Peo

VTF - En parameter av vikt!

Recommended Posts

VTF = vertical tracking force

 

Att ställa in ett korrekt VTF a.k.a nåltryck kan tyckas vara en enkel operation och så kan det mycket väl vara, men givetvis kan man driva även detta moment till sin spets.

Varför är det viktigt med rätt VTF och vad händer om man gör fel?
Ett för lågt VTF riskerar att förstöra både nål och skiva på grund av spårningsproblem. Risken finns alltså att nålen graverar om skivan med permanenta skador som följd om nålen helt okontrollerat hoppar omkring i spåret.
Ett för högt VTF ger ett onödigt skivslitage vilket ger sig tillkänna som ett ökat bakgrundsljud (vinylbrus) och ett avslaget övre register. 

 

Det finns ytterligare en parametrar som man bör beakta, nämligen pickupens (generatorns) symmetri.

 

Nålens viloläge (när den ligger an mot skivan) kommer att påverka hur magneten ligger i förhållande till spolarna.
Ett för lågt eller ett för högt VTF gör att magneten inte ligger korrekt i förhållande till spolarna med olinjäritet som följd (MM). Samma sak gäller även för MC-pickuper, men då är det spolen som inte ligger rätt i magnetgapet.

pickup.jpg

 

Många pickuper har ett ganska brett område för VTF angivet, men var ska man lägga sig?
I de fall där tillverkarna rekommenderar ett VTF-värde så ligger det nästan alltid i mitten av det angivna området (eller något över) och det är nog där man har den bästa linjäriteten. 

tabell.jpg

 

Hur går man tillväga?
Den enklaste formen av VTF-inställning är nog att använda den graderade motvikten som finns på många armar.

motvikt.jpg
(bild:vinylengine.com)

Balansera armen med motvikten tills nålspetsen ligger i luften ett par millimeter över tallriken/mattan (en skivas tjocklek). Nollställ skalan och vrid motvikten så att skalan visar det önskade värdet. Klart.
Hur pass exakt är detta då?
I bästa fall något bättre än SMHI's väderprognoser.

Räcker det med denna metoden?

Nja. Olika pickuper har olika toleranser, t.ex. för Ortofon OM30 anges spannet 1,25 - 1,75 g, men för Lyra Kleos är det betydligt tajtare med 1,65 - 1,75 g. Det är pickupens uppbyggnad som avgör, ju mindre avstånd mellan magnet och spole, desto snävare span har man att hålla sig inom.
Mitt svar på frågan ovan: Sitter det en Ortofon OMxx i nosen på armen så fungerar troligtvis den här metoden tillfredsställande, men jag hade inte litat på den om det sitter en Lyra Kleos där istället.

 

Saknar du graderad motvikt eller vill vara lite mer noggrann bör du använda en s.k. nålvåg.
Det finns många olika modeller, allt från enkla balansvågar med ungefär samma träffsäkerhet som skalan på motvikten och till digitala vågar med tre, eller fler decimaler.

vagar.jpg
Bara för att det är många decimaler innebär det automatiskt inte att vågen mäter rätt. Innan mätning bör man alltid göra en kontroll mot en känd kontrollvikt som bör ligga i närheten av det aktuella mätområdet, en 2 - 5 gram's vikt är lämplig i detta fallet. 

 

Så, om jag inhandlar en digital våg med 2 -3 decimaler, är jag på banan då?

Inte nödvändigtvis, det beror på din tonarm.

Vågens mäthöjd är en viktig parameter att ta hänsyn till, i vissa fall är det viktigt att nålen befinner sig på exakt samma höjd över tallriken vid justeringen, som när du spelar en skiva.

Varför är det så viktigt då?
Beroende på tonarmens konstruktion så kan arm/pickupkombinationen den vara antingen NEUTRALT-, STABILT- eller NEGATIVT-balanserad.

image.png

 

En neutralt balanserad arm/pickupkombination har sin tyngdcentrum (Center Of Mass) rakt igenom armens lagringspunkt (Center Of Pivot).
N_kombo.jpg

Detta är väldigt svårt att uppnå eftersom tonarmstillverkaren inte kan förutsäga vikten på den pickup som du tänker använda.

 

En stabilt balanserad arm/pickupkombination innebär att tyngdcentrum (COM) ligger under armens lagringspunkt (COP).
Stab.jpg

De flesta tonarmar landar under den här kategorin när pickupen är monterad. 


Unipivot-armar är av naturen stabilt balanserade, annars hade de inte fungerat. Tyngdcentrum ligger långt under lagringscentrum.

image.png

image.png

ett collage av några olika unipivot-armar.

 

En negativt balanserad tonarm har tyngdcentrum (COM) ovanför armens lagringspunkt (COP).
Neg-arm.jpg

 

 

En tonarm som är neutralt balanserad i sig själv  kan bli mer eller mindre stabilt balanserad beroende på pickupens vikt och pickupinfästningens beskaffenhet. 

N-arm.jpg
Stab.jpg

 

Hur var det nu då med nålvågens tjocklek?
Om du har en stabilt balanserad arm/pickup-kombination, vilket majoriteten av pivot-armarna i praktiken blir med pickupen monterad, kommer nålvågen att visa ett större värde ju högre upp nålspetsen befinner sig eftersom armen vill tillbaka ner mot skivan.
Stab_ok.jpg
Stab_high.jpg
Detta innebär att om du ställer in korrekt VTF med en nålvåg som har för hög mäthöjd kommer VTF att bli för låg när nålen ligger på rätt höjd (mot skivan).
Här är nog anledningen till att så många rekommenderar högsta tillåtna VTF. Har de justerat till högsta rekommenderade VTF med en för hög nålvåg (vilket nästan alla är) kommer kanske nåltrycket att bli perfekt när nålen ligger mot skivan.

På en negativt balanserