическата обратна връзка между високоговорителите и иглата.
- Вибраций предавани, чрез стените и пода на стойката, или раклата върху която е поставен грамофонът.
- Вибрации от рамото /евентуални хлабини във възлите на рамото/.
- Вибрации предавани от изкривени и изкорубени плочи.

За да се възпроизведът правилно записите от браздата на плочата, трябва да сведем до минимум влиянието на паразитните вибрации.
Една от най-разпространените конструкции са грамофоните с използването на "меко" шаси /суб-шаси/, на което е монтиран лагерът на диска, дискът и подложката с рамото.
Тази конструкция е измислена и се въвежда за пръв път от инженерите на фирмата Торенс.

В историята на домашното аудио, названията "Торенс" и "грамофон" се апроксимират като едно и също нещо.
Много малко от старите аудиофили не са притежавали в сегашно, или в минало време поне един от красиво изработените грамофони на Торенс.
Изключително добре пректирани, построени достатъчно точно, здрави и тежки машини!
Историята на Торенс започва в Швейцария през 1883 год. основана от Hermann Thorens.
Произвеждала е часновникови механизми и през 1923 год. е имала около 1200 работници.
В края на 20-те години на миналия век, фирмата започва изследвания в звуковъзпроизвеждането.
Едни от първите модели грамофони са се появили около 1929 год. и са били с постоянно-токови двигатели /патент на Торенс/.
По време на Втората световна война, Торенс е произвеждал оборудване за швейцарските телеграфни и пощенски станции.
След Втората световна война, повечето от големите швейцарски фирми като Thorens, Nagra и Studer били непокътнати заради неутралитета на Швейцария и били готови за нови "подвизи".
По това време компанията EMT на Wilhelm Franz е била много напред в конструирането и производството на грамофони с нейния огромен модел EMT-927 (1950), алфата и омегата на грамофоните в продължение на 27 години.
Торенс не остават по-назад и започват задълбочено проучване, изследване и обмяна на опит с EMT.
През 1953 год. се появява моделът "301" на английската фирма Garrard.
През 1957 год. Торенс представят най-после своя изключителен модел "Thorens-124", който приличал много на "Garrard-301".
Първоначално моделът е бил представен без рамо /като шаси и двигател/ и е бил ориентиран към по-богатите потребители, на които е бил предоставен изборът за рамото.
През 1958 год, когато стереозаписите са били официално утвърдени, Торенс представят първото висококачествено рамо "BTD-12".
През 1966 год. Торенс усъвършенствуват модела "124" и представят версията "124 MК2", вече с рамо на Торенс "TP14".
Главното преимущество на "124" и "124 МК2" е отлятото алуминиево шаси и необикновенната предавка разработена за да обедини две важни системи за предаване на движението по онова време - твърдото съприкосновение на паразитната гумена ролка и филтрацията на вибрациите от гумения ремък.
Мощният синхронен двигател чрез ремъка завърта двустепенна шайба, която предава движението на диска, чрез паразитното гумено колело.
Дискът е изработен или от цинкова сплав (за дози MC), или от чугун (за дози MM), а отгоре се поставя алуминиев кожух.
Дискът с кожуха тежи около 4,5 кг!
Лагеруван е на висококачествен плъзгащ лагер с диаметър на вала 14 мм!
Всички движещи се части на този модел имат огромни габарити, което увеличава стабилността и надежността на грамофона.
Скоростите с които разполага модела са 16,33,45 и 78 об/мин, а скоростта може точно да се регулира, чрез магнитна спирачка.
Торенс "124" и "124 МК2" е мечта за днешният ориентиран към винила аудиофил, заради грамотното проектиране и тежкото шаси, което заедно с подходящо рамо дава изумителен звук!
За онова време този модел е струвал $99,75 без рамо, а в момента на еBay цената на запазен модел е главозамайваща!

След това кратко отклонение нека видим малко снимки на Торенс-124 и как е решено "мекото" окачване на субшасито:

Грамофон Торенс 124. Поглед отдолу на суб-шасито на грамофон Торенс 124. Разположение на монтажните отвори за суб-шасито при Торенс 124. Предавка при грамофон Thorens-124.


Гумени втулки  за грамофон Торенс 124. Монтажни шпилки за суб-шасито на грамофон Торенс 124. Начин на монтирането на суб-шасито при Торенс-124.

Двигателят в тази конструкция също се намира на суб-шасито и е изолиран с отделни гумени тампони.
Суб-шасито се монтира към корпуса с помоща на 4 броя шпилки и гумени тампони, а чрез завъртане на дисковите шайби - се нивелира.
Поради голямото тегло на диска, лятото алуминиево шаси и едрогабаритните части - механичните вибрации са сведени до ниски стойности.

<Разположение на подложката под рамото при Торенс 124. На картинката е показано разположението на подложката /armboard/ за монтиране на рамото.
Хубавото е че тази подложка може да бъде изработена от различен материал и да се сменя, като по този начин се експериментира как това се отразява на звука.
Освен това сменяемата подложка дава и предимството, че позволява да се работи с рамена с различни монтажни размери на различни производители.

Сега нека разгледаме как е решен въпроса за монтирането на суб-шасито при друг модел на Торенс.
При "Торенс-160" то е монтирано към корпуса посредством конусни спираловидни пружини, гумени тампони и болтове:

Грамофон Торенс 160. Начин на монтирането на субшасито при грамофон Торенс 160. Монтажни части за субшасито на Торенс-160.

Двигателят е изнесен извън суб-шасито и това намалява съществено влиянието на вибрацийте от него.
На картинката е показано правилното монтиране на болтовете - те не трябва да се докосват до вътрешната повърхност на отвора на гумените втулки.
И при този грамофон е предвидено рамото да се монтира на самостоятелна /с възможност за сменяне/ подложка.

Окачването на суб-шасито при съвременния грамофон "SME model 20/2" е решено по оригинален начин:

Грамофон SME model 20/2. Грамофон SME model 20/2. При този грамофон за "мекото" окачване на суб-шасито се използват гумени кръгли ластици.
По такъв начин, това еластичното окачване обезпечава практически пълно изолиране на чувствителните елементи на грамофона от външните вибрации.

При моделът "Gyrodeck" на фирмата J.A.Michell Engineering Ltd окачването е решено също с пружини.
Основата "base" е изработена от акрил и в нея са навити три опорни шпилки.
Отдолу на тях се завиват трите опорни конуса, а отгоре са разположени възлите на пружинните устройства, които са отляти, чрез прецизно леене.
Във вътрешността на суб-шасито са разположени допълнителни тежести за увеличаване на теглото му.

Грамофон Gyrodeck. Грамофон Gyrodeck. Грамофон Gyrodeck. Грамофон Gyrodeck. Грамофон Gyrodeck. Грамофон Gyrodeck.

Подложката за монтирането на рамото може да се изработва с различни монтажни размери, в зависимост от рамото което се използва.
В този модел на Мичел подложката е направена от алуминиева сплав и е монтирана на суб-шасито чрез пластмасова прокладка.

Окачването на суб-шасито може да включва допълнителни демпфащи елементи, гасещи колобанията във вертикалната и харизанталната плоскост.
Подобно решение се използва в грамофоните на фирмата C.E.C., но няма единно мнение относно целесъобразността на тази мярка между различните производители, защото допълнителните демпфери намяляват еластичността на окачването.
Други производители считат, че "мекото" окачване не решава въпроса с вибрацийте напълно.
Освен това при използването на еластични елементи се внася едва забележима допълнителна окраска при звукоизвличането.
Във връзка с това стремежа при съвременното производство на грамофони, е да не се използва суб-шаси и "меко" окачване.
Идеята при съвременните конструкции е основата "base" да има голяма маса от няколко десетки килограма, която позволява да се противостои на вибрацийте.

Ето как изглеждат моделите на няколко известни фирми:

Грамофон Blue Pearl. Грамофон Brinkman. Грамофон Simon Yorke Designs. Грамофон Transrotor.
Blue Pearl Brinkman Simon Yorke Designs S7 Transrotor

При Simon Yorke Designs S7 масата на основата е около 25 кг, а целият грамофон е поставен на масивна поставка от италиански шист.
Други фирми изпозуват за изработването на основата и на диска акрил /плексиглас/.

2.Диск.

Освен иглата на дозата, само дискът се намира в непосредствен контакт с грамофонната плоча.
Затова виброакустическите свойства на диска оказват силно влияние върху "характера" на звука.
Това е устройството, което осигурява равномерна скорост на въртене на грамофонната плоча.
При евтините грамофони то е едно щанцовано изделие, което не изисква много труд и материали за изработването му.
При висококачествените грамофони дискът се отлива и след това прецизно се стругова.
Обикновенно отливката е от чугун, цинк, или специална сплав.
От решаващо значение е избора на материал за направата на диска и неговите механическо взаимодействие с материала на плочата.
Един от най-удачните материали за изработването на диск се счита сложният компаунд, включващ в себе си въглеродни нишки, винил и акрил.
От такъв материал се изработват дисковете на фирмата Michell.
Понякога дискът се изработва от няколко части, всяка от които е направена от различен материал, с различна честота на собствения механически резонанс.
Това позволява в значителна степен да се отстрани "призвукът" на самия диск.
Така например при EMT-930 самият диск е изработен от специална сплав, облечен отгоре със стоманена вложка, върху която има пластмаса покрита с влакнест мат.

За подържането на идеална равномерност и за ефикасното механично филтриране на пулсациите при въртенето на плочата, дискът трябва да притежава голяма инерционност и да изпълнява функцийте на маховик.
Колкото той е по-голям, толкова по-равномерна ще бъде скоростта на въртенето на грамофонната плоча, т.е. грамофонът ще "вие" по-малко.
Инерционният момент на едно въртящо се тяло е пропорционален на масата му и на квадрата на разстоянието, на което тази маса е отдалечена от центъра на въртене.
Ето защо, за да се получи по-голям инерционен момент, дискът трябва да има голяма маса и тя да е разпределена по переферията му.
Тук се използват най-модерни начини за статичното и динамичното балансиране на диска.

В повечето случай върху диска се поставя специална подложка "мат" от гума, полимер, корк, шеллак, метал, или друг материал.
В зависимост от материала на диска, това може да окаже положително влияние на характера на звука.
При грешнен подбор обаче, може да доведе до загуба на артикулация на ниските честоти и размазване на звуковата картина.

Неразделна част от Hi-End грамофона се явява тежкият кламп, който се поставя отгоре върху грамофонната плоча.
Поставянето на кламп решава две важни задачи:

- Изправя евентуални кривини и изкорубвания на плочата.
- Притиска силно плочата към диска и я прави като едно цяло с него.

Клампа има следните разновидности:

1. Пасивен тежък кламп, който просто се поставя отгоре върху плочата.
Центровката се осъществява с помоща на отвора от долната страна на клампа, в който влиза направляващата ос на диска.
2. Универсален кламп с цангов захват, който може да се използва на всеки грамофон при условие, че има достатъчна височина на остта от диска.
3. Кламп с резба, който се навива на резбовата част на оста на диска.

3.Лагерен възел на диска.

Лагерът на диска се явява прецизен механичен възел, който трябва да отговаря на редица изисквания:

- Да подсигурява минимално съпротивление при въртенето на диска.
- Да не генерира вибрации и шумове.
- Да няма хлабини и луфтове.
- Да има висока износоустойчивост и натоварваща способност, като се има предвид големият диаметър и маса на диска.

Бързам да уточня, че в опорните лагерни възли на диска е недопустимо да се използват търкалящи се лагери, поради шума който създават.
Използват се основно плъзгащи лагери.
Основните елементи на плъзгащите лагери са стоманената ос, бронзовата втулка и опорната съчма.
Остта, е закрепена към диска, а на основата, или суб-шасито се закрепва втулката.
На дъното на втулката се намира съчмата върху която се опира челото на остта.
Съчмата може да бъде направена от различен материал - от обикновенна закалена стомана, до сапфир, рубин, или специална сплав използвана в NASA, както е например при грамофона на Simon Yorke Designs.
Остта обикновенно се изработва от качествена лигирана стомана, която задължително се закалява.
За втулката най-често се използва графитен бронз, или чугун с графитени добавки.
Към точността и чистотата на обработването на триещите се повърхности на лагера се предявяват високи изисквания - остта задължително се шлифова, а втулката се райберова.
За смазване се използва синтетично масло, може и моторно за двигатели с вътрешно горене с високо качество на добавките.
Тук имаме така нареченото - долно разположение на съчмата.
Ето как изглежда устройството на лагерния възел при Торенс-124:

Лагеруване на диска при Торенс 124. Лагеруване на диска при Торенс 124. Лагеруване на диска при Торенс 124. Лагеруване на диска при Торенс 124.

Възможен е и обратния вариант - с горно разположение на съчмата (inverted bearing), когато стоманената ос се закрепва на основата, а на диска втулката:

Лагеруване на диска при Pink Triangle PT TOO. Лагеруване на диска при Pink Triangle PT TOO. Лагеруване на диска при Michell Gyrodeck. Лагеруване на диска при Michell Gyrodeck. Лагеруване на диска при Michell Gyrodeck.
Лагерен възел при Pink Triangle PT TOO Лагерен възел при Michell Gyrodeck

Такъв е лагерният възел при Pink Triangle PT TOO.
Интересна конструкция е лагерът при грамофоните на Michell, които е с горно разположение на съчмата.
Той е изработен с висока точност и е самосмазващ се с постоянна циркулация на масло.
Джон Мичел (John Michell) е намерил изящно инженерно решение, на вътрешната повърхност на бронзовата втулка е издълбана, много тънка спирална бразда.
При въртенето на втулката, маслото от ваничката на лагера се изкачва по браздата до върха на лагера, смазвайки цялата вътрешна повърхност и опорната съчма.
В остта е пробит вертикален отвеждащ канал по който маслото се стича обратно във ваничката.
По този начин се обезпечава непрекъсната циркулация на маслото в лагера.

И накрая искам да ви покажа най-новите инженерни решения на лагерния възел при фирмата Clearaudio:

Лагеруване на диска при Clearaudio. Лагеруване на диска при Clearaudio. Конструкцията на този лагер е изключителна - премахната е съчмата.
Вместо нея вертикалната сила от тежестта на диска се поема от магнитна възглавница.
В долната част на лагера на остта и на втулката са поставени дискови магнити, обърнати един към друг с едноименните си полюси.
По този начин се получава сила на отблъскване, която противодействува на вертикалната сила на натиск породена от тежестта на диска.
Стоманената ос също е заменена с керамична такава.
По този начин допълнително е намалено и триенето между остта и втулката.

