Pastilla de electrófono

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Una pastilla es un nodo, una parte de un dispositivo de reproducción eléctrica (EPU).

La recogida incluye:

aguja de recogida ;
cabezal de captación : dispositivo que convierte las vibraciones mecánicas de la aguja que se producen al reproducir un disco en señales eléctricas ;
brazo fonocaptor - una palanca a la que se une el cabezal de la pastilla con una aguja, asegura el movimiento de la aguja a través del disco a lo largo de la pista de sonido.

Aguja de recogida

La aguja de captación es una aguja que se mueve con un extremo puntiagudo ( cónico ) a lo largo de la pista de sonido, mientras que sus irregularidades hacen que la aguja vibre a una determinada frecuencia, lo que le permite escuchar el sonido grabado en el disco .

Una aguja de gramófono ( gramófono ) es una varilla de acero puntiaguda , el extremo afilado es una esfera de cierto radio . La aguja del gramófono se insertó en un soporte conectado a la membrana, la aguja se fijó con un tornillo. Según el radio de afilado del punto, se distinguieron agujas de "tono silencioso", "medio" y "fuerte". La aguja de acero no duró mucho, solo unos minutos de trabajo en un disco de goma laca , luego se desgastó y tuvo que ser reemplazada, de lo contrario comenzaría a estropear los discos. En las fundas de los discos de gramófono soviéticos siempre había una advertencia sobre la inadmisibilidad de usar agujas tocadas. También se utilizaban agujas de acero con punta dura ( corindón ), más duraderas, pero también más caras. Las agujas "suaves", como las hechas de madera de bambú , también han ganado cierta distribución . Se utilizaron, por ejemplo, para comprobar originales de cobre después de grabarlos en una grabadora, o para reproducir discos especialmente valiosos. Las agujas blandas casi no desgastaron el disco, pero reprodujeron muy mal las altas frecuencias.

La aguja del electrófono es un pequeño cristal de un mineral duro fijado en un soporte de metal. Las agujas económicas usan un cristal de corindón , mientras que las agujas costosas usan un cristal de diamante mucho más duro . El soporte metálico del cristal a través del amortiguador se fija en un mandril de plástico .

Las dimensiones del cristal fijado en el soporte para la reproducción de cualquier disco de larga duración ( mono , estéreo o cuádruple ) son las mismas: el radio de curvatura de la parte cónica es de 18 ± 5 micras , el diámetro es de 0,35 mm . Para un mejor redondeo de las circunvoluciones de la ranura con una aguja y una correspondencia más completa de las vibraciones de la aguja con las vibraciones del cortador, se utilizan agujas elípticas durante el registro (el eje mayor de la elipse se orienta a través de la ranura de el record).

La aguja del electrófono (cristal en el soporte en un mandril de plástico) está instalada en la cabeza de la pastilla.

Cabezal de recogida

Los cabezales de captación se fabrican, por regla general, fácilmente extraíbles, con un conector de enchufe , lo que facilita su sustitución en caso de mal funcionamiento.

Los cabezales de captación están diseñados para:

Si un cabezal monofónico reproduce un disco estereofónico, por supuesto, habrá un sonido monofónico. Si una cabeza cuadrafónica reproduce un registro estereofónico, por supuesto, solo habrá sonido estereofónico.

Según el principio físico utilizado para convertir las vibraciones mecánicas en señales eléctricas, los cartuchos se dividen en:

piezoeléctrico ( efecto piezoeléctrico );
magnético ( la ley de la inducción electromagnética );
se pueden utilizar otros principios físicos, por ejemplo, ópticos, capacitivos, tales cabezales no han recibido distribución [2] [3] .

Cabezales piezoeléctricos

El principio de funcionamiento se basa en el efecto piezoeléctrico : varias sustancias ( piezoeléctricas ) generan una corriente eléctrica durante la deformación , aparece una diferencia de potencial en las caras del cristal piezoeléctrico .

En la carcasa de la cabeza hay un tubo hecho de un material con propiedades piezoeléctricas, los cables están conectados a sus extremos, conectados a un amplificador de baja frecuencia [4] . El tubo está lleno de un líquido viscoso con propiedades amortiguadoras .

