Ramiona gramofonowe przegląd rozwiązań - część I - Garrard ZERO

Z Technique.pl

Skocz do: nawigacja, szukaj

Obracać czy posuwać ?

Powyższe pytanie towarzyszy od dawna gramofonom i było już wstępnie opisywane na technique.pl.

Dla przypomnienia, sednem problemu jest fakt, że aparatura do „nacinania” płyt korzysta z głowicy poruszającej się ruchem posuwistym, w którym samo ostrze przemieszcza się dokładnie po promieniu płyty czyli po prostej, podczas gdy podczas odczytu wkładka gramofonowa porusza się po łuku. Powoduje to szereg niedogodności.

Po pierwsze, taka różnica powoduje powstawanie wymiernych zniekształceń, które daje się obliczyć w funkcji błędu kąta śledzenia. Stosowne wykresy i wzory są beznamiętnie powtarzane w książkach. To znaczy ściślej rzecz biorąc były powtarzane. Z chwilą przejścia takich pojęć jak sinus czy cosinus do obszaru wiedzy zbędnej stały się bowiem niezrozumiałe, a zatem także niepotrzebne. Taki zestaw standardowy objaśniający wygląda z grubsza tak:

Jak można się zorientować z ilustracji, tekst ten jest dość wiekowy... powstał w roku 1945, czyli ponad 70 lat temu i jego autorem jest nie byle kto, tylko naczelny inżynier firmy SHURE. Jak widać Amerykanie będący w stanie wojny mieli jednak czas na zajmowanie się także bardziej przyziemnymi sprawami :)

Myślę, że czytelnicy nie będący w permanentnym konflikcie z geometrią zapewne chętnie przejrzą całość artykułu.

Najstarsze opracowania dotyczące tego tematu jakie udało mi się znaleźć, to artykuły z lat 30-tych ubiegłego wieku. Temat cyklicznie powracał i niektóre opracowania go dotyczące pokazaliśmy już na stronie technique. Te opracowania mają charakter praktyczny, odpowiadający na pytanie jak ustawić ramię względem talerza lub jak zaprojektować ramie o nietypowej długości.

Rzecz jasna, można zastosować w gramofonie ramię przesuwne, inaczej mówiąc tangencjalne, którego ruch byłby dokładnym odwzorowanie ruchu narzędzia podczas „nagrywania płyty”. Do dokładniejszej analizy tego typu rozwiązań jeszcze wrócimy...

Ma się rozumieć, że wkrótce po opracowaniu teorii ramienia o ruchu obrotowym i powodowanego przez nie zniekształcania odczytywanego sygnału pojawiły się mechanizmy umożliwiające korekcje błędu śledzenia. Takie rozwiązanie opisano w książce „Adaptery” z roku 1957, późniejsze opracowania do tego tematu już nie nawiązują. Ponieważ jest to krótki zgrabny opis zacytuję go w całości wraz z ilustracjami:

Projektując ramię adaptera o znanej jedynie długości, można obliczyć ze wzorów na β0 i D0 optymalne wartości kąta kompensacji oraz wydłużenie zapewniające minimum zniekształceń spowodowanych błędem prowadzenia przy odtwarzaniu płyt w zakresie od promienia R1 do R2. Przy tych obliczeniach należy pamiętać, że Z = d + D0. Nawet najwłaściwiej skompensowane adaptery mają pewien błąd prowadzenia α wahający się w granicach 3° do 4°. Krzywa d (rys.1a) przedstawia zmiany błędu prowadzenia ramienia o długości czynnej 21,5 cm, kącie kompensacji α = 23° i wydłużeniu D = l,37 cm.

Wahania błędu prowadzenia udało się w znacznym stopniu zmniejszyć dzięki jednemu z ostatnich wynalazków z dziedziny odtwarzania płyt gramofonowych. Jest nim podwójne ramię adaptera przedstawione w trzech położeniach na płycie (rys. 1b). Z rysunku wyraźnie wynika, że we wszystkich trzech położeniach oś symetrii główki adaptera pokrywa się w odpowiednich punktach ze stycznymi do rowków. Z dokładnej analizy wykreślnej przeprowadzonej w odpowiednim powiększeniu (przy założeniu, że odtwarzana płyta ma średnicę 30 cm) wynika, że błąd prowadzenia zamyka się w granicach ±1°. Analiza ta wykazała również, że wartość błędu prowadzenia jak również zmiany długości ramienia zależą w znacznym stopniu od rozmieszczenia stopki adaptera w stosunku do płyty. Krzywa a (rys. 65) została wykreślona przy najbardziej prawidłowym ustawieniu stopki ramienia adaptera i błąd prowadzenia wynosi ±1°. Krzywe b i c zostały wykreślone dla przypadków, gdy stopka była przesunięta 3,5 mm w jedną lub w drugą stronę. Względna wartość wahań błędu prowadzenia w obydwu przypadkach nie zmieniała się, jednak przybrał on wartości tylko dodatnie lub prawie tylko ujemnie. Najlepszą wierność odtwarzania uzyskuje się wówczas, gdy położenie stopki odpowiada krzywej a. Ze zmniejszeniem się wahań błędu prowadzenia waha się możliwość zwiększenia wierności odczytywania przez zastosowanie igieł czytających z ostrzem o kształcie niekulistym. Zastosowanie odpowiedniego rodzaju ramion zapewni możność używania igieł czytających o kształcie bardziej zbliżonym do kształtu rylca zapisującego. W tym przypadku mogą to być ostrza np. o przekroju eliptycznym, które zapewnią odtwarzanie dużych częstotliwości.

Oczywiste jest, że w polskiej książce, skąd pochodzi powyższy opis, nie ma informacji co to za ramię i czy istniało w rzeczywistości. Udało się jednak ustalić, że opis dotyczy ramienia angielskiej firmy Burne-Jones & Co. LTD. Powstało w latach 50-tych i znane jest pod nazwą B.J. Parallel Tracking Arm.

Niegdyś udało mi się znaleźć takie ramie jak wyżej opisywane na portalu e-bay i tylko nadzwyczajne szczęście pomogło teraz odnaleźć te zdjęcia w archiwum. Wiem że trudno w to uwierzyć, ale takie ramiona, na dodatek jak widać w stanie dziewiczym, wciąż się trafiają na portalach aukcyjnych.

Tak się utarło, że obecnie rozwiązanie to jest jednoznacznie kojarzone z gramofonami firmy Garrard o symbolu Zero i najbardziej popularnym modelem tej serii czyli Zero 100. Oczywiście nazwa „Zero” sugeruje zerowy błąd śledzenia (prowadzenia) czyli tracking error, co nie do końca jest prawdą, jednak od klasycznego obrotowego rozwiązania jest w tej dziedzinie zdecydowanie lepsze.

Garrard Zero 100 pojawił się w okolicy roku 1971, czyli z grubsza wraz z Mister Hitem wyzwalającym cześć polskich użytkowników spod panowania Bambina i jego kolegów. Garradowi towarzyszyła kampania reklamowa skupiona głownie na zdjęciach ramienia i wykresie tracking error, co mogło wyglądać np. tak:

Reklama pochodzi z roku 1972 z Francji co ma swoje uzasadnienie... Znalazłem kiedyś informację, że Brytyjskie Stowarzyszenie Sprzedawców Audio było mocno niechętne Garrardowi 100, co skutecznie odcięło go od tamtejszego rynku. Jest wiec obecnie taka sytuacja, że gramofon ten można łatwiej kupić we Francji lub USA niż w Zjednoczonym Królestwie. Sprawdziłem to w praktyce polując na ten gramofon przez kilka miesięcy i ostatecznie mojego Zero 100 zakupiłem w USA. Doprowadzenie go do stanu grającego zajęło niestety sporo czasu i wymagało nadzwyczajnej cierpliwości, ale to oddzielny temat, który jako wart opisania może jeszcze kiedyś wróci na technique.pl.

Jako oryginalne rozwiązanie Garrard Zero 100 doczekał się nawet miejsca w literaturze o naukowych aspiracjach pokazując zasadę działania ramienia następująco:

Rysunkowi towarzyszy następujący opis:

W gramofonach wysokiej jakości nie ma poziomego błędu kąta śledzenia, ponieważ przy przemieszczeniu się igły po płycie w każdym miejscu strefy zapisu igła ustawia się stycznie do odtwarzanego rowka. Uzyskuje się to dzięki tangencjalnemu prowadzeniu ramienia analogicznego do stosowanemu podczas nagrywania, albo z pomocą specjalnego zespolonego ramienia, jeden z wariantów którego, opracowany przez angielską firmą Garrard dla gramofonu model zero - 100, pokazano na rysunku. Zespolone ramię składa się z podstawowego ramienia О1А i ramienia pomocniczego tonarma O2В, związane między sobą łącznikiem АВ przy pomocy przegubów w punktach A i В. Pionowe obrotowe osie O1 i O2 są stałe. Stolik ramienia gramofonu połączony jest z określonym odchyleniem kątowym z ruchomym łącznikiem, przy czym oś przegubu pokrywa się z osią igły gramofonu. Na rysunku pokazane są dwa położenia ramienia: przy odtwarzaniu rowka położonego na największym promieniu i na najmniejszym promieniu. W granicach tego kąta obrotu podstawowe ramię przesuwa się po łuku a, ciągnąc za sobą pomocniczy tonarm po łuku B dzięki połączeniu łącznikiem AB. Dzięki temu wraz ze zmiana kąta O АВ zmienia położenie główki ramienia w taki sposób, że poprzeczne wahania igły zawsze odbywają się wzdłuż promienia rowka. W danym przykładzie długość podstawowego ramienia O1/A i bazy O/О1 są stałe, co zwykle ma miejsce w gramofonach automatach. Wadą zespolonego ramienia jest zwiększenie oporów dzięki tarciu na dodatkowych obrotowych osiach mechanizmu.