4.Задвижване на диска.

Целта на задвижването на диска е да се предаде въртеливо движение на грамофонната плоча, без при това да се създават допълнителни механически и акустически смущения към музикалния сигнал снет от дозата /румпел/.
Освен това то трябва да осигурява висока точност на оборотите и малка неравномерност на хода.

Задвижване на диска, чрез паразитна гумена ролка.

Предавка с паазитна гумена ролка. В миналото това е бил най-често срещания вариант за задвижване на диска.
При този вариант връзката между двигателя и диска е "твърда" и изисква изключителна точност при изработването на детайлите участвуващи в задвижването.
И най малкото радиално биене на вала на двигателя, паразитното колело, или диска вкарва допълнителни смущения в сигнала като чукане, бумтене, или виене.
При съвременните грамофони този вид задвижване постепенно е отстъпил място пред задвижването с ремък и директдрайв.
С такова задвижване са редица по-стари легендарни модели на известните фирми Garrard, Thorens, EMT.

Моделът "EMT-927" е бил представен на пазара през 1951 год. и представлявал масивен грамофон с лято алуминиево шаси, с резмери 67,5 х 52 х 21,5см. и тегло 36 кг.
Дискът има диаметър 44 см, а лагерният възел е със стоманена ос с дължина 16,6 см и диаметър 20 мм!
Задвижващият двигател е масивен трифазен синхронен, да не кажа огромен с размерите на промишлен двигател 13,5 см. в диаметър и 20 см. дължина!
Студийният вариант на "EMT-927" e с найменованието "EMT R-80".
Част от серийте на "EMT-927" са били с вграден фонокоректор "EMT V-133" или "V-83" за студийния вариант.

Те са били моно вариант, а с появата на стереото след 1958 год, се пускат моделите "EMT-927st".
Моделите на EMT са били снабдени с рамена 10 и 12 инча на Ortofon и студийни дози на фирмата Ortofon, Ortofon-EMT и Neumann.
При сила на натиск над 2,2 гр, рамената не са били снабдявани с антискейтинг.
През 1956 год, EMT пускат модела EMT-930, който е бил предназначен преди всичко за студийна работа.
С моделите на EMT са били снабдени повечето радиостанции и са били проектирани да работят без спиране 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата и 365 дни в годината!
Garrard-301 се появява в 1953 год. и е бил първият първокласен грамофон със задвижване на диска с паразитно гумено колело.
Имал е три скорости 33, 45 и 78 об/мин, оттук произлиза и найменованието на модела 3 в 1 (3 on 1) и незабавно е бил признат като висококачествена машина.
Garrard-301 остава на върха на пазара в продължение на десетилетия.
Първите количества от този модел са били снабдени със смазващ шприц за лагерния възел на диска сътоящ се от въртяща се чашка пълна със солидол /специална грес/.
При завиването `и на няколко оборота, част от грестта се шприцва под налягане в лагерния възел, и по този начин се е подсигурявало мазането на лагера със свежа смазка за известен период от време.
Следващият модел на Garrard - 401 излиза през 1964 год, като основният стил е бил запазен, но е имал по-добра магнитна екранировка и осветяване на скалата на стробоскопа с неонова лампа.

Правя това отклонение за да ви запозная с тези модели, които са много ценени и днес, заради грамотното си проектиране, голямото тегло, и предавката с паразитна гумена ролка.
В сравнение с тях по-късните пластмасови модели произведени от японските фирми, изглеждат като детски играчки. Ако мислите, че с леки пластмасови конструкции и щамповани дискове от ламарина ще извадите истински звук - лъжете се!
При тези модели заради големият габарит и тегло на частите, предавката с паразитна гумена ролка не е можела да влияе така смущаващо върху звукоизвличането, както при по-късните и леки модели!
Освен това този вид предавка има свойте достойнства и се счита от повечето аудиофили като "най-музикална", в сравнение с ремъчното и директното предаване на движението.

Ето и снимки на грамофоните и начина им на задвижване:

Грамофон EMT-930. Предавка при грамофон EMT-930. Грамофон Garrard-301. Предавка при грамофон Garrard-301.
EMT - 930 Garrard - 301

Задвижване на диска, чрез гумен ремък.

Предавка с ремък. Това задвижване се предпочита в днешно време от конструкторите на водещи фирми, защото то по-добре изолира диска от вибрациите на мотора.
Но има и недостатъци, най-големият от които е, че при еластичните ремъци, вследствие разстягането и свиването на ремъка се получават смущения в равномерността на движението на диска /детонация/.
Тези смущения могат да се породят от нееднаквата дебелина на ремъка по неговата дължина, понякога от неравномерното триене в опорния лагер на диска, или от външно въздействие.
Честота на тази неравномерност във въртенето на диска може да образува резонанс, който обикновенно се движи в границите под 10 Hz.
За да се намали има само един способ - резонанса да се омекоти /демпфа/.
При гуменият ремък такова демпфане практически е невъзможно, защото да се изготви еластичен ремък с необходимото вътрашно затихване в материала, още на никого не се е удало.
Друг вариант е да се добави допълнително съпротивление в опорния лагер затормозяващо въртенето на диска , което частично ще реши проблема, но може да натовари допълнително електродвигателят до недопустими предели.
Някой фирми опитвайки се да решат проблема, използват нееластични материали в надлъжно направление на ремъка, като например копринени конци, стоманени корди и др, но веднага се натъкват на друг проблем - как да се поддържа опънат ремъка.
Без натягане няма да може да се приведе в движение дискът и ремъкът ще падне.

Изходът от това положение е натягане на ремъка посредством пасивна ролка с пружина, или еластично закрепване на двигателя.
Този вариант решава частично проблема, затова повечето от конструкторите на грамофони, са се насочили към изработването на дискове с голямо тегло.
При голямо тегло на диска, еластичността на ремъка почти не оказва влияние върху равномерноста на движението, тъй като инерционният момент на диска е много голям в сравнение със силите на смущенията.
При предаването с пасивна ролка също има смущаващ въртенето резонанс, но той е добре демпфан и когато грамофонът е грамотно конструиран, не довежда до деградация на звука.
При него демпфането се постига по естествен път, за сметка на сполучливото съчетание между гъвкавостта и механичното съпротивление на гумената вложка на ролката.
Освен това при ремъчната предавка трябва де се използват нискооборотни тихоходни електродвигатели.
Това се налага защото предавателното число при ремъчната предавка е по-малко в сравнение при задвижването с паразитна гумена ролка.
Всичко това довежда до изместване на честотата на вибрациите в по-нискочестотната област, което не е добре, тъй като за поглъщането на по-нискочестотните колебания и вибрации се изискват по-големи маси на корпуса и по-сложни демфери.
В референсните модели се използват даже и по три мотора и два ремъка /Voyd Reference/, за да се потиснат механическите резонанси на предаването.
В резултат стойността на такива грамофони достига космически величини!

Директно задвижване на диска /директдрайв/.

Устройство на електродвигателя на грамофон PL-550 на Pioner.
Устройство на електродвигателя на грамофон PL-550 на Pioner.

В близкото минало особено модерни бяха директдрайв задвижваните грамофони.
За целта се използват многополюсни безколекторни постояннотокови двигатели, управлявани от генератор.
Генераторът обикновенно е от RC тип, с кварцова стабилизация, в който високата честота се разделя по цифров път.
Друг вариант на генератор е този при който се използва така наречения принцип на фазова автоматична донастройка /PLL/.
Този вид задвижване се наложи заради високата степен на автоматизация на двигателите, ниската себестойност на производство, намаляването на механическата работа и ниската цена.
При този тип задвижване на остта на колектора на двигателя се монтира дискът на грамофона и по този начин се спестява опорният лагер под диска.
Директното задвижване /като останалите видове задвижвания/ има също недостатъци и това са паразитните смущаващи сигнали възникващи при управлението на двигателя.
Поради това, че двигателят е разположен централно под диска, всички магнитни полета от бобините на двигателя могат да индуцират смущаващи токове в бобинките на дозата, намираща се отгоре.
Поради това се налга използването на специални конструкции и екранировки.
Като пример за прилагането на високостабилен /кварцов/ генератор, може да се посочи модела PL-550 на Пайнер.
С цената на сложна аналого-цифрова техника е достигнато високо техническо ниво, което позволява номиналните обороти на диска да достигнат оптималната си стойност само за няколко оборота, или част от оборота на диска, както е при PL-550.
Отклонението от зададената скорост и изменението на скоростта за дълъг период от време, съставлява при някои от грамофоните хилядни от процента.
Звукът от директдрайв грамофоните няма да обсъждам, защото по всеобщо мнение те отстъпват пред грамофоните с ролково и ремъчно задвижване.

Електродвигатели използвани при грамофоните.

Електродвигател при Michell Gyrodeck. Електродвигателят на грамофона е специален.
Той трябва да е с намален механичен шум и вибрации.
Освен това създаваното от него в околното му пространство магнитно поле, трябва да не е много силно.
В противен случай при възпроизвеждане от дози, които ползуват принципа на електромагнитната индукция, в тях ще се индуктира паразитно променливо напрежение от това поле.
Двигателите които се употребяват за задвижване на диска при грамофоните биват - синхронни, асинхронни, постояннотокови, стъпкови.
Често при синхронните променливотокови двигатели се използва захранване с кварцова стабилизация на честотата на тока.
В по-старите модели грамофони за регулирането на оборотите на диска, най-често са се използвали механически регулатори на оборотите /EMT 930, Garrad 301, Thorens 124/.
Електродвигател на грамофон
Michell Gyrodeck.

