A jednak się kręci - czyli kilka uwag o napędach gramofonowych

A jednak się kręci...

Ponieważ od jakiegoś czasu w dziedzinie audio całkiem pochłonął nas wątek historyczny rozważań o polskich gramofonach, wrócimy na chwilę do teorii i praktyki gramofonowej.

Trochę poeksperymentowałem ostatnio z napędami gramofonowymi sprzeniewierzając się dawnej niechęci do gramofonów z centralnym napędem czyli Direct Driver lub DD, jak kto woli. Owocem okazało się kilka gramofonów zbudowanych w oparciu o takie silniki, co zostało już opisane.

Na wstępie podzielimy to zagadnienie umownie na dwa podrozdziały.

• Po pierwsze, chodzi nam o to, aby prędkość była dokładnie zgodna ze standardową prędkością z jaką powinna się obracać płyta. Dokładnie można by powiedzieć, że z grubsza chodzi o prędkość średnią. W czasach wysokiej rzetelności prospektów określano to jako „Speed drift 1hour / load variation”, a uzyskiwane wartości to np. „0,15 % / 0,25 %”. Ten błąd bezwzględny jest czasem podawany jako czyli „absolute speed error” i zwykle jest rzędu dziesiątych części procenta (co dotyczy tylko napędów bez możliwości regulacji prędkości).

• Po drugie znamy fakt, że średniej prędkości mogą towarzyszyć jakieś chwilowe wahania, które na ogół przypisujemy niedokładnościom, czy może lepiej niedoskonałościom wykonania napędu i to jest temat drugiego podrozdziału naszych rozważań. Znowu odwołując się to starych rzetelnych opisów mamy:

- Wow and Flutter (Din peak to peak wtd. sigma 2), rząd wartości np. 0,055%

- Wow and Flutter (lin peak wtd. 0,2-6 Hz /6-300Hz), rząd wartości np 0,15% / 0.7%

Do tego dochodzi czasem podawany czas uzyskania nominalnej prędkości po włączeniu, czyli „start up time to audiable stabilization”, co w zależności od typu zastosowanego napędu może sięgać kilku sekund. Zanim zmierzymy się z praktyka tych parametrów spróbujmy wyjaśnić podane przykładowo parametry.

Popularnie miarą zakłóceń równomierności prędkości obrotowej jest „wow & flutter”, co zwykle sprowadza się do określenia polskiego: „kołysanie dźwięku”. Ściślej rzecz ujmując w kręgu anglosaskiej kultury technicznej ze względu na różne metody pomiarowe odróżnia się „kołysanie” i „drżenie” dźwięku. Przytoczę teraz opisy książkowe:

• Termin kołysanie dźwięku odpowiada niemieckiemu „Jaulen” lub „Langsame Tonhohenscwankungen”, francuskiemu „Pleurage” i angielskiemu „wow” i oznacza wprowadzone do przebiegu zakłócenia zwykle częstotliwości 0,1-10 Hz na skutek zmian prędkości (zapisu lub) odczytywania. Uwaga w polskiej literaturze można znaleźć określenie terminu wow jako „WYCIE”.
• Termin drżenie dźwięku odpowiada niemieckiemu „Schnelle Tonhohenschwankungen” lub „Wimmern”, francuskiemu „scintilation” i angielskiemu „flutter” i oznacza wprowadzone do przebiegu zapisu (lub odczytywania) zakłócenia zwykle wyższego niż 10Hz na skutek zmian prędkości odczytu (lub zapisywania).

Jak zatem widać rozróżnieniem między dwoma nieszczęściami nękającymi prędkość gramofonu (lub magnetofonu), które jak na nieszczęścia przystało chodzą parami jest zakres częstotliwości. Popadając w lekką przesadę nazewniczą można by powiedzieć, że kołysanie składa się z wycia i drżenia :)

W znacznej części Europy stosuje się znormalizowaną przez CIRC metodę pomiaru kołysania dźwięku w zakresie częstotliwości 0,2 – 200Hz i nie przewiduje podziału na (wow i flatter) czyli kołysanie i drżenie. Dane CIRC podawane są w postaci +- ½ wartości międzyszczytowej (peak to peak), jeśli nie zaznaczono wyraźnie, że chodzi o wartości skuteczne.

Wszystko to powoduje pewien zamęt pojęciowy.

Wracając do podręcznikowego wyjaśnienia. Najmniejsza częstotliwość występowania zjawiska wynika z najmniejszej prędkości obrotowej talerza gramofonu czyli 33 1/3 czyli 0,55Hz (dla 16 2/3 odpowiednio 0,27 Hz). Największa czułość ucha ludzkiego przypada na zakres 2-6 Hz i zależy od częstotliwości tonu podstawowego i metody odsłuchu. W niezawodnej książce p. Michała Jadczyka „Współczesna Technika Odtwarzania Dźwięku z Płyt Gramofonowych” (i kilku innych) można znaleźć taki oto poglądowy wykres:

Prawdą jest, że ucho ludzkie różnie reaguje na kołysanie dźwięku i znaczną role pełni tutaj rodzaj muzyki. Autorzy publikacji są na ogół zgodni, że nic tak nie demaskuje kołysania dźwięku jak muzyka na fortepian solo.

Oczywiście istnienie różnych norm, powoduje nie tylko wspomniany zamęt pojęciowy, ale także czyni porównanie parametrów podawanych przez różnych producentów procesem dość ryzykownym. Teoretycznie zjawisko to opisuje więcej norm, co dodatkowo nie ułatwia zadania:

• IEC 386
• DIN45507
• BS4847
• CCIR 409-3
• AES6-2008

Dodatkowo występują jeszcze podstawowe normy dotyczące HiFi, czyli DIN 45500 i w dziedzinie magnetofonów DIN 4551. W siermiężnych czasach RWPG dowoływano się także do norm obowiązujących w Krajach Demokracji Ludowej:

źródło [1]

W tym miejscu proponuje umownie mówić dalej o „kołysaniu dźwięku” bez wnikania w opisane wcześniej niuanse definicji. Aby nie przesadzić z ujęciem podręcznikowym świadomie rezygnuję z dokładnego opisu aparatury do pomiaru kołysania dźwięku. Zresztą w dzisiejszych czasach wystarczy zapewne mieć gramofon, płytę testową i komputer z odpowiednim oprogramowaniem. Natomiast przy tego typu próbach należy pamiętać o pewnych generalnych zasadach towarzyszących wszelkim pomiarom. Aby pomiary były jednoznaczne i porównywalne zasady te muszą być spełnione.

• Jako „nadajnik” sygnału służy oczywiście badany gramofon i stosowna płyta testowa. Teoria mówi o częstotliwości 3150 Hz choć dopuszcza także 3000Hz.
• Wczasach królowania płyt winylowych i magnetofonów ZRK w Warszawie produkowały mierniki kołysania dźwięku. Umówmy się, że w dzisiejszych czasach korzystamy z komputera, nadal jednak pozostaje istotne czy zmierzona wartość odnosi się do wartości szczytowych czy skutecznych.
• Należy pamiętać, że zmierzona wartość nie jest stała w czasie i może się zmieniać. To dodatkowo komplikuje opis zagadnienia. Jest tak bowiem, że kołysanie w warunkach statycznych jest mniejsze od kołysania w warunkach dynamicznych, gdzie zależy także od chwilowego oporu powstającego na styku igła płyta. Zależy to do rodzaju (czyli amplitudy i częstotliwości) zapisanego sygnału. Oczywiście zmienia się także ze zmianą promienia, na którym aktualnie pracuje wkładka. Wniosek, że kołysanie dynamiczne jest większe od statycznego jest zatem oczywisty. Trochę to przypomina porównanie oporów ruchu pojazdu jadącego po równej nawierzchni i po drodze zawierającej nieregularne wyboje. Na tej pierwszej mamy opory stałe i przewidywalne, a na tej drugiej są odbiciem myśli drogowców czyli kompozytorów drogi :) Oczywiście przy rosnącej masie talerza kołysanie dynamiczne traci na znaczeniu.
• Bardzo istotnym problemem jest wreszcie samo ułożenie płyty testowej na talerzu gramofonu. Niecentrycznie ułożona płyta może spowodować daleko większe kołysanie dźwięku niż wynikające z niedoskonałości napędu talerza gramofonu. Jest to istotne o tyle, że dotyka wszystkich słuchaczy czarnych płyt na co dzień. Do tego zagadnienia jeszcze powrócimy.
• Jakby się dokładnie przyjrzeć to widać, że także charakterystyka wkładki ma wpływ na ostateczną wartość kołysania jako, że systemy pomiarowe wyposażono w układy wartościujące (czyli ważące wyniki) stąd termin „wtd”, podawany przy wynikach pomiarów. Skoro zatem „ważymy” istotność wpływu zakłóceń przy różnych częstotliwościach to charakterystyka wkładki ma wpływ na wynik procedury „ważenia”.

