а составляющая fc, направленная по радиусу к центру пластинки, представляет собой скатывающую силу

(6-82)

Ее нежелательное действие проявляется в том, что, толкая тонарм к центру пластинки, она вызывает повышенное давление иглы на внутреннюю стенку канавки и ослабляет контакт с правой стенкой. Такое нарушение симметричности контакта особенно вредно для воспроизведения стереофонической записи: помимо повышенного износа левой стенки канавки и И1лы появляются искажения в правом канале из-за ненадежного контакта.

Рис. 6-35. Вариант конструктивного выполнения балансировок тонарма.

/ - противовес; 2 - балансир; 3 - компенсатор скатывающей силы; 4 - шкалы.

Чтобы устранить или уменьшить влияние fс, прибегают к компенсации вращающего момента М, После соответствующих подстановок выражение (6-81) приводится к виду

FJL cos Ф

fxGL sinO.

(6-83)

Таким образом, для компенсации вращающего момента от скатывающей силы следует сообщить тонарму равный противонаправленный момент, который, как показывает выражение (6-83), не является постоянной величиной, так как зависит от угла Ф, меняющегося с радиусом проигрываемой канавки; коэффициент трения р,, строго говоря, также величина непостоянная: на него влияют линейная скорость канавки, уровень записи, радиус иглы, но поскольку эти влияния незначительны, то для трущихся материалов алмазной или корундовой иглы и винилитовой пластинки \х, принимают, постоянным и равным 0,3.

Отсюда следует, что приложение к тонарму постоянйого противонаправленного вращающего момента обеспечивает полную компенсацию скатывающей силы, в лучшем случае на двух радиусах канавки, во всей же зоне проигрывания грампластинки получается частичная компенсация.

Существует несколько простых способов такой компенсации, один из которых показан на рис. 6-35. Здесь противоска-тывающую силу создает закрепленный на нити перекидной груз.Для установления требуемого компенсирующего момента

<--j

1

1Щ-

- \1

1

Hi-л

"in

S,J -.1., .

my...

нить передвигают по градуированной в ньютонах горизонтальной шкале в положение, соответствующее прижимной силе звукоснимателя, изменяя, таким образом, плечо, а следовательно, и-величину момента. Если прижимная сила меньше минимальной, указанной на шкале, компенсатор скатывания должен

быть отключен (нить снята).

Лучшим решением является магнитный компенсатор. Он состоит из двух магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Создаваемое ими изменяющееся магнитное поле при повороте тонарма постоянно компенсирует скатывающую силу. Такое устройство применяется в воспроизводящих

аппаратах высокого класса.

Применение противоскатывающих устройств особенно целесообразно в звукоснимателях, работающих при минимальной прижимной силе и минимальном трении в подшипниках тонарма. Противоскатывающее устройство действует эффективно, когда сила трения составляет не более 10% скатывающей силы Fc, которая может быть определена из выражения (6-82). Приравнивая в первом приближ~ении угол Ф углу коррекции р, выбираемому обычно в пределах 20-25°, и принимая [1=0,3, находим, что ;подлежащая компенсации скатывающая сила составляет 11 - 14% прижимной силы G.

Для того чтобы звукосниматель работал в оптимальных условиях, для каждой конкретной модели тонарма указывают соответствующие ему модели головок.

6-5. Иглы для звукоснимателей

Разновидности игл. Игла звукоснимателя является первым звеном в канале воспроизведения записи с пластинки, В связи с этим к игле, как к детали подвижной системы звукоснимателя, предъявляется ряд требований с тем, чтобы получить возможно более точное копирование иглой модуляции канавки в рабочем диапазоне частот и иметь достаточно длительный срок службы иглы и пластинки.

Ввиду того что игла большинством звукоснимателей переносится по дуге, а не по радиальной прямой, как резец при записи, и принимая во внимание массовое производство игл, нецелесообразно было повторять в игле сложную форму резца.

В граммофонах фирмы «Патэ» для проигрывания пластинок с глубинной записью применялись алмазные и сапфировые иглы, имеющие на конце щарик. Эти иглы хотя и имели сравнительно большой срок службы, но из-за значительного радиуса (около 120 мкм) не воспроизводили высоких частот. Такими же иглами оснащались фонографы Эдисона,

Технологически наиболее простой является игла с рабочей частью в виде полусферы, Jlepexoдйщeй в конус, который Б свою очередь обычно переходит в цилиндрический стержень.

Первыми иглами такой формы были стальные иглы, которые зажимались винтом в иглодержателях граммофонных мембран и звукоснимателей ранних конструкций. Стальные иглы были пригодны для непрерывного использования в течение примерно 5 мин, что соответствует длительности проигрывания одцой стороны пластинки диаметром 30 см при 78 об/мин. К концу проигрывания игла имела заметные следы износа и во избежание порчи пластинки и искаженного звучания должна была заменяться; поэтому такие иглы получили название игл разового проигрывания.

Для возможности варьировать громкость и тембр звучания граммофонов выпускались стальные иглы разных типов, из которых наиболее широко использовались иглы громкого, среднего, тихого тона, отличавшиеся диаметром цилиндрической части и углом раскрытия конуса. Кроме того, выпускались иглы многократного проигрывания из твердых сплавов; такая игла требовала замены после 3-4 ч использования. Однако с течением времени практика эксплуатации показала рентабельность выпуска только стальных игл среднего тона, которые и стали выпускаться в подавляющем количестве.

Среди коллекционеров пластинок известны также деревянные (например, бамбуковые), фибровые и другие «мягкие» иглы, применявшиеся из соображений сохранности пластинок и уменьшения помех при их проигрывании. Иллюзия уменьшения помех в данном случае обусловливалась неспособностью игль! (из-за неудовлетворительной формы острия и его быстрой деформации) воспроизводить высокие частоты, отчего звучание вообще получалось «глухим». До появления легких звукоснимателей бамбуковые иглы использовались не только для проигрывания пластинок, но и при контроле металлических оригиналов.

Для долгоиграющих пластинок, как известно, потребовалась разработка новых звукоснимателей с миниатюрными иглами. Ввиду большой длительности проигрывания и малого уровня записи этих пластинок встал вопрос о материале иглы, способном обеспечить длительный срок службы иглы и пластинки и допускающем обработку до высокой чистоты поверхности. В результате были выбраны алмазные и корундовые (сапфировые) иглы, которые получили название постоянных игл и стали общепринятыми для пластинок любых типов!

В первых моделях звукоснимателей для проигрывания монофонических пластинок с узкой и широкой канавками применялись сменные иглы, по виду и способу закрепления сходные со стальными, но имевшие в металлической оправке корундовую вставку с радиусом закругления острия 25 и 60 мкм соответственно. Такие иглы придавали подвижной системе значительную массу, вследствие чего частотная характеристика звукоснимателя простиралась не далее чем до 6-7 кГц.

в.:

"Я 1 vl

V-1 Л

Si

дальнейшем б звукоснимателях йтМи применять иглы, заделанные непосредственно в иглодержатель, имеющий форму пластины или трубки; для долгоиграющих моно- и стереопластинок радиус иглы был уменьшен до 18-13 мкм. Благодаря такому изменению иглодержателя с иглой подвижная система звукоснимателя стала иметь меньшую массу и большую гибкость, что,расширило рабочий диапазон частот.

В табл. 6-2 приведены основные размеры сферических игл, изготовляемых промышленностью по ГОСТ 7765-70 для заделки в иглодержателях звукоснимателей.

Таблица 6-2

Моно 78 об/мин

0,6-0,8

0,3-0,4

51-76

45-55

Для изготовления сферических игл наряду с корундом, сравнительно дешевым и легкий в обработке, все чаще из соображений большей износостойкости применяется алмаз.

По мере совершенствования записи, прежде всего расширения частотного диапазона до 20 кГц и выше, сферические иглы с указанным в табл. 6-2 радиусом закругления острия оказались неспособными обеспечить хорошее качество воспроизведения этого диапазона. Дальнейшее уменьшение радиуса сферической иглы привело бы к уменьшению площади контакта игла-канавка, а следовательно, к повышенным давлениям и необратимым деформациям материала пластинки. Заметим, что прижимная сила звукоснимателя 0,03 Н может вызвать давление на стенку канавки более 10 Па (100 кгс/мм).

Поэтому были разработаны эллиптические иглы, которыми теперь широко оснащаются звукосниматели для долгоиграющих моно-, и двухканальных стереопластинок, а также, для матричных квадрафонических пластинок. В поперечном сечении, проведенном через точки контакта с канавкой, эти иглы имеют форму эллипса с рабочими радиусами г в точках контакта от 5 до 8 мкм, а в продольном сечении, проведенном через те же точки, радиусы R равны 18-20 мкм (рис. 6-36,й). Эллиптическая игла, называемая также бирадиальной, ближе подходит по форме к резцу и поэтому дает меньшие искажения огибания и имеет более широкий частотный диапазон по сравнению со

сферической.

Для проигрывания дискретных квадрафонических пластинок были разработаны иглы специального профиля и уменьшенной массы. Это позволило снизить эффективную массу под-

вижной Системы звукоснимателя й, следовательно, расширить диапазон частот до 40-50 кГц, требуемый для этих пластинок.