Съществуват два подхода при избора на електродвигател за грамофона - или много слаб мотор, чиято мощност е недостатъчна за началното развъртане на диска, или мощен мотор, който изкуствено се натоварва с допълнителна механична спирачна система.
За съжаление в много съвременни грамофони механическо "затормозяване" на двигателите вече почти не се използва - това се отнася и при задвижването с ремъчна предавка.
Работата е в това, че когато дискът на грамофона се развърти до номиналните си обороти, рязко се намалява натоварването на двигателя и всички лагери на задвижването.
Двигателят известно време работи почти на празен ход, при което много често възникват колебателни "вибрационни" процеси, които увеличават коефициента на детонации на грамофона.
След известно време вследствие на триенето, дискът загубва част от своята скорост на въртене и отново натоварва двигателя, при което настъпва ново преразпределение на силите в лагерите - водещо до поява на нови вибрации и скок в детонациите.
Всичко това се повтаря многократно и периодично във времето.
Този недостътък практически е избегнат при задвижванията със слаб двигател, тъй като при тях постоянно натоварване се явява триенето в лагерите и при грамофоните със силен двигател, но с допълнително механическо затормозяване.
За съжаление първите са доста често подложени на влиянието на външни дестабилизиращи фактори, а вторите са доста скъпи за производство.
По мнение на много от аудиофилите - грамофоните със задвижване посредством паразитна ролка и двигатели с допълнително механическо затормозяване, са най-доброто решение и вадят най-добрия звук /EMT927, EMT930/.
Основният недостатък е, че това задвижване е с "твърда" връзка между вала на двигателя и диска, и изисква умопомрачителна точност и качество на елементите на превода.
Това е страшно скъпо за масово производство и поради тази причина е намерило приложение само в най-добрите модели професионални грамофони.

Използват се често и постояннотокови двигатели, със или без колекторна комутация имащи следните предимства - малки размери, висок КПД, голям пусков момент, ниски механични шумове, лесно управление чрез електронни схеми.
Най-простият начин е чрез последователно регулиране на напрежението.
По-съвършен е постояннотоковият двигател с тахогенератор, при който захранването се изменя в зависимост от изменението на оборотите.
За управлението на постояннотоковите двигатели са създадени редица спициализирани интегрални схеми /CX32B, TDA1003, TDA1059/.
При TDA1059 напрежението може да се движи в границите от 3,3 до 16 V, има вграден източник на опорно напрежение и изходният ток се ограничава на 600 mA.
При модела S7 на фирмата Simon Yorke Designs, захранването на двигателя се осъществява от спициализиран захранващ блок, управляван от компютър.
На него могат да се просвирват всякакви грамофонни плочи, даже записани и в обратно направление!

5.Румпел при грамофоните.

Колкото и старателно да се прави всичко около механиката на грамофона, все пак не може да се получи една абсолютно безшумна и равномерно движеща се конструкция.
Винаги ще има малки, едва забележими ексцентрецитети в диска му и други, също така на пръв поглед незабележими неточности и недостатъци.
Най-неблагоприятни за възпроизвежданата звукова картина са макар и слабите механични вибрации на грамофонния електродвигател.
Те предизвикват механически трептения на игличката на звукоснимателя.
В резултат на това в изходното напрежение на звукоснимателя се получават компоненти, които не са били записани на плочата.
Тези компоненти се чуват по-осезателно когато възпроизвеждаме тих, или беззаписен пасаж от грамофонната плоча.
В едни случай ще чуем периодично усилващо се буботене, в други - слабо виещо бръмчене и други такива.
Този неприятен ефект, дължащ се на несъвършенства на механиката на грамофона, е възприето да се нарича РУМПЕЛ.
Честотния спектър на този така характерен за грамофоните паразитен сигнал се разпростира от няколко херца до няколко десетки херца.

За отстраняването, или намаляването на румпела има два пътя:

- Първият от тях е чисто механичен.
Състои се в създаването на такава конструкция на грамофона, при който да са намалени до желания мунимум, вибрациите на електродвигателя му.
Характерното за този метод е, че оскъпява грамофона, но за сметка на това има предимството, че не пречи на възпроизвеждането на цялата честотна лента, която е записана на плочата.

- Вторият начин е електронен.
Той е по-лесно осъществим и е доста по-евтин.
Прилага се с успех при всички видове грамофони и се състои в употребата на електрически филтри, които изрязват всички сигнали с честотна лента от 0 до 30 - 40 Hz.
Сами се досещате, че тук покрай сухото гори и суровото!
Едновременно с паразитната румпелна информация се изрязва и част от полезната звукова информация, която започва от 20 Hz.
Нейната низкочестотна част, т. е. басите от 20 до 40 Hz ще бъдат изрязвани еднакво добре, както и румпелния сигнал.
Обикновенно тези филтри се вграждат в RIAA коректора като допълнителни устройства.

