Pomiary i regulacje: Ustawienie sił nacisku i antiskatingu
Spis treści
Regulacja siły nacisku ramienia i antiskatingu z wykorzystaniem płyty testowej i PC
Antiskating ma swoją polska nazwę kompensacja antypoślizgowa czy cos w tym stylu. Nazwa podoba się nam umiarkowanie i dlatego dalej w tekście będziemy świadomie zaśmiecać polski język słowem antiskating.
Pretekstem do tego eksperymentu stał się zakup gramofonu (na allegro), powiedzmy, w zestawie do składania. Napęd oddzielnie, ramie oddzielnie, wkładki brak. Jak ustawić prawidłowo geometrie ramienia, było już przez nas opisane, jak wykonać stosowny szablon także. Pozostaje, zatem nacisk i antiskating.
Co do nacisku to mamy w zasięgu trzy metody.
- na wiarę
- na ucho
- na oko
Na wiarę
Najbardziej rozpowszechniona metodą jest odczytanie zalecanego nacisku z instrukcji do wkładki lub w razie jej braku odnalezienie tego parametru w bazie danych np. vinylengine. Potem należy go ustawić zgodnie z ogólnymi zasadami korzystając z podziałki na przeciwwadze ramienia. Trudności mogą się pojawić w przypadku ramion gdzie podziałki po prostu nie ma… Wtedy producent ramienia, albo zajmuje jakieś stanowisko np. mówi 0,5g na obrót, albo nabiera wody w usta. Oznacza to, że jesteśmy skazani na wagę do nacisku. Wagi są, albo proste mechaniczne (polecam krajowe), albo elektroniczne czyli z cyfrowym odczytem. Jak widać zadanie jest proste, ale wymaga większej lub mniejszej wiary. Po pierwsze: producent wkładki rzadko podaje jednoznaczną wielkość siły nacisku. Najczęściej jest to podane jako dopuszczalny zakres np. 0.75 – 1.5 lub 1.5-3.0. Dlaczego ? To proste ta sama wkładka może się inaczej zachować w ramieniu „a”, niż w ramieniu „b” Ustawiając zatem nacisk na środkową wartość przyjmujemy na wiarę, że tak będzie właściwie. Po drugie: korzystając z podziałki na przeciwwadze wierzymy w precyzję jej wykonania.
Na ucho
Do tego eksperymentu konieczna jest niestety płyta testowa.
Opisy płyt testowych są na stronie Technique >tutaj<.
Dlaczego te płyty, dlatego że są stosunkowo łatwo dostępne i tanie Posłużymy się przykładowo testem nr 2 z płyty „niebieskiej”
Test 2 to następujące sygnały:
Reasumując krótko jest to sygnał 300Hz nagrany z różną amplitudą.
Test 1 powinny przejść w zasadzie wszystkie wkładki (zestawy wkładka- ramię) i uzyskany dźwięk powinien być czysty. Test 2 powinny przejść zestawy które określimy jako „dobrej klasy” Test 3 przechodzą tylko zestawy najwyższej klasy.
Co to znaczy przechodzą ? Odtwarzają rzeczone 300Hz w sposób czysty. Innymi słowu dźwiękowi nie towarzyszy „brzęczenie” będące świadectwem dużych zniekształceń
Jaki jest sposób na wyeliminowanie zniekształceń, no cóż…. Trzeba zwiększać stopniowo nacisk, dotąd aż dźwięk będzie czysty. Każdorazowo należy też korygować wartość siły antiskatingu.
Każdy użytkownik sam podejmuje zatem decyzję czy dźwięk jest już czysty czy nie… Decyzja jest suwerenna i jeśli nie przeszkadzają mu zniekształcenia słyszane (dopuszczone) w teście, to tym bardziej nie będą przeszkadzały w czasie słuchania muzyki.
Wnioskiem ubocznym jest przekonanie się na własne ucho, że zbyt mały nacisk powoduje niestabilne zachowania igły w rowku, co może powodować większe zużycie płyty niż większy nacisk igły. Jest to dowód na to, że oszczędzanie płyt to niekoniecznie mały nacisk, oraz na to, że ustawianie nacisku na dolną granicę dopuszczana przez producenta wkładki jest dla płyt ryzykowne…
Na oko
To właściwie powtórzenie procedury „na ucho”, ale połączone z próbą zobiektywizowania oceny „czystości” dźwięku. W sieci dostępnych jest sporo programów pokazujących na ekranie PC wirtualny oscyloskop. To będzie nasze „oko” Weźmy zatem sygnał z gramofonu i obejrzyjmy jak wygląda nasz sygnał w przypadku przechodzenia wspomnianego testu nr 2 przy ustawionych różnych siłach nacisku wkładki.