El soporte con un cristal adjunto se une en un extremo a través de un amortiguador al cuerpo de plástico de la cabeza, la parte central se une al extremo del tubo piezoeléctrico. Si la cabeza era estéreo , entonces había dos elementos piezoeléctricos (dos tubos), y en la parte superior del triángulo isósceles (debajo de los tubos) había un soporte con cristales.

La primera pastilla piezoeléctrica fue lanzada comercialmente en los Estados Unidos en 1926 por Brush Development Company (la compañía luego cambió al desarrollo y producción de grabadoras de cinta ). La nueva pastilla difería favorablemente de las pastillas electromagnéticas usadas entonces con mucho menos esfuerzo en la aguja, razón por la cual se publicitó como un "stylus de peso pluma", es decir, "una pastilla en el peso de una pluma". [5]

Los cabezales piezoeléctricos producidos en la URSS se instalaron en EPU económicas de tercera y segunda clase y se diseñaron para reproducir discos a 33⅓, 45 y 78 rpm. Cuando se tocaban discos de larga duración (a 33⅓, 45 rpm), era necesario orientar el soporte de manera que en la "bandera" apareciera el símbolo "triángulo" (para parches monofónicos) o "dos anillos cruzados" (para parches estereofónicos). ". Para reproducir viejos discos de gramófono a 78 rpm, era necesario girar la "bandera" 180 grados para que se leyera la inscripción "78", otro cristal se levantó en la pista de sonido. A "78" revoluciones, se levantó un cristal de corindón, y a "33⅓" y "45" se podía usar corindón o un cristal de diamante, las cabezas de diamante eran más caras. No se recomienda estrictamente reproducir discos de larga duración en la posición de la aguja "78", esto provocó el desgaste de la pista de sonido, y discos de gramófono en las posiciones "33⅓" y "45", esto podría provocar la rotura de la aguja. (cristal).

Con cabezales piezoeléctricos, la industria soviética también produjo electrófonos de primera clase, por ejemplo, el estéreo Vega-101 [6]

Desventajas de los cabezales piezoeléctricos

Los cabezales piezoeléctricos tenían mayor rigidez, para la correcta reproducción de la grabación se requería una gran carga aerodinámica. Por lo tanto, las cabezas piezoeléctricas desgastaron mucho el disco (a excepción de las pastillas Micro-Acoustics , que no eran inferiores a las electromagnéticas en todas las características).
Los cabezales piezoeléctricos son de corta duración. Los tubos hechos de material piezoeléctrico se rompieron, probablemente debido a la fatiga del material . En los cabezales domésticos comunes, un líquido amortiguador viscoso y pegajoso fluía sobre el panel, ensuciándolo, así como sobre la propia aguja, que ya ensuciaba el disco, mientras que la amortiguación de la aguja desaparecía y la calidad del sonido se deterioraba drásticamente.

Cabezas magnéticas

En los equipos de gama alta se han generalizado los cabezales de tipo magnético. El principio de funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética : en un conductor colocado en un campo magnético alterno, se induce una corriente eléctrica que cambia según la misma ley que el campo magnético.

Las camionetas basadas en este principio aparecieron cronológicamente por primera vez, a fines de la década de 1910. - y fueron ampliamente utilizados junto con los piezoeléctricos que aparecieron un poco más tarde. Primeras pastillas electromagnéticas, anteriores a la década de 1950 inclusive, eran un diseño bastante pesado e insensible. Para su funcionamiento satisfactorio, se requería una carga aerodinámica sobre la aguja de hasta cien gramos o más, como una pastilla (mecánica) de gramófono. Las cabezas piezoeléctricas supusieron un gran paso adelante en comparación con ellas, ya que trabajaban con una carga aerodinámica del orden de decenas de gramos. Las pastillas electromagnéticas se produjeron, entre otras cosas, en forma de un conjunto extraíble que podría instalarse en un gramófono o gramófono en lugar de una aguja estándar con membrana. [7]

Con la llegada de nuevos materiales, fue posible crear pastillas magnéticas con una flexibilidad mucho mayor (menos rigidez) de la suspensión que las piezoeléctricas, y con una masa menor del sistema de movimiento. Los cabezales magnéticos modernos funcionan con una fuerza de sujeción de 1 ... 3 g frente a los 5 g o más de los cabezales piezoeléctricos modernos, desgastan menos la placa y tienen mejores características de frecuencia.

El dispositivo se divide en:

Electromagnético: con un imán permanente móvil ubicado en el extremo del soporte de cristal e inductores fijos fijados en la carcasa del cabezal. Estos cabezales se abrevian como MM ( imán móvil ) .
Magnetoeléctrico: con imanes fijos e inductores móviles (en el portaagujas). Se designan con la abreviatura MC ( ing. bobina móvil - bobina móvil).
Conjunto.

Los cabezales magnetoeléctricos tienen un rendimiento algo mejor que los electromagnéticos, pero son significativamente más caros y requieren una coordinación especial con el amplificador, por lo que son menos comunes.

Características de los cabezales de tipo magnético

Generan EMF bajo , la señal de los cabezales magnéticos de la pastilla tiene una amplitud mucho menor que la de los piezoeléctricos: para cabezales electromagnéticos - 4-5 mV, para cabezales magnetoeléctricos - alrededor de 0,2 mV.
La respuesta de frecuencia de los cabezales de tipo magnético es mucho más lineal, pero por ello está muy alejada de la requerida .

Estos dos factores requieren que los cabezales de tipo magnético estén conectados a un amplificador de baja frecuencia a través de un preamplificador-corrector .

brazo

Tonarm ( alemán : Tonarm , de Ton "sonido" y Arm "mano") es una palanca en un tocadiscos ( electrófono ) , a la que se une un cabezal de captación con una aguja.

Hay dos tipos de armas de tono:

Brazo tangencial (también llamados brazos con seguimiento lineal): todo el brazo se mueve en relación con el disco, el cabezal de la pastilla se mueve radialmente , al igual que el cortador cuando se graba un disco. Un diseño mecánico complejo, el movimiento del brazo fonocaptor, por regla general, se produce mediante un accionamiento eléctrico con un servosistema. Recibió poca distribución debido a la complejidad del dispositivo con una ganancia muy pequeña en la calidad de reproducción.
Brazo radial (también llamados brazos de palanca): tienen un eje fijo de rotación fuera del disco, lo que permite que el cabezal de la pastilla ubicado al final del brazo se mueva libremente a lo largo del arco de un círculo , siguiendo la pista de sonido de un disco giratorio. registro. La principal ventaja, en comparación con un brazo tangencial, es la simplicidad del dispositivo y el bajo costo.

En apariencia, podemos distinguir:

Brazo directo.
Brazos en forma de J o S.

Mover el brazo

El brazo fonocaptor de tipo tangencial garantiza que el lápiz óptico siga con precisión la ruta recorrida por el cortador de la grabadora al grabar un disco. El eje longitudinal del cabezal de captación siempre está orientado tangencialmente a la pista de sonido, no hay distorsiones de sonido.

El brazo radial es una varilla, fijada en un extremo en el eje vertical de rotación, en el otro extremo hay una cabeza con una aguja.

Dado que el cortador durante la grabación se mueve a lo largo del radio , el eje longitudinal del calibrador se orienta perpendicular al radio a lo largo de la tangente al surco del sonido, y la aguja durante la reproducción a lo largo del arco de un círculo , luego se forma un ángulo entre el eje de la cabeza del brazo radial y el surco sonoro tangencial , lo que provoca una distorsión del sonido durante la reproducción (distorsión angular). La línea axial de la cabeza se encuentra estrictamente tangencial a la pista de sonido sólo en dos puntos del disco. Si el brazo fonocaptor está mal ajustado, este punto puede estar solo o completamente ausente.

Para reducir la distorsión angular, la cabeza se gira hacia la izquierda por el ángulo de corrección formado por la línea axial de la cabeza y la línea que conecta el eje de rotación y la aguja. $\Fi$

Se pueden observar los siguientes ajustes del brazo fonocaptor:

base del brazo fonocaptor - la distancia desde el eje vertical de rotación del brazo fonocaptor hasta el centro de rotación del disco $d$
longitud del brazo fonocaptor - la distancia desde el eje vertical hasta el final de la aguja $L$
distancia desde el eje de rotación del disco hasta la aguja - $R$

La fórmula que describe el movimiento del brazo se ve así:

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

por lo tanto, el seno del ángulo al que se debe girar la cabeza debe ser $\Fi$

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

Con una base de brazo constante , al cambiar la longitud del brazo , puede construir un gráfico que refleje la dependencia del ángulo (o ) de la posición de la aguja en la placa (para diferentes ). $d$ $L$ $\Fi$ $\sin \Phi$ $R$

Por ejemplo, si la base del brazo fonocaptor es mm y la longitud del brazo fonocaptor es mm, entonces el ángulo de corrección será .

d=215

L=231

\Fi

{22^{\circ }}{\agudo {40}}

Con radios iguales a y mm, la línea axial de la cabeza se dirigirá estrictamente a lo largo de la tangente, y en las posiciones extremas de la pista de sonido, el ángulo no coincidirá con la tangente en , lo cual es aceptable para la reproducción de sonido de alta calidad. (el cálculo se hizo para un disco de gramófono con un diámetro máximo de 300 mm) .

R

64

119

{1^{\circ }}{\agudo {55}}

Teóricamente, si haces un brazo muy largo, entonces en un sector estrecho del disco, el arco del círculo se aproximará a una línea recta , y el ángulo de corrección tenderá a cero , sin embargo, los reproductores eléctricos se producen en tamaños razonables.

La forma del brazo no afecta sus características técnicas (no hay ningún factor en la fórmula matemática que determine la forma del brazo) , debe aumentar la comodidad de su funcionamiento y cumplir con los requisitos de estética técnica .

Hay brazos radiales con compensación de error angular, el cabezal de la pastilla está articulado, una varilla adicional lo gira automáticamente en un ángulo proporcional al ángulo de rotación de la barra del brazo. Debido a su complejidad, no son muy utilizados.

Balanceo de brazos radiales

Para regular la carga aerodinámica, el brazo fonocaptor está equilibrado , lo más común es que se utilice un contrapeso ajustable . En las EPU de gama alta, el contrapeso se fija a la varilla a través de un amortiguador para eliminar la resonancia de baja frecuencia . Es posible ajustar la longitud de trabajo de la varilla del brazo fonocaptor.

Fuerza rodante

Cuando la aguja (es decir, el brazo de tono radial) está en la pista de sonido en movimiento del disco, las siguientes fuerzas actúan sobre ella: la fuerza de fricción , cuyo vector se dirige estrictamente tangencial a la pista de sonido, y la fuerza de tracción (reacción del brazo de tono debido a su rigidez) . Hay un ángulo no constante entre estos dos vectores , que cambia cuando se mueve el brazo fonocaptor como resultado de la reproducción del disco. En consecuencia, aparece una fuerza de rodadura que desplaza el brazo fonocaptor hacia el centro del disco . $F_{f}$ $F_{r}$ $\Fi$ $F_{s}$

Puede determinar la magnitud de la fuerza de rodadura: . Dado que la fuerza de tracción es igual al producto de la fuerza de sujeción de la pastilla y el coeficiente de fricción entre la aguja y el disco, entonces : ${F_{s}}={F_{r}}\times \mathrm {tg} \Phi$ $F_{r}$ $GRAMO$ $k$ ${F_{s}}=K\veces G\veces \mathrm {tg} \Phi$

La fuerza de rodadura es aproximadamente 1/10 de la carga aerodinámica.

El coeficiente de rozamiento de la aguja con punta esférica sobre la pista de sonido es aproximadamente igual , entonces ;

{0.25}

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

El coeficiente de rozamiento de la aguja con punta elíptica sobre la pista de sonido es aproximadamente igual a , entonces .

{0.35}

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

Suponga que el ángulo entre la línea central del brazo fonocaptor y la línea central de la cabeza es , entonces:

\Fi

{22^{\circ }}{\agudo {40}}

para aguja esférica ;

F_{s}={0,25}\times G\times \mathrm {tg} {22^{\circ }}{\acute {40}}={0,1}G

para aguja elíptica

F_{s}={0,35}\times G\times \mathrm {tg} {22^{\circ }}{\acute {40}}={0,15}G

Para compensar la fuerza de balanceo, el brazo está equipado con dispositivos especiales que compensan este efecto (girando el brazo hacia afuera). Para compensar la fuerza de rodadura, se usa con mayor frecuencia un mecanismo de resorte , un hilo con un peso suspendido se lanza a través del bloque , imanes permanentes que se repelen mutuamente , un mecanismo de palanca , un plano inclinado . Puede ajustar la cantidad de fuerza antipatinaje. En la EPU de las clases más bajas, el compensador de fuerza de corte puede estar ausente.

Dispositivos adicionales

Para reducir las fuerzas de fricción, aumentar la suavidad y la precisión del trabajo, los ejes de los brazos de lectura de alta calidad giran sobre rodamientos ( rodamientos de bolas y rodamientos de agujas).

Para una suave bajada de la aguja en la banda sonora, se ha diseñado un microascensor . Si coloca la pastilla en el disco con la mano, puede dañar la aguja (romper el cristal). En los microascensores, se utilizan amortiguadores (retardadores) de varios diseños: electromagnéticos, de palanca, de resorte. En la EPU de la empresa polaca Unitra, la varilla se bajaba a un cilindro lleno de un líquido con una viscosidad muy alta .

Tan pronto como la aguja alcanza la última espiral de la pista de sonido, se activa la parada automática integrada en la EPU . La aguja se eleva por encima de la placa, el motor eléctrico que hace girar el disco se apaga. En algunas EPU, el brazo fonocaptor vuelve al soporte. La parada automática se puede desactivar, por ejemplo, al reproducir discos no estándar (recuerdo, diámetro muy pequeño). En las EPU de tercera y segunda clase, autostop con accionamiento mecánico, en los paneles de primera y clase superior, se utilizan sensores ópticos y magnéticos ( reed switch ). Los sensores ópticos responden a un aumento en la velocidad de movimiento del brazo fonocaptor cuando la aguja pasa por la parte de salida de la pista de sonido de la placa.

Literatura

Cherkunov VK Construcción de jugadores aficionados. - Moscú: Energía, 1980. - 112 p.
Apollonova L.P., Shumova N.D. Grabación y su reproducción. - Moscú: Energía, 1973. - 72 p.
Brodkin V. M. Dispositivos de juego eléctricos. - Moscú: Energía, 1972. - 104 p.
Microascensor electromagnético Cherkunov VK . - " Radio ", 1975, N° 2. - S. 36-38.
Brodkin V. M. Dispositivos de juego eléctricos. 2ª ed. Radioteca de masas , número 1013. - M.: Energía, 1980
Degrell L. Jugadores y récords. Traducción del húngaro por V. K. Piskarev, editado por Yu. A. Voznesensky. - M.: "Radio y comunicación", 1982

Notas

↑ Radiola "Ural" serie 57. Instrucciones de funcionamiento Copia de archivo fechada el 8 de marzo de 2013 en Wayback Machine
↑ Tocadiscos láser para discos de vinilo. Archivado el 14 de febrero de 2015 en la revista Wayback Machine Science and Life , No. 2 (febrero) de 2015
↑ Un tocadiscos láser para discos de vinilo fue lanzado en Japón en 1988. . Consultado el 14 de febrero de 2015. Archivado desde el original el 14 de febrero de 2015. (indefinido)
↑ El cabezal piezoeléctrico no requiere una etapa de fono . El único requisito para que un ULF funcione con un cabezal piezoeléctrico es la mayor impedancia de entrada posible. Esto se debe al hecho de que el circuito equivalente de la cabeza piezoeléctrica es una fuente de tensión conectada en serie y un condensador bastante pequeño . Por lo tanto, la impedancia de entrada del amplificador forma un HPF parásito con esta capacitancia , lo que puede crear un bloqueo de frecuencias de audio bajas.
↑ Historia del fabricante. Cepillo Desarrollo Co.; Cleveland, Ohio . Fecha de acceso: 20 de octubre de 2015. Archivado desde el original el 3 de marzo de 2016. (indefinido)
↑ "Estéreo Vega-101" Copia de archivo del 30 de marzo de 2014 en Wayback Machine
↑ Pastillas Bektabegov A.K., Zhuk M.S. Gramophone. — M.-L.: Gosenergoizdat, 1950

Enlaces

Configuración del tocadiscos de Laura Dearborn ("The Absolute Sound") . Archivado el 7 de septiembre de 2011 en Wayback Machine // inthouse.ru