Анонс

О причинах помех
В каждой электроакустической передаче можно проследить, что на воспроизводимый громкоговорителем сиг­нал накладываются помехи в виде шума, интенсивность которых не зависит от передаваемой полезной информации. Для улучшения ка­чества передачи стремятся получить возможно большую разницу между полезным и мешающим сигналами, определяющую динамиче­ский диапазон передачи. Причины возникновения мешающих помех в устройствах воспроизведения пластинок многообразны; наглядно они показаны на рис. 16. ... Далее...

Возникновение скатывающей силы и необходимость ее компенсации

Во время воспроизведения записи на любой тонарм, изогну­тый под углом а, действует момент, который стремится повернуть его в направлении к центру пластинки. Образование момента объяс­няется разложением силы трения между воспроизводящей иглой и стенками канавки на горизонтальные составляющие. Одна из составляющих, умноженная на рабочую длину звукоснимателя L, об­разует так называемый скатывающий момент, направленный к цент­ру пластинки. Эта поперечная составляющая силы не зависит от линейной скорости канавки, т. е. от частоты вращения пластинки, и называется скатывающей силой. Экспериментально действие скаты­вающей силы можно наблюдать, если поставить воспроизводящую иглу на поверхность пластинки, не имеющую канавок (например, на внутреннюю зону вблизи этикетки). Даже точно сбалансированный во всех направлениях тонарм будет увлекаться к центру пластин­ки. При следовании иглы по канавке скатывающая сила компенси­руется противодействием со стороны иглодержателя.

 

Рубцовск виниловые пластинки

 

На рис. 59 представлены силы, которые воздействуют на блок крепления иглодержателя и тонарм через контакт иглы с канавкой.

Проигрыватель виниловых пластинок - Силы, возникающие в изогнутом тонарме

Рис. 59.

Силы, возникающие в изогнутом тонарме вследствие трения воспроизводящей иглы о стенки канавки.

Сила тяги Z раскладывается на две составляющие, одна из которых К=Zcosα уравновешивается жесткой связью тонарма. Вторая со­ставляющая SK, замыкающая треугольник сил, раскладывается на скатывающую силу S’k = SKcosα, направленную по радиусу. Она действует на внутреннюю стенку канавки. Строго это справедливо при условии, что горизонтальный угол погрешности равен нулю.

Вследствие того, что горизонтальный угол погрешности только в одной или двух точках радиуса пластинки равен нулю, скатывающая сила SК будет изменяться по величине относительно определенного значения. На рис. 60 видно, что в зависимости от диаметра пластин­ки изменяется плечо рычага l, определяющего величину скатываю­щего момента. Если построить зависимость скатывающего момента или, как показано на рис. 60, зависимость эффективной длины плеча рычага как функцию радиуса воспроизведения R, то полученная кривая совпадает с кривой изменения угла погрешности, показанной на рис. 33 (при условии постоянства коэффициента трения μ на всех диаметрах воспроизведения).

Проигрыватель виниловых пластинок - Зависимость эффективной длины тонарма от радиуса пластинки

Рис. 60.

Зависимость эффективной длины тонарма, определяющей скатывающий момент, от радиуса пластинки.

Это означает, что скатывающая сила S'к и угол погрешности φ теоретически изменяются одинаково при изменении диаметра воспроизведения, что, как правило, и под­тверждается точными измерениями. Если продольная ось воспроиз­водящей иглы (в направлении канавки) расположена перпендику­лярно поверхности пластинки, то прижимная сила р звукоснимателя действует на каждую стенку канавки симметрично с величиной 0,7р (без учета влияния скатывающей силы).  Скатывающая сила SK приложена в точке пересечения составляющих рl и рт прижимной силы р (рис. 61).

Проигрыватель виниловых пластинок - Силы, действующие на стенки канавки

Рис. 61.

Силы, действующие на стенки канавки через иг­лу при наличии скатываю­щей силы S'K

Скатывающая сила увеличивает прижимную силу до величины р' и отклоняет направление ее действия на угол δ от оси симметрии. Вследствие этого боковое давление на внутреннюю стенку канавки увеличивается на величину Δр и соответственно уменьшается на такую же величину на внешнюю стенку (в стерео­записи внешняя стенка несет информацию правого канала). Эти ка­жущиеся малыми различия вызывают тем не менее заметное сме­щение иглодержателя (перекос иглы), которое проявляется тем больше, чем более эластично закреплен иглодержатель, т. е. чем больше гибкость подвижной системы головки.

На рис. 62 показаны величины статического горизонтального отклонения вершины воспроизводящей иглы при различных значе­ниях гибкости головки в зависимости от скатывающей силы, которая определяется величиной прижимной силы звукоснимателя, измерен­ные для сферической иглы с радиусом закругления 16 мкм.

Проигрыватель виниловых пластинок - Зависимость перекоса игло­держателя вследствие действия отк­лоняющей силы от гибкости подвиж­ной системы головки и величины при­жимной силы звукоснимателя

Рис. 62.

Зависимость перекоса игло­держателя вследствие действия отк­лоняющей силы от гибкости подвиж­ной системы головки и величины при­жимной силы звукоснимателя

Рассмотренное на рис. 61 разложение сил справедливо только для смодулированной канавки. В модулированной канавке вслед­ствие колебательного движения действующей массы подвижной си­стемы на иглу действуют силы ускорения, которые противодействуют составляющим прижимной силы и могут значительно их умень­шить.

 

продам виниловые пластинки


Приведенный ниже расчет дает представление о порядке вели­чин, возникающих на практике.

Действующая масса m подвижной системы определяется с уче­том всех влияний, возникающих в процессе воспроизведения, по ме­тодике, описанной выше. Примем ее равной 1 мг. Максимальное ускорение иглы может быть рассчитано, например, для частоты 10 кГц, из значения отклонения при полной модуляции. Для времени, равного четверти периода

ускорение составляет:

Это ускорение примерно в 1400 раз превышает ускорение сво­бодного падения¹.


1 Более точно ускорение иглы можно рассчитать по формуле b=ω²A -  Прим. ред.


 

Сила инерции

F= 10-6 *13800= 13,8 мН.

Если сила инерции будет противодействовать составляющим при­жимной силы (см. рис. 61), то может возникнуть нарушение кон­такта иглы со стенками канавки. Учитывая действие скатывающей силы, уменьшенному давлению подвергается правая стенка канавки, несущая сигналы правого канала.

В целях уменьшения износа пластинок и обеспечения оптималь­ного воспроизведения записи с большой модуляцией головками с высокой гибкостью величина прижимной силы звукоснимателя уменьшена до практически допустимого минимума. Однако склон­ность правого канала к повышенным искажениям потребовала даль­нейшего увеличения прижимной силы.

Экспериментально добавочную прижимную силу Δр можно до­вольно легко определить, наблюдая появление искажений на экране осциллографа при воспроизведении сигналов с измерительной пла­стинки. Для каждого канала отдельно определяют минимальную величину прижимной силы р, уменьшение которой вызывает появ­ление искажений.

Если минимальная величина прижимной силы для правого ка­нала равна 0,035 Н, а для левого канала 0,027 Н, то добавочная прижимная сила Δр определяется из соотношения

(0,035 • 0,7) —Δр = (0,027 • 0,7) + р;

Δр=0,0028 Н.

Следовательно, игла должна воздействовать на стенки канавки по меньшей мере с силой

(0,027•0,7)+0,0028=0,0217 Н.

Для установления надежного контакта прижимная сила долж­на быть равна 0,0217•1,41=0,031 Н.

Из приведенного примера видно, что после компенсации скаты­вающей силы величину прижимной силы можно уменьшить с 0,035 до 0,031 Н. Следует учитывать, что величина допустимой прижимной силы звукоснимателя зависит не только от воспроизводящей голов­ки, но и от положения тонарма.