Одна из таких игл, названная «Сибата» по имени ее разработчика- сотрудника японской фирмы «Виктор Кймпани», появилась в 1972 г. Отличительной особенностью иглы Сибата (рис. 6-36, б) по сравнению с эллиптической является увеличенный радиус в продольном сечении, проведенном через точку контакта иг)1а-канавка, равный 75 мкм вместо 18 мкм, а также большее сходство с резцом в поперечном сечении. Форма поперечного сечения с рабочим радиусом 7 мдм получена сошли-фовкой фронтальной стороны заготовки по овалу, а тыловой

Рис. 6-36. Иглы для звукоснимателей.

а - эллиптическая; б - игла Сибата; в - игла Праманик.

ее стороны по двум симметричным плоскостям, пересекающимся под углом 120°. Минимальная масса алмазной- иглы Сибата составляет 0,020 мг, максимальная- 0,20 мг.

Благодаря указанной форме иглы Сибата площадь контакта с канавкой в направлении ее глубины оказывается увеличенной примерно в 4 раза/ что приводит к меньшим давлениям,, следовательно, к меньшим деформациям материала пластинки, а вместе с тем и к меньшим нелинейным искажениям при воспроизведении и к повышению срока службы пластинки и иглы.

На рис. 6-37 даны сравнительные частотные характеристики отдачи одного и того же звукоснимателя с иглой Сибата и эллиптической в области частот выше 1 кГц; преимущество иглы Сибата наглядно проявляется в диапазоне выше 30 кГц, существенном для воспроизведения квадрафонических пластинок CD-4.

На датской фирме «Банг и Олюфсен» инженер Праманик разработал алмазную иглу, показанную на рис. 6-36, в, которая как и игла Сибата, пригодна для любых долгоиграющих пластинок. В игле «Праманик» рабочий радиус в поперечном сечении 7 мкм, в продольном сечении 50 мкм; по линиям симметрии фронтальной и тыловой сторон имеются продольные выемки,

fifes

с. -1 .

я

ЧТО помогает Правильно ориёйтйроваТь иГлу йрй ёеЁклеике в бериллиевый иглодержатель. Разработанные фирмой звукосниматели с такой иглой имеют эффективную массу подвижной системы 0,22 мг, рабочий диапазон частот до 45 кГц и работают при f прижимной силе в пределах 0,007 -0,015 Н. \ Фирма «Патэ-Маркони», стремясь получить еще более легкую и Дешевую иЫу, заменила сплошную алмазную иглу комбинированной, которая получила название «Патэмакс». Эта игла состоит из миниатюрного алмазного острия 2, укрепленного на металлическом основании 1, как показано на рис. 6-38. Технология массового производства та1сих игл разработана японской фирмой «Огура». Отобранным мелким алмазным зернам хорошего качества придают сферическую форму и покрывакт

J Z 3 5 8 10 ZO 30 кГц

Рис. 6-37. Сравнительные частотные характеристики отдачи звукоснимателя:

с иглой Сибата (/) й эллиптической (2),

Рис. 6-38. Игла Патэмакс для звукоснимателя.

их тонким слоем металла, имеющего большую адгезию с алмазом. Затем металлизированный алмаз приваривают к металлическому стержню, заточенному на конус и имеющему при вершине вогнутость по радиусу сферы алмаза. Последующие оде-рации заключаются в заточке сварной заготовки на конус и последующей доводке аЛмазного острия до требуемой формы. Сварные иглы по прочности не хуже игл, выполненных целиком из алмаза. Игла Огура-Патэмакс имеет диаметр металлического основания d=0,28 мм, длину / = 0,3 мм, массу 0,042 мг.

Имеются и другие разновидности игл для квадрафонических пластинок, в основном сходные с описанными. Рабочая часть игл, как правило, выполняется из алмаза, диаметр вставки 0,21-0,28 мм, ее длина 0,6 - 0,8 мм, угол конуса 50 - 60°.

Все изготовленные иглы подвергаются выборочному контролю. При помощи проектора (с увеличением от 100 до 600 раз в висимости от профиля иглы) силуэт иглы сравнивается с шаблоном; качество поверхности проверяется бинокулярным микроскопом и в необходимых случаях посредством микроинтерферометра.

Срок службы игл. Ъ звукоснимателях для долгоиграющих пластинок, оснащенных постоянными иглами, надо своевременно менять иглу, так как изношенная игла не только дает искаженное воспроизведение, но и хщртит пластинку. Искажения явля-