Dokładnie rzecz biorąc to rodzina ZERO wyposażona w opisywane przegubowe ramię liczy sobie kilka gramofonów. Podstawowym modelem jest ZERO 100. Ma on jednak odmiany:

100C wyposażony w licznik określający czas eksploatacji igły,
100S pozwalający na odtwarzanie "singli" w automatycznym trybie pracy,
100SC jest rzecz jasna poąłączeniem obu powyższych wariantów.

Występowały również dwa modele wyposażone w napęd paskiem:

100SB będący zasadniczo oparty na mechanizmach bazowego modelu,
2000B to rzec można całkiem nowa konstrukcja z przekonstruowanym napędem i talerzem wykonanym z stopu ZnAl.

A oto przedstawiciele wspomnianej rodziny z którymi udało się zapoznać osobiście:

Garrard ZERO 100

Ten egzemplarz ma "audiofilską" skrzynkę z litego drewna, ale pozbawioną spodniej osłony. Okazało się to mocno niepraktyczne. Talerz jest podwójny. Zewnętrzny wykonany z aluminium, a wewnętrzny ze stali. Możliwa jest płynna regulacja obrotów na co dobitnie wskazuje stożkowy kształt rolki napędowej. Do regulacji prędkości zastosowano tradycyjną tarcze stroboskopową naklejona na spodzie talerza.

Kilka filmów pokazujących Zero 100 w działaniu.

Garrard ZERO 92

Jest to uproszczona wersja modelu 100. Uproszczenia zasadniczo są dwa: zastosowano inny mechanizm antiskatingu z ciężarkiem na dźwigni i brak możliwości płynnej regulacji obrotów. Na zdjęciach widać, że rolka napędowa silnika jest walcowa. Konsekwentnie nie ma więc stroboskopu. Gramofon ma skrzynkę ozdobną w formie ramy wykonanej z kształtownika aluminiowego. Mnie taki wygląd zdecydowanie się podoba, a ponadto, co by nie mówić metalowa obudowa pozwoliła gramofonowi na dotrwanie do dzisiejszych czasów w niezłej formie.

Kilka filmów pokazujących Zero 92 w działaniu.

PODSUMOWANIE

Przygoda z Garrardami okazała się interesująca, choć doprowadzenie ich do stanu grającego kosztowało sporo czasu, a doprowadzenie do 100% sprawności technicznej pewno jeszcze jakiś czas potrwa.

W gramofonie tym widać klasyczną angielską myśl techniczną. Czyli jest to solidna konstrukcja, ale niestety zawiera wiele elementów które bardzo utrudniają wykonanie jakichkolwiek napraw czy konserwacji. Podam jeden przykład. Aby dobrać się do napędu trzeba zdemontować oba talerze. W tym celu trzeba wykręcić 6 wkrętów. Aby się do nich dostać trzeba zdjąć gumę (mat) z talerza. Guma jest przyklejona...

Jako wadę tego typu rozwiązania ramienia podaje się najczęściej zwiększone opory jego ruchu. Teoretycznie to prawda, ale przy bliższym przyjrzeniu okazuje się, że stolik jest starannie ułożyskowany na łożyskach tocznych.

Sądzę, że powyższy zarzut dotyczący zwiększonych oporów tarcia spowodowanych dodatkowymi obrotowymi osiami mechanizmu jest więc tylko teoretycznie słuszny.

Przygody techniczne związane z opisywanymi gramofonami być może powrócą jako oddzielna historie.

Potencjalny ciąg dalszy

Należy się spodziewać, że w miarę rosnącej koniunktury ma czarne płyty, a w związku z tym i gramofony koncepcja tego typu ramion odżyje... o ile już nie odżyła. Kto nie wierzy, niech zajrzy tutaj: http://www.tonarm.ch/ . Strona zawiera produkty firmy THALES TONEARMS i dla zachęty jeden obrazek...