Teoretyczna charakterystyka „ważenia”

źródło - wikipedia

Praktyka

Najpierw spróbujmy rozprawić się praktyką podrozdziału dotyczącego stałej prędkości obrotowej. Najprostszym wykorzystywanym w praktyce sposobem jest użycie silnika prądu zmiennego podłączonego wprost do sieci energetycznej. Jeżeli założymy, że w sieci panuje stała częstotliwość, to znaczy 50 Hz w Europie i 60 Hz w Stanach Zjednoczonych, to do pełni sukcesu brakuje nam już tylko precyzyjnego wykonania „układu napędowego” w gramofonie, który sprawnie zamieni nam częstość sieci na właściwą prędkość obrotową talerza. Nie jest to takie proste, ale można to sobie wyobrazić. Oczywiście bezbłędnego wykonania nie należy oczekiwać, ale wykonania z niezauważalnym błędem już tak. Niezauważalny to taki, którego ucho słuchacza nie wychwytuje. I tu anatomia wyposażyła nas w sporą tolerancyjność. Jak realizowane są układy napędowe w tego typu gramofonach. Otóż można znaleźć pełna gamę rozwiązań. Jest więc napęd rolką pośrednią współpracująca zwykle (za wyjątkiem Bambino :) ) z wewnętrzną powierzchnia talerza. Może być napęd paskiem w użyciem tarczy napędowej lub bezpośrednio na talerz. Wreszcie występuje archaiczna ciekawostka w postaci napędu centralnego w gramofonach do płyt 78obr/min o czym już kiedyś pisałem. Proszę zwrócić uwagę że najbliższą ideałowi prędkość uzyska się w opisanym silniku, wtedy, gdy będzie miał on 20 par biegunów czyli 75obr/min. Jak widać daje to na początek błąd prawie 4% czym w tamtych czasach wytwórca się specjalnie nie przejmował i produkował seryjnie taki gramofon.

Pamiętajmy, że przy takim rozwiązaniu gramofony na rynek USA mają inne średnice rolek napędowych talerza czy paska, a przymuszenie ich do pracy w Europie jest dość niewdzięczny zadaniem o czym przekonałem się na własnej skórze dokonując adaptacji Garrarda Zero100. Temat wart jest oddzielnego opisania, co być może kiedyś nastąpi.

W gramofonach wykorzystujących silniki prądu zmiennego wcześniejszych generacji stosowane były silniki o dużej prędkości obrotowej zwykle 1500 lub 3000 obr / min, co oznacza, że były to silniki cztero lub dwubiegunowe. To czy było to dokładnie 3000 czy np. 2850 zależy od budowy silnika, czy jest to silnik synchroniczny czy asynchroniczny, co z naszego punktu widzenia większego znaczenia nie ma. Tu zawiesimy ten wątek, aby dalej nie wchodzić w budowę i charakterystyki silników.

W miarę wchodzenia na rynek gramofonów z napędem paskiem zaczęto modyfikować stosowane silniki montując coraz to bardziej wolnoobrotowe silniki, aż do ukształtowania się, można rzec, typowego rozwiązania czyli silnika 24 biegunowego synchronicznego o prędkości 250 obr/min. Jeśli silnik jest w gramofonie źródłem drgań utrudniającym odczyt z płyt to im silnik się wolniej obraca tym łatwiej z tym zjawiskiem walczyć. Także im mniejsze jest przełożenie silnik talerz tym pasek napędowy można słabiej napiąć, co też ogranicza przenoszenie się drgań. Wreszcie wykonanie rolki napędowej zamocowanej na silniku o większej średnicy jest możliwe z bardziej rygorystyczną tolerancją. W końcu błąd powiedzmy 0,01 mm na średnicy 30 mm jest mniej istotny niż gdyby dotyczył średnicy powiedzmy 6mm.Taki silnik ma jednak przy licznych zaletach pewne trudności rozruchowe, co wynika ze „sztywności” charakterystyki silnika synchronicznego. Może zatem zajść konieczność przywyknięcia użytkownika do pomaganiu w rozruchu talerza palcem.

Wracając do początku rozważań okazało się, że jednak celowe byłoby umożliwienie płynnej regulacji prędkości obrotowej i uzyskanie prędkości dokładnie takiej jak tego chcemy.

Nie podlega dyskusji, że, aby mówić o tym czy prędkość jest właściwa czy nie musimy mieć jakieś narzędzie do jej pomiaru. Przyjrzyjmy się zatem temu zagadnieniu.