Ponieważ nasz oscyloskop pozwala na pokazywanie charakterystyki częstotliwościowej, to skorzystamy z tej możliwości. Nie wiemy, co prawda, jak działa oprogramowanie, które przekształca przebieg w funkcji czasu w tę charakterystykę, ale nie będziemy w to do końca wnikać. W końcu całe przedsięwzięcie ma charakter popularno naukowy…. Teoretycznie na wykresie powinien się pojawić tylko jeden „słupek” odpowiadający częstotliwości 300Hz. Jeśli jest coś więcej to są to efekty niepożądane. Ich wielkość mierzy nasz oscyloskop (a w tej funkcji już analizator) i podaje jako całkowite zniekształcenia harmoniczne THD. Tę wartość dedykujemy wszystkim zaciekłym dysputantom czy wzmacniacz mający 0.001 THD jest dwa razy lepszy od wzmacniacza, który ma tylko 0.002 THD… Oczywiście też nie wiemy dokładnie jak obliczana jest wartość THD ponieważ jest to jakoś „zaszyte” w oprogramowaniu wirtualnego oscyloskopu, jednak w to też nie wnikamy… Kto ma takie zacięcie może sam zarejestrować przebiegi czasowe i obrobić je specjalistycznym oprogramowaniem. Trzeba też uczciwie powiedzieć, że zrobienie takiego pomiaru 20 lat temu wymagałoby aparatury wielkości z pół metra sześciennego i kosztującej tyle co samochód…
Ustawianie siły antiskatingu odbywa się analogicznie, a testy pozwalają także na sprawdzenie tych wartości bliżej lub dalej od środka płyty. Testy te także znajdują się na płycie testowej.
Opis pomiarów
Gramofon podłączono BEZPOŚREDNIO do karty dźwiękowej komputera, do wejścia "Line-in" za pomocą supermarketowego przewodu 2xRCA – mini jack. To znaczy, że nie ma korekcji RIAA. (w końcu będziemy oglądać dźwięk, a nie słuchać). Masa ramienia połączona jest tylko z masą gramofonu.
Program: Soundcard Oscilloscope http://www.zeitnitz.de/Christian/scope?mid=2
Uwaga: Nie podajmy nazwy producenta i modelu wkładki a także producenta i modelu gramofonu, ponieważ uważamy, że z punktu widzenia opisu metody pomiaru nie ma to żadnego znaczenia.
Przed przeprowadzeniem pomiarów sprawdzono poprawność ustawienia geometrii ramienia i wkładki.
Producent wkładki podaje, że nacisk igły na płytę powinien zawierać się w przedziale od 1 do 2 g, a wartość zalecana to 1,5 g. W związku z tym przeprowadzone zostały pomiary dla następujących wartości nacisku: 1 g, 1,5 g i 2 g. Nacisk był ustawiany za pomocą prostej wagi mechanicznej.
Test przeprowadzono korzystając z opisanej wyżej ścieżki „niebieskiej” płyty testowej.
Na początku każdego z pomiarów pokrętło regulacyjne antiskatingu było ustawione w pozycji odpowiadającej wartości nacisku zmierzonego za pomocą wagi mechanicznej. Na podstawie wyników pomiaru wprowadzane były niewielkie korekty.
Sygnał 300 Hz, amplituda +11 dB
Nacisk 1 g - Wyraźnie widać zniekształcenia w postaci "słupków" przy kolejnych częstotliwościach harmonicznych. Wartość THD - ok. 60%.
Nacisk 1,5 g - Tutaj sytuacja jest już dużo lepsza. Wyraźnie widać jeden "słupek" o częstotliwości ok. 300 Hz.
Widoczne jest również niewielkie zniekształcenie w ok. 600 Hz, ale nie powinno mieć ono większego wpływu "na ucho". Wartość THD - ok. 1%.
Nacisk 2 g - Tutaj sytuacja jest podobna jak przy nacisku 1,5 g. Wyraźnie widać jeden "słupek" o częstotliwości ok. 300 Hz.
Widoczne są również niewielkie zniekształcenia w ok. 600 i 900 Hz, ale nie powinny mieć ono większego wpływu "na ucho". Wartość THD - ok. 1,5%
Sygnał 300 Hz, amplituda +14 dB
Nacisk 1 g - Wyraźnie widać zniekształcenia w postaci "słupków" przy kolejnych częstotliwościach harmonicznych. Wartość THD - ok. 60%
Nacisk 1,5 g - Wyraźnie widać zniekształcenia w postaci "słupków" przy kolejnych częstotliwościach harmonicznych. Wartość THD - ok. 40%.
Nacisk 1,5 g - Po korekcie antiskatingu. Wyraźnie widać jeden "słupek" o częstotliwości ok. 300 Hz.
Widoczne są również niewielkie zniekształcenia w ok. 600 i 900 Hz, ale nie powinny mieć ono większego wpływu "na ucho". Wartość THD - ok. 2,5%.
Nacisk 2 g - Tutaj sytuacja jest podobna jak przy nacisku 1,5 g po korekcie antiskatingu.
Wyraźnie widać jeden "słupek" o częstotliwości ok. 300 Hz. Widoczne są również niewielkie zniekształcenia w ok. 600 i 900 Hz, ale nie powinny mieć ono większego wpływu "na ucho".
Wartość THD - ok. 2,5%
Sygnał 300 Hz, amplituda +18 dB
Nacisk 1 g - Widać wyraźne zniekształcenia w postaci "słupków" przy kolejnych częstotliwościach harmonicznych. Są one na tyle wysokie , że oprogramowanie podaje inną wartość częstotliwości podstawowej - ok. 1 kHz. Wartość THD - ok. 50%. Innymi słowy zniekształcenia są tak duże, że nasze oprogramowanie po prostu "zgłupiało", zniekształcenia mówiąc w uproszczeniu są bowiem większe niż sygnał. Dlatego też wartość THD nie ma żadnego sensu nie jest bowiem odniesiona do sygnału, który jest przedmiotem testu czyli 300Hz. ....totalna porażka
Nacisk 1,5 g - Wartość antiskatingu po korekcie przy +14 dB pozostawiona bez zmian. Wyraźnie widać zniekształcenia w postaci "słupków" przy kolejnych częstotliwościach harmonicznych.
Wartość THD - ok. 75%. Dalsza regulacja antiskatingu nie przynosi żadnej poprawy.
Nacisk 2 g - Wyraźnie widać zniekształcenia w postaci "słupków" przy kolejnych częstotliwościach harmonicznych. Nie są one jednak tak duże jak w przypadku mniejszych nacisków.
Należy zwrócić uwagę, że o ile dla amplitudy +14 dB wyniki w przypadku nacisków 1,5 i 2 g były porównywalne, to teraz już nie są. Wartość THD - ok. 10%
Nacisk 2 g - Po korekcie antiskatingu. Widać wyraźną poprawę - mniejsze zniekształcenia w postaci "słupków". Tym razem tylko dwa słupki (ok. 600 i 900 Hz) przy kolejnych częstotliwościach harmonicznych.
Są one nieco większe niż w przypadku mniejszych amplitud sygnału. Wartość THD - ok. 4 %.
Podsumowanie
Najlepsze wyniki otrzymano w przypadku nacisku 2 g po niewielkiej zmianie antiskatingu. Przy 11 i 14 dB wyniki dla nacisków 1,5 i 2 g są porównywalne, ale przy 18 dB lepsze wyniki uzyskano przy nacisku igły wynoszącym 2 g. Przeprowadzone zostały również wstępne pomiary dla większego nacisku igły (2,5 g), ale nie przyniosły one znaczącej poprawy.
Wszystkie dalsze wnioski, co do tego eksperymentu i ocenę czy warto ustawiać gramofon „na oko” pozostawiamy naszym czytelnikom.
Maciej Tułodziecki & Jarosław Kuśmierczyk
Poprzedni krok: Pomiary i regulacje. Wstęp.
Następny krok: Prawidłowa geometria mocowania ramienia czyli strzał z armaty do wróbla.