От гледна точка на по-правилно решение за предпочитане е избора на първия вариянт.
Всякакви електронни филтри, представляват допълнителни устройства по пътя на сигнала!
Трябва да знаете, че основният принцип за вярно и точно възпроизвеждане на звуковата информация е - колкото се може по-къс усилвателен тракт.
Всякакви допълнителни устройства по пътя на сигнала, само усложняват допълнително и без това сложният начин на преобразуване, усилване и възпроизвждане на сигнала.
Колкото по-малко електроника има даден усилвателен тракт, толкова повече трябва да наблягате на акустиката.
От това само може да спечелите за качеството на звука.

6.Измервания на грамофона.

Когато говорим за измервания при грамофона и за да е ясно от самото начало трябва да уточним, че става въпрос за параметрите които се определят от механическата му конструкция и рамото.
Всички измервания свързани с електрическите параметри на дозата и RIAA коректкора са предмет на отделно разглеждане.

Измерване на румпела.

Механичното бучене, дължащо се на вибрациите в преводната система и лагерите на двигателя до диска е явлението, което най-много ни интересува.
Нивото на румпела зависи основно от конструктивните съвършенства и прецизното изпълнение на преводните механизми и лагерите.
Измерването на нивото на румпела се осъществява със стандартни средства и уреди.
Достатъчно е да разполагаме с променливотоков волтметър, на който да има децибелна скала, както и с някоя от изброените тест плочи посочени в страницата за настройването на грамофона.
За целта между грамофонната доза и RIAA коректора трябва да се включи калиброван делител, построен по схемата по-долу:
Ето и постановката за измеpването на румпела:


Постановка за измерване на румпела. Калиброван делител.
Постановка за измерване на румпела. Калиброван делител.

Делителят е оразмерен за включване към магнитна доза с товарно съпротивление 50 к.
Той трябва да бъде добре екраниран, а за изводите да се използва ширмован проводник.
Нивото на румпела получен в изхода на усилвателя, зависи още и от чувствителността на грамофонната доза.
Румпелът при тази измервателна постановка се разглежда, като сигнал - шум и се определя, като се използват два пасажа от тест плочата.
Единият е със записана определена честота и скорост на гравиране,а другият е "ням" - без записана информация.
Според нормите NAB, записаният на тест плочата сигнал трябва да е с честота 100 Hz и скорост на гравиране 1,4 см/s.
В любителски условия може да се приложи по-проста методика за измерване - сравняване на изходния сигнал, получен от "нямата" и записаната бразда.

Атенюаторът се превключва на директно предаване /0dB/, а волтметърът се свързва към най-високоомния изход на усилвателя.
Дозата се поставя на "нямата" пътечка и с регулатора на силата се докарва изходното напрежение на румпела да бъде около 1 V.
Поставяме дозата върху записания участък и превключваме атенюатора на - 35 dB, като същевременно с регулатора на силата докарваме стрелката на волтметъра да показва 0 dB.
Отново преместваме дозата на "нямата" пътечка и връщаме атенюатора на - 0 dB, при което отчитаме нивото по децибелната скала на волтметъра.

Нивото на румпела определяме чрез просто алгебрично събиране на отчетените в двата случая децибели.
Ако при нямата бразда сме отчели ниво - 5 dB, получаваме: - 35 - 5 = - 40 dB.
Същото измерване може да се повтори и за другия канал, като се превключат изводите на дозата.
Ако се установи, че съществува акустическа обратна връзка между входа и изхода, високоговорителят може да се замени с товарно съпротивление.
Все пак е удобно румпелът да се контролира и слухово, затова се препоръчва високоговорителят да се остави, а обратната връзка да се елиминира, чрез отдалечаването на грамофона.
Не трябва обаче да се разчита само на слуховия контрол върху румпела, тъй като някои от трептенията може да са под границата на чуваемост, а същевременно да предизвикват силни и неприятни интермодулационни изкривявания.
Според остарелите вече изисквания на MEK, DIN 45500 и NAB, нивото на румпела не трябва да надвишава - 35 dB, при моно и -45 dB при стереограмафони.

Виене и вибрации.

Периодическите изменения на скоростта на въртене на диска се проявяват в два вида смущения, наричани още детонации, тъй като имат за ефект изменение в честотата на сигнала:

- Виене "wow" с много ниска честота на трептенията - /0,5 Hz - 10 Hz/.
- Вибрации "flutter" с малко по-висока честота /10 Hz - 300 Hz/.

Причините за периодичните изменения в скоростта се крият преди всичко в ексцентрецитета на различните ротационни елементи - електродвигател, фрикционни шайби и диск, грамофони плочи /предизвикващи виене/.
По-долу е дадена примерна графика за бавните и бързите изменения в скоростта на въртене на един висококачествен грамофон:

постановка за измерване на вибрациите и виенето. Графика на вибрациите и виенето.
Постановка за измерване на детонацията. Графика на вибрациите и виенето.

Виенето /а/ е около 0,1 %, а вибрациите /b/ - около 0,07% от скоростта на движение а диска.
Измерването на детонациите в професионални условия изисква специални уреди - детонометри.
В повечето случаи е достатъчно да използваме опростена методика, която може да се реализира, чрез дадената по-горе постановка.
Новото в нея е, че вместо волтметър на изхода е включен осцилограф, поставен на периодична развивка и външна синхронизация.
От тест плочата се избира постоянна честота 1000 Hz и с превключвателя на скоростта на развивката се докарват на екрана 3 - 4 периода от сигнала.
С плавния регулатор на скорост на развивката се стремим да доведем картината до възможно най-стабилно състояние, тъй като синхронизацията е изключена.

Страничните колебания на картината ту в ляво ту в дясно, показват наличието на виене и вибрации.
Скоростта на тези странични измествания и амплитудата им, съчетано със слуховото впечатление, поради наличието на високоговорител в изхода, ще дадат представа за степента на детонациите.

Изследване с правоъгълни сигнали.

Както нискочестотните усилватели, така и грамофонните дози не могат да разкрият всичките си качества без изследване със сигнали, имащи правоъгълна форма.
Възпроизвеждането на правоъгълни сигнали може да се осигури от повечето тест плочи, посочени в страницата за настройването на грамофона.
По този начин изследването за качеството на грамофонната доза е много по-пълна и по-точна, тъй като дозата се изпитва в условия близки до реалните.
Правоъгълният сигнал единствен дава ясна представа за резонансните явления от механически и електрически характер и позволява да се анализират причините, както и да се потърсят оптимални условия за затихване на тези паразитни резонанси.
В много случаи грамофонни дози с почти съвпадащи честотни характеристики, предизвикват различни субективни оценки на слух.
Тогава на помощ идват правоъгълните сигнали, които разкриват тайните на дозата.

Изследване с правоъгълни сигнали. Изследване с правоъгълни сигнали. Изследване с правоъгълни сигнали.
1.Качествена доза с добра
преходна характеристика.
2.Доза с влошена
преходна характеристика.
3.Доза с висок собствен шум.

Трите осцилограми по-горе паказват ясно различията между три дози, поставени в еднакви условия, при честота на повторение 1 KHz.
Сигналите за изследване са взети от изхода на линеен предусилвател без корекции /RIAA/.
Същите дози изследвани по класическите методи със синусоидални сигнали дават много близки характеристики.
Първата доза има незабележим собствен шум и много добра преходна характеристика - отскоците на предния и задния фронт на импулса са с малка амплитуда и затихват бързо.
В същото време осцилограмата на втората доза, показва значителни отскоци и незатихнато разтрептяване.
При третата доза се констатират силни паразитни шумове, които се констатират и на слух.

Интегриран импулс. Ако същите дози бяха подложени на изследване направено със сигнал взет от изхода на предусилвател за честотни корекции - RIAA, осцилограмите щяха да покажат интегриран импулс в който всички по-горе данни щяха да бъдат маскирани и нямаше да се виждат.

Импулсните характеристики дават възможност да се разбере и характерът на резонансните явления, които водят до разтрептявания от стръмните фронтове:

Изследване с правоъгълни сигнали. Изследване с правоъгълни сигнали.
1.Електрически резонанс. 2.Омекотен електрически
резонанс.

Ако резонансът е електрически /графика 1/, той ще изчезне или ще намалее чувствително при свързване на малък капацитет паралелно на свързващия кабел /графика 2/.
Електрическият резонанс се поражда от бобините на дозата и паразитните капацитети, с които образува трептящ кръг.
Той води до разтрептявания от стръмните фронтове на импулса.
Ако обаче разтрептяването се дължи на механически резонанс, допълнителният капацитет няма да окаже, или ще окаже минимален ефект върху формата на изходния сигнал.

7.Заключение.

Изложеният материал показва, колко деликатна и противоречива е механиката на задвижването и взаимодействието `и с грамофонната плоча, рамото и дозата.
Осввен това всяко висококачествено звуковъзпроизвеждащо устройство звучи само тогава, когато неговият притежател се отнася към него като към музикален инструмент, а не като към прост електромеханичен прибор.
Запомнете - много критичен е подборът на материалите за частите на грамофона, защото различните съчетания дават различна окраска и характер на звука обогатявайки го, или правейки го непривлекателен.
В свойте търсения за идеален звук, конструкторите на задвижването на грамофона се опитват да съчетават тънкия инженерен разчет с използването на абсолютно езотерически решения.
Обикновенно това дава известен резултат, но в същото време силно оскъпява задвижването на грамофона.
Стремежа към високо качество в която и да е област на живота, изисква значителни емоционални, физически и материални усилия.

Разгледайте и останалите статии, като посетите раздела Всичко за грамофона и винила "All for turntable and vinyl".




НАЧАЛНА СТРАНИЦА
Страницата е подготвена и се поддържа от
Ан.Гърков
гр.София - 2009 год.