Okazało się, że takim narzędziem jest wykorzystanie efektu stroboskopowego czyli złudzenia nieruchomego obrazu przy oświetleniu określonej liczby znaczników na talerzu gramofonu światłem migającym z wzorcową częstotliwością. Wykorzystano tu „będąca pod ręką” częstotliwość sieci, co przy dokładnym przyjrzeniu się temu zagadnieniu jest rozwiązaniem słabym, bo odpowiedzialność za własciwą prędkość bierze na siebie STOEN lub jakiś jego kolega z branży.

Ponadto rozwiązanie to ma inne wady: po pierwsze ze ścisłego obliczenia ilość prążków na talerzu może wypaść ułamkowa:

Ścisłe wartości dla 50 Hz to odpowiednio:

• 78 obr/ min – 38.4615 – w praktyce 77
• 45 obr/ min – 133,3333 – w praktyce 133 co daje ustawioną prędkość 45,11
• 33 1/3 obr/min – 90 – w praktyce 180
• 16 2/3 obr min - 180

Ścisłe wartości dla 60 Hz to odpowiednio:

• 78 obr/ min – 46,1538 – w praktyce 92
• 45 obr/ min – 80 – 160 - w praktyce
• 33 1/3 obr/min – 108- w praktyce 216
• 16 2/3 obr min - 216

Stąd płynie wniosek, będący tylko „sztuką dla sztuki” i ukłonem w stronę sprawnie „dzielącym włos na czworo”, że przy pomocy stroboskopu nie da się ustalić pożądanej prędkości 78 zarówno w Europie jak i USA oraz prędkości 45 w Europie.

To czy obserwator zauważ drobne zmiany prędkości rzeczywistej pozostaje pytaniem otwartym, ze wskazaniem na „nie zauważa”.

Po drugie przyjęliśmy założenie, że sieć dostarcza napięcie dokładnie 50 czy 60 Hz, a to jak już wspominaliśmy leży w rękach dostawcy energii i nie musi być prawdą. Co wówczas się dzieje? Nadpobudliwy użytkownik nadąża za błędami sieci starannie korygując prędkość obrotową talerza, co opisywany wcześniej układ bez regulacji robi sam nie fatygując i nie stresując użytkownika. Osiągany efekt jest zatem mocno niedoskonały.

Kolej na kilka uwag odnośnie samej realizacji zmiany prędkości. Otóż rozważany przez nas układ napędowy z rolkami o stałych średnicach takich możliwości nie daje, ale gdyby tak średnica mogła się zmieniać... Tak właśnie uczyniono stosując rolki stopniowe w kształcie stożka. Rolka pośrednia wędruje zatem po stożku w górę i w ten sposób prędkość spada a wędrując w dół prędkość wzrasta. Genialnie proste i oczywiste rozwiązanie występujące w dużej ilości stałych klasyków obecnie wulgarnie przezywanych „idlerowymi”. Dla ścisłości można jeszcze przypomnieć, że nawet taki napęd jest też niestabilny w czasie głównie z powodu zmian temperatury, o czym starsze źródła wyraźnie wspominają.

Przy napędzie silnikiem prądu zmiennego z wykorzystaniem paska płynna mechaniczna regulacja prędkości staje się w realizacji trudna technicznie i osobiście nie spotkałem takiego rozwiązania. Już nawet samo przełączenie prędkości 33/45 jest czasem związane z nie zawsze niezawodnie działającym mechanizmem dźwigniowym, a np. 4 prędkości już wymagają sporej wyobraźni, bo praktyka chyba nie daje nam przykładów takich rozwiązań.

Tu rozwój konstrukcji poszedł w inną stronę. Otóż można regulować prędkość obrotową silnika synchronicznego dostarczając mu sygnał o odpowiedniej częstotliwości. Wymaga to zbudowania czegoś na kształt „falownika”, szczęśliwie o mocy ledwie kilku watów.

I tak właśnie postąpiono. Firmy tradycyjne stosujące to rozwiązanie zastosowały coś na kształt „protezy” pozwalającej na skorygowanie prędkości do tej „idealnej” często nie udostępniając możliwości regulacji do dyspozycji użytkownika, np. Linn Sondek LP 12. Inne zastosowały to rozwiązanie tyko w topowych modelach np. Thorens wprowadził je w następcy TD 124 czyli TD 125 i późniejszych. Rozwiązanie wydawałoby się drogie, po chwili zastanowienia ma jednak pewne zalety. Wyprodukowanie rolek w ścisłych tolerancjach jednak kosztuje, bo chociażby grozi sporą ilością braków, a elektronika, no cóż ceny spadają i nadal będą spadać. Rzecz jasna temat pomiaru prędkości nadal pozostaje w mocy.

Kończąc ten wątek muszę pozostawić czytelników z paroma nierozwiązanymi problemami, ale i z pewnym optymizmem na przyszłość.