Искажения формы кривой сигнала пьезоэлектрической и маг­нитной головок вследствие недостаточной прижимной силы проявля­ются по-разному. Так как э. д. с, генерируемая пьезоэлектрической головкой, пропорциональна отклонению иглы, то искажения возни­кают на вершине синусоиды. В электромагнитных головках вслед­ствие сдвига фазы на 90° между максимальными значениями ампли­туды и колебательной скорости форма сигнала искажается в местах перехода синусоиды через нуль.

аудио дизайн

При решении вопроса о компенсации скатывающей силы по ве­личине и направлению возникают трудности, обусловленные тем, что величина скатывающей силы зависит от радиуса закругления острия воспроизводящей иглы и гибкости материала пластинки. Сила трения при проигрывании пластинки из мягкого материала иглой с не­большим радиусом закругления будет отличаться от силы, возника­ющей при проигрывании более твердой пластинки иглой с большим радиусом острия.

При проигрывании пластинок с предварительно смоченной по­верхностью коэффициент трения μ и скатывающий момент значи­тельно изменяются. Поэтому для определения противоскатывающей силы были оценены влияния твердости материала пластинок и коэф­фициента трения. Зависимость скатывающей силы от радиуса закругления иглы представлена на рис. 63.

Проигрыватель виниловых пластинок - Зависимость скатываю­щей силы от прижимной силы зву­коснимателя

Рис. 63.

Зависимость скатываю­щей силы от прижимной силы зву­коснимателя для различных зна­чений радиуса закругления острия воспроизводящей иглы

Результаты измере­ний показали, что свойства материала пластинки влияют в меньшей степени, чем ради­ус закругления иглы и трение. На рис. 63 видно, что с уменьшением прижимной силы звукоснимателя скатывающая сила уменьшается до опреде­ленной величины, которая оп­ределяется трением в верти­кальных подшипниках тонарма при его повороте в горизон­тальной плоскости. Для проиг­рывателя виниловых пластинок типа «Dual-1019», кото­рый использовался для изме­рений зависимости на рис. 63, трение тонарма составляет 0,0004 Н. Скатывающая сила, величина которой обычно со­ставляет 10—14% установлен­ной прижимной силы, не бу­дет вызывать смещения то­нарма к центру пластинки, ес­ли трение в подшипниках то­нарма превысит значение ска­тывающей    силы.    Если трение в вертикальных опорах тонарма, пересчитанное к острию иглы, составляет, например, 0,003 Н, то тонарм начнет смещаться к центру пластинки в том случае, если прижимная сила звукоснимателя пре­высит величину 0,03 Н. Головка звукоснимателя проигрывателя виниловых пластинок, которая вследствие своей высокой гибкости может работать с малой прижимной силой, в указанных выше условиях не обеспечит высококачественного вос­произведения звука. Выбор головки для данного тонарма необходи­мо проводить с учетом силы трения в опорах. Чем больше гибкость подвижной системы головки и трение в подшипниках тонарма, тем больше отклоняется иглодержатель от симметричного положения вследствие одностороннего прижима к внешней стенке канавки. С другой стороны, скатывающая сила стремится отклонить иглодер­жатель головки с большой гибкостью в противоположном направле­нии (к внутренней стенке) при условии небольшого трения в под­шипниках тонарма. Последний случай является более предпочтитель­ным, так как после компенсации скатывающей силы восстанавливаются оптимальные условия воспроизведения. Смещение иглодержате­ля в симметрично собранной стереофонической головке допустимо до известного предела, определяемого сохранением линейности при отклонении иглы в любом направлении. В проигрывателях с автома­тической сменой пластинок, не имеющих компенсатора скатывающей силы, часто возникает неприятное явление, выражающееся в том, что звукосниматель, поставленный на вводные канавки пластинки, проскальзывает под действием скатывающей силы на несколько ка­навок к центру. В проигрывателях виниловых пластинок с компенсатором скатывающей силы этого явления не наблюдается.