24-05-2023
Звукоснима́тель — узел, часть электропроигрывающего устройства электрофона, проигрывателя грампластинок (электрофон без встроенного усилителя низкой частоты), радиолы, магниторадиолы, телерадиолы (телевизор с ЭПУ) и др.
В конструкцию звукоснимателя входит:
Игла́ звукоснима́теля — игла, перемещающаяся заострённым (коническим) концом по звуковой дорожке, при этом её неровности заставляют иглу колебаться с определённой частотой, тем самым позволяя услышать записанный на грампластинку звук.
Патефонная (граммофонная) игла — заострённый стальной стержень, острый конец — сфера определённого радиуса. Патефонная игла вставлялась в держатель, соединённый с мембраной, игла закреплялась в нём винтом. Стальная патефонная игла служила недолго, всего несколько минут работы, затем она затуплялась и её следовало заменить.
Игла для электрофона представляет собой маленький кристалл твёрдого минерала, закреплённый на металлическом держателе. В недорогих иглах используется кристалл корунда, в дорогих — кристалл алмаза, изумруда, сапфира. Металлический держатель кристалла через демпфер закрепляется в пластмассовой оправке. Собственно, весь этот узел в сборе и именуется игла электрофона.
Размеры кристалла, закреплённого на держателе для воспроизведения с любых долгоиграющих (моно-, стерео- или квадро-) пластинок одинаковы: радиус закругления конической части 18±5 мкм, диаметр 0,35 мм. Для лучшего огибания извилин канавки иглой и более полного соответствия колебаний иглы колебаниям резца при записи применяют иглы с эллиптическим сечением (большая ось эллипса ориентирована поперёк канавки грампластинки).
Игла электрофона (кристалл на держателе в пластмассовой оправке) устанавливается в голову звукоснимателя.
Головки звукоснимателя выполняются, как правило, легкосъёмными, с штекерным разъёмом, что позволяет при неисправности их легко заменить.
Головки звукоснимателя предназначаются для:
По физическому принципу, используемому для преобразования механических колебаний в электрические сигналы головки звукоснимателя делятся на:
Принцип действия основан на пьезоэлектрическом эффекте — ряд веществ (пьезоэлектрики) при деформации генерируют электрический ток, на гранях кристалла пьезоэлектрика появляется разность потенциалов.
В корпусе головки находится трубка из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, в её концам подведены провода, подключаемые к усилителю низкой частоты. Трубка заполнена вязкой жидкостью, обладающей амортизационными свойствами.
Держатель с закреплёным на нём кристаллом одним своим концом прикреплён через демпфер к пластмассовому корпусу головки, средней частью — к концу пьезоэлектрической трубки. Если головка была стереофоническая — тогда было два пьезоэлектрических элемента (две трубки), а в вершине равнобедренного треугольника (под трубками) находился держатель с кристаллами.
Выпускавшиеся в СССР пьезоэлектрические головки устанавливались в недорогие ЭПУ третьего и второго классов, были предназначены для воспроизведения грампластинок на 33⅓, 45 и 78 оборота в минуту. Когда проигрывались долгоиграющие грампластинки (на 33⅓, 45 оборота в минуту) необходимо было ориентировать держатель так, чтобы на «флажке» появился символ «треугольник» (для монофонических головок) или «два перекрещивающихся кольца» (для стереофонических головок). Для воспроизведения старых патефонных пластинок на 78 оборотов в минуту необходимо было развернуть «флажок» на 180 градусов, чтобы читалась надпись «78», на звуковую дорожку вставал другой кристалл. На «78» оборотов вставал кристалл корунда, а на «33⅓» и «45» мог применяться или корунд, или кристалл алмаза, алмазные головки стоили дороже. Категорически не рекомендовалось проигрывать долгоиграющие пластинки в положении иглы «78», это приводило к износу звуковой дорожки, а патефонные пластинки в положении «33⅓» и «45», это могло привести к поломке иглы (кристалла).
В высококлассной аппаратуре получили распространение головки магнитного типа. В основе принципа работы лежит закон электромагнитной индукции Фарадея.
Основное преимущество перед пьезоэлектрическими — большая гибкость (меньшая жёсткость), требуется меньшая прижимная сила, они меньше изнашивают пластинку.
По устройству разделяются на:
Магнитоэлектрические и комбинированные головки распространены в меньшей степени, чем электромагнитные.
Эти два фактора требуют, чтобы головки магнитного типа подключались к усилителю низкой частоты через предварительный усилитель-корректор.
В СССР головки магнитного типа выпускались только для воспроизведения долгоиграющих пластинок на 33⅓ и 45 оборотов в минуту.
Тонáрм (нем. Tonarm, от Ton «звук» и Arm «рука») — рычаг на проигрывателе грампластинок (электрофоне), к которому крепится головка звукоснимателя с иглой.
Различают два типа тонармов:
По внешнему виду можно выделить:
Тонарм тангенциального типа обеспечивает игле точное повторение пути, пройденное резцом рекодера при записи грампластинки. Продольная ось головки звукоснимателя всегда ориентирована по касательной к звуковой дорожке, искажения звука отсутствуют.
Радиальный тонарм представляет собой штангу, укреплённую одним концом на вертикальной оси вращения, на другом конце располагается головка с иглой.
Для уменьшения угловых искажений головку повёрнута влево на угол коррекции , образованный осевой линией головки и линией, соединяющей ось вращения и иглу.
Можно отметить следующие установочные параметры тонарма:
Формула, описывающая перемещение тонарма выглядит так:
следовательно, синус угла , на который должна быть повёрнута головка должен быть
При неизменной базе тонарма , изменяя длину тонарма можно построить график, отражающий зависимость угла (или ) от положения иглы на пластинке (при разных ).
Теоретически, если изготовить тонарм очень большой длины, то в узком секторе грампластинки дуга окружности будет приближаться к прямой, а угол коррекции стремиться к нулю, однако электропроигрывающие устройства выпускаются разумных размеров.
Форма тонарма не оказывает влияния на его технические характеристики (в математической формуле отсутствует фактор, определяющий форму тонарма), должна повышать удобства его эксплуатации и соответствовать требованиям технической эстетики.
Существуют радиальные тонармы с компенсацией угловой погрешности, головка звукоснимателя закреплена шарнирно, дополнительная тяга автоматически разворачивает её на угол, пропорциональный углу поворота штанги тонарма. Ввиду большой сложности широкого распространения не получили.
Для того, чтобы регулировать прижимную силу, применяется балансировка тонарма, наиболее часто используется регулируемый противовес. В высококлассных ЭПУ противовес прикреплён к штанге через демпфер для устранения низкочастотного резонанса. Возможно регулирование рабочей длины штанги тонарма.
Когда игла (имеется в виду радиальный тонарм) находится на движущейся звуковой дорожке грампластинки, на неё действуют следующие силы: сила трения , вектор которой направлен строго по касательной к звуковой дорожке и сила тяги (реакция тонарма, обусловленная его жёсткостью) . Между этими двумя векторами имеется непостоянный угол , изменяющийся при перемещении тонарма в результате проигрывания пластинки. Следовательно, появляется скатывающая сила , смещающая тонарм к центру диска.
Можно определить величину скатывающей силы: . Так как сила тяги равна произведению прижимной силы звукоснимателя на коэффициент трения между иглой и грампластинкой, тогда: .
Скатывающая сила составляет примерно 1/10 от прижимной силы.
Для компенсации скатывающей силы тонарм оснащается специальными устройствами, компенсирующими этот эффект (разворачивающими тонарм наружу). Для компенсации скатывающей силы чаще всего применяют пружинный механизм, через блок перекинута нить с подвешенным на ней грузиком, взаимно отталкивающиеся постоянные магниты, рычажный механизм, наклонная плоскость. Можно регулировать величину противодействия скатывающей силе. В ЭПУ низших классов компенсатор скатывающей силы может отсутствовать.
Для уменьшения сил трения, повышения плавности и точности работы оси высококлассных тонармов поворачиваются в подшипниках качения (шарикоподшипники и игольчатые подшипники).
Для плавного опускания иглы на звуковую дорожку предназначен микролифт. Если ставить звукосниматель на пластинку рукой, то можно повредить иглу (сломать кристалл). В микролифтах используются демпферы (замедлители) различных конструкций: электромагнитные, рычажные, пружинные. В ЭПУ польской фирмы Unitra шток опускался в цилиндр, заполненный жидкостью с очень большой вязкостью.
Как только игла дойдёт до последней спирали звуковой дорожки срабатывает встроенный в ЭПУ автостоп. Игла поднимается над пластинкой, электродвигатель, вращающий диск, отключается. В некоторых ЭПУ происходит возврат тонарма на стойку. Автостоп может быть отключен, например, при проигрывании нестандартных пластинок (сувенирных, очень малого диаметра). В ЭПУ третьего и второго классов автостоп с механическим срабатыванием, в панелях первого и высшего классов применяются оптические и магнитные (герконовые) датчики.
Головка звукоснимателя.