Skoro zatem mamy pod ręką coraz tańszą elektronikę to spróbujmy najpierw zastosować inny silnik. Niech tym razem będzie to silnik prądu stałego. Zastosujemy go do napędu paskiem. Przy wchodzeniu tej technologii na rynek nadano mu nazwę marketingową DC Servomotor :) , co cześć użytkowników z radością zaakceptowała.

Co zyskaliśmy ? Silnik o właściwej charakterystyce ruszający bez kłopotu nawet z kilkunastokilogramowym talerzem. Łatwy sposób regulacji prędkości z wykorzystaniem napięcia (niestety w dalszym ciągu synchronizowany z siecią poprzez wykorzystanie stroboskopu). Możemy bez bólu zrobić tyle prędkości ile nam się tylko zamarzy, bo ich przełączenie to tylko zmiana napięcia.

Co straciliśmy ? Do zasilania musimy mieć transformator, co przy rozwiązaniu umieszczenia zasilacza w gramofonie może powodować trudności. Nie mniej, to co stało się standardem kilkanaście lat temu, czyli zasilacz wkładany do gniazdka sieciowego, problem ten rozwiązuje.

Silnik prądu stałego jest komutatorowy, więc teoretycy zarzuca mu „skokową” pracę, co nie jest do końca trafione i o czym można się przekonać biorąc do ręki działający synchroniczny silnik 24 biegunowy. Bardziej trafiony może być argument z sianiem zakłóceń przez komutator.

Prosty zasilacz może okazać się niewystarczająco stabilny termicznie i może prowokować nadpobudliwego użytkownika do permanentnej regulacji. Skoro o zasilaczu mowa, to silnika synchronicznego „pilnuje” sieć pozwalając mu de facto na dwa stany pracy może stać lub obracać się z prędkością synchroniczną. Silnika prądu stałego na dobrą sprawę nic nie pilnuje więc może wykazywać pewne niestabilności.

Trzeba by zatem objąć go jakimś lepszym nadzorem, niż tylko stabilizacja napięcia. Taki lepszy nadzór to sprzężenie zwrotne polegające na bieżącej kontroli prędkości i sterowaniem silnikiem w oparciu o jej wynik. Takie rozwiązanie jest droższe, ale merytoryczne głęboko bardziej słuszne do jego realizacji służy czujnik zwykle optyczny. Pełną gamę tego rodzaju rozwiązań prezentują wyroby Foniki. Jak łatwo odróżnić po zdjęciu talerza, to rozwiązanie występuje wszędzie tam, gdzie poniżej rolki napędowej na silniku umieszczona jest tarcza tachometryczna będąca nadajnikiem prędkości odczytywanym prze transoptor.

W tym miejscu tych rozważań rodzi się pytanie, skoro regulacja ze sprzężeniem daje dobre rezultaty to dlaczego nie zrealizowano jej w oparciu o pomiar prędkości talerza, a nie silnika?

Odpowiedź jest prosta: Strasznie to skomplikowane by było i co za tym idzie drogie.

Dlatego też część firm dokonała skoku od napędu rolkami do bezpośredniego napędu talerza wprowadzając napęd paskiem dopiero w miarę wymierania gramofonów rolkowych, jako rozwiązanie budżetowe.

Świadomie rezygnuje z opisywania szczegółowo odmian napędów bezpośrednich. Napęd typowy to umieszczony pod talerzem silnik prądu stałego wraz z nadajnikiem prędkości. Nadajnik mierzy prędkość talerza i steruje silnikiem. Dla osobistych wrogów komutatorów pojawia się rozwiązanie z silnikiem BLDC. Czyli bezszczotowym lub po naszemu bezkomutatorowym. Jeśli dodatkowo pomiar prędkości odniesiemy do wzorcowego sygnału z generatora kwarcowego, to prążki stroboskopu staja się właściwie tylko dla dekoracji lub są ukłonem w stronę stroboskopowych estetów. Gramofony te rozpoznaje się łatwo po stroboskopie z jednym rzędem prążków, których ilość jest nietypowa np. 200. Wszystkie mankamenty typu niestabilność temperaturowa czy „siadanie” parametrów elementów elektronicznych nie ma znaczenia, bo w tym wypadku jednak kwarc naprawdę czyni cuda. Oczywiście użytkownicy, którzy muszą mieć możliwość regulacji prędkości obrotowej mogą wyłączyć funkcję „quartz lock” i samemu regulować prędkość tyle, że w dalszym ciągu o stroboskop, pozbawiony opisanych wcześniej wad, bo synchronizowany z generatorem kwarcowym.

Skoro dokonaliśmy uproszczonego przeglądu stosowanych rozwiązań, to spróbujemy teraz odpowiedzieć na nasuwające pytanie: jak z tym żyć?

Proponuję, aby przyjrzeć się gramofonowi, z którego korzystamy.

• Wariant 1: Jeśli jest to klasyk z napędem paskiem i silnikiem prądu zmiennego np. wczesny Linn, Ariston czy klasyczny Thorens TD 150 lub TD 160, lub ktoś z tej rodziny, to musimy się pogodzić ze stanem zastanym. Jedynie regularnie dbać, aby łożysko talerza było przesmarowane, pasek napędowy czysty i w dobrym stanie (nie wyciągnięty). Na pocieszenie pozostaje fakt, że mamy dość ciężki talerz więc chwilowe zmiany prędkości talerza, które uogólniliśmy do pojęcia „kołysanie” będą nam dokuczały mniej niż użytkownikom gramofonów z półkilogramowymi talerzami. Oczywiście dobudowanie regulacji prędkości jest w takich gramofonach możliwe jednak jest to zabieg dość kosztowny więc jego sens techniczny staje się dyskusyjny.

• Wariant 2: Jeśli jest to gramofon, w którym mamy możliwość regulacji prędkości, której wynik oglądamy na tarczy stroboskopu lub znacznikach stroboskopowych umieszczonych na talerzu to możemy wykonać prosty zabieg, który teoretycznie wiele pomoże, choć jego słyszalność w dalszym ciągu pozostanie dyskusyjna. Wyeliminujmy nieprecyzyjny stroboskop wykorzystujący jarzeniówkę zasilaną z sieci przez zastosowanie wzorcowego generatora 50Hz. Takie generatory dostępne są w handlu i mają postać małej płytki, do której należy podłączyć diody LED, (które zastąpią jarzeniówkę) i zasilanie.

źródło: strona producenta.

Można taki układ wmontować do gramofonu lub zestawić go niezależnie w postaci „latarki” służącej do oświetlania stroboskopu. Oczywiście jeśli tarcza ze znacznikami jest pod talerzem to musimy sobie wydrukować tarczę nakładaną na talerz. Wzorów takich tarcz jest bardzo dużo i są w zasięgu kilku kliknięć.

Oczywiście „szczególarze” stwierdzą, że wzorcowe 50 Hz jednak powoduje błąd (o czym i ja pisałem wcześniej). Nie ma z tym większego problemu ponieważ wzorcowy generator uniezależnił nas od sieci. Jeśli więc na talerzu mamy znaczniki także dla 60Hz to możemy skorzystać z wzorcowego generatora 60 Hz. Więcej, można w sieci nabyć wzorcowe generatory 300Hz w postaci wspomnianych wcześniej „latarek”. Trzeba ich jednak używać z rozwagą bo przy prędkości 45 - jeden rządek znaczników ma jednak prawo lekko płynąć.

Osobiście korzystam z takiej latarki 50 Hz z bateryjnym zasilaniem i bardzo to sobie chwalę. W latarce mieszka: generator, bateria 9V, 2 LEDy i włącznik...

Dla zwolenników nowinek zrobiono oczywiście laserowe „latarki” do pomiaru prędkości, które wymagają jednak umieszczenia na talerzu „nadajnika” prędkości.

żródło: ebay.

Należy w tym miejscu zrobić mała uwagę, że tego typu miernik ma dość długi czas próbkowania, a zatem przy niskich prędkościach obrotowych jego zastosowanie można uznać za problematyczne. Co nie przeszkadza że przykładowo pokazany miernik jest oferowany jako nadający się do gramofonu.

• Wariant 3: Mamy gramofon z bezpośrednim napędem, który nie ma funkcji quartz lock. Wszystko to, co napisano odnośnie wariantu 2 sprawdzi się także w tym wypadku.

Jeśli dysponujemy funkcją quatrz lock, czyli mamy wbudowany wzorcowy generator kwarcowy w gramofonie i wykorzystując tę funkcje możemy oddać gramofon pod nadzór tego generatora, to szczęśliwie możemy zapomnieć o problemie prędkości talerza. Dopóki układ jest sprawny nie musimy nic robić.

Wróćmy teraz do zagadnienia chwilowej prędkości obrotowej i jej zmian uogólnionych wcześniej jako kołysanie dźwięku. Musimy tu wyraźnie rozgraniczyć dwa zjawiska składające się na potencjalną dokuczliwość tego zagadnienia. Po pierwsze teoretycznie ich źródłem jest niedoskonałość napędu i wynikająca z tego nierównomierność biegu TALERZA gramofonu. W sumie użytkownika mało to interesuje, bo w codziennym użytkowaniu gramofonu interesuje go nierównomierność biegu PŁYTY.

Zgrubne oszacowanie pokazuje, że w sumie to niedoskonałość wykonania płyty jest znacznie gorsza od niedoskonałości napędu. Wychodzi bowiem na to, że za kołysanie dźwięku odpowiada głównie płyta. Grupa słuchaczy, którzy sobie z tego zdają sprawę jest naprawdę nieduża. Dlatego z ogromną przyjemnością zapoznałem się z wpisem z roku 2014:

http://www.audiostereo.pl/kolysanie-dzwieku-przez-niecentryczny-zapis-na-plycie-winylowej_112039.html

Tekst rozpoczynający wątek jest następujący (cytuję fragment):

Płyty winylowe uchodzą za wzór brzmienia w ogóle. Audiofile - czyli przynajmniej niektórzy użytkownicy tego forum - klną się na winyl i z uporem twierdzą, że nie ma niczego lepszego niż winyl. Ja mam co do tego poważne wątpliwości. Od czasów od mojego pierwszego gramofonu, czyli od bardzo dawna, najbardziej mnie irytowało to, że bardzo wiele płyt nie miało dziurki w środku. Strasznie mnie to drażniło, jak ramię gramofonu bujało się w rytm obrotów płyty w lewo i w prawo, w lewo i w prawo, w lewo i w prawo...

Weźmy sobie płytę źle wycentrowaną. Co się stanie z równomiernością obrotów? Zacznijmy od płyty, która ma minimalnie niecentryczny zapis, gdzie ramię będzie się nam wychylać w te i wewte o 1 milimetr (jeden mm). Policzmy. Jeśli weźmiemy pod uwagę początkowy fragment płyty, gdzie promień zapisu wynosi 145 mm, to sytuacja ma się jak następuje. Początkowo startujemy ze średnicą 145 mm, ale po połowie obrotu płyty średnica ze względu na bicie zmniejsza się o 1 mm i wynosi zamiast 145 mm 144 mm. Skoro płyta kręci się 33,3x na minutę, to w ciągu sekundy zrobi 0,555 obrotu. Przy wspomnianych promieniach obwody wyniosą 910,89 mm i 904,608 mm co daje nam prędkości liniowe 505,54395 mm/s oraz 502,05744 mm/s.

Wynika z tego, że co każde pół obrotu prędkość wzrasta i spada o 0,69%. Ktoś to kiedyś usłyszał słuchając winyla, że ma kołysanie dźwięku na poziomie 0,7%. A to tylko przy niecentryczności zapisu 1 mm. A co z większym biciem? Zestawmy sobie to w taki sposób.

Bicie - nierównomierność obrotów

• 1 mm - 0,69%
• 2 mm - 1,4%
• 3 mm - 2,1%
• 4 mm - 2,8%

W czasach, gdy gramofon był w każdym domu przyjmowało się, że taki sobie gramofon ma kołysanie dźwięku na poziomie 0,2% a taki b.dobry 0,1%. Jednak jak to się ma do faktu, że płyta, która ma bicie 1 mm kołysze nam dźwięk 0,69% czyli 3x bardziej niż sam gramofon.

Nic dodać nic ująć. Można jedynie rozwinąć wątek w nieco inną stronę.

Jak dokładnie wykonana jest sama płyta? Nawet jeśli jest wykonana idealnie to otwór w środku ma pewna tolerancje, a ściślej rzecz biorąc ma on zalecany rozmiar 7,23 mm wykonany w tolerancji H11, co oznacza zakres wymiarowy 7,24 – 7,33 mm.

Proste ćwiczenie z mikrometrem w ręku wskazuje, że trzpień centrujący w gramofonie ma zwykle 7,1 mm. Z tego wynika luz wynoszący maksymalnie 0,23 mm czyli z grubsza ćwierć milimetra. Oznacza to, że nawet idealnie wykonana płyta na przeciętnym gramofonie ma prawo bić w sposób powodujący kołysanie rzędu 0,17%...

Ale mało tego :)

Ostatnie zalecenia co do jakości płyt opublikowane przez IEC do jakich dotarłem pochodzą co prawda z roku 1964, ale mówią o dopuszczalnej mimośrodowości otworu centrującego względem środka obrzeza płyty wynoszącym 0,8 mm. Razem z luzem na otworze daje to już około 1 mm.

Nie ma co więc demonizować tych zjawisk, a ustawianie gramofonów w wyścigu, w kategorii publikowanych wartości wow&flutter podawanych w prospektach jest mało sensowne.

Czy można z tym walczyć? Owszem tak, ale do tej pory zrobiła to jedna firma. Firma Nakamichi zbudowała gramofon, gdzie oddzielono kwestie talerza i płyty stosując dwa talerze, z których jeden związany jest z osia obrotu, a drugi z płytą. Specjalne ramię mierzy bicie płyty i „centruje” jeden talerz względem drugiego. Takie podejście jest racjonalne, ale niestety bardzo kosztowne, więc występuje egzotycznie tylko w dwu modelach Nakamichi. Szukając dziur w całym można rzecz jasna zapytać, co dzieje się z wyrównoważeniem całego zespołu talerza z płytą skoro jego środek masy przesuwa się względem osi obrotu i jaki to ma wpływ na kołysanie dźwięku. Dane z pomiarów wskazują jednak, że mimo wszystko Nakamichi stanowi tu jednak pewien przełom jakościowy.

źródło: prospekt gramofonów CT.

Dla ścisłości opisu garść danych na temat gramofonów Nakamichi oznaczanych dodatkowo CT, co oznacza Computing Turntable

TX 1000 CT

Flagowym Modelem jest TX1000 CT. Jest to konstrukcja rzec można bezkompromisowa pozwalająca na zamocowanie całej gamy ramion.

źródło:instrukcja użytkownika.

https://www.youtube.com/watch?v=SRFpd0ahvj4

https://www.youtube.com/watch?v=mR0Fi3gkaiw

Dragon CT

Modelem "budżetowym" jest Dragon CT, z jednym ramieniem, adresowany do "zwykłego użytkownika". Co prawda zarówno określenie budżetowy i zwykły brzmią w tym kontekście nieco przewrotnie, dlatego trafiły w cudzysłów :)

żródło: instrukcja użytkownika.

• Nakamichi Dragon w niezależnych testach HiFi Choice 1984

Ale skoro użytkowników Nakamichi jest niewielu, to skoncentrujmy się na posiadaczach klasycznych gramofonów.

W ramach walki z chwilowymi wahaniami prędkości można trochę poeksperymentować z zastosowaniem cięższego talerza, co w niektórych gramofonach jest przewidziane, bo nawet fabrycznie występują w wersjach z różnymi talerzami, a najlepszym przykładem są takie, gdzie „bazowy” „paździerzowy” talerz można zastąpić akrylowym, szklanym lub metalowym.

Przy sporych zmianach masy talerza mogą wystąpić problemy z łożyskiem talerza, ale i ten problem daje się jakoś rozwiązać np. przez zastosowanie, jeśli to możliwe ceramicznej kulki, na której opiera się talerz, w miejsce tradycyjnej łożyskowej.

Na zakończenie porcja optymizmu

Otóż opisywane zjawiska te są na tyle mało wyczuwalne, że już gramofon przeciętnej klasy zapewnia dobry komfort słuchania muzyki. Spora część sygnalizowanych problemów ma wymiar teoretyczny niegdyś silnie wykorzystywany marketingowo. Oczywiście można spotkać słuchaczy, którzy słyszą te niuanse (a przynajmniej tak twierdzą). Natura, która wyposażyła ich w te nadzwyczajne możliwości, zwykle jednak wyposaża ich we wrodzoną alergie na „blindfold testy” (w końcu natura dba o równowagę). Dlatego szanuje ich opinie ale nie biorę ich pod uwagę. Osobiście przypominam w tym miejscu jedną z moich ulubionych zasad, że zjawiska, których nie słyszę, po prostu dla mnie nie istnieją i gorąco tę zasadę wszystkim polecam. Jest łatwa w stosowaniu i zapewnia przy użytkowaniu sprzętów grających komfort koncentrowania się na muzyce :)

A jakby użytkownik czuł że coś jest nie tak... to niech słucha jazzu - patrz tabelka poniżej

źródło[1]

PS. Próbowałem nawiązać kontakt z autorem cytowanego wpisu podpisującego się nickiem Lemil, co się niestety nie udało. Myślę, że nadanie Jego tekstowi nowego życia wskazuje na moje dobre intencje i liczę, że kiedyś będę miał przyjemność podziękować bezpośrednio autorowi.

Źrodła: [1]Michał Jadczyk, "Współczesna Technika Odtwarzania Dźwięku z Płyt Gramofonowych", WKiŁ 1970

Autor: doc. dr inż. Maciej Tułodziecki

Powrót do "Gramofonów"

Powrót do "Strony głównej"

Powrót do "Wydania 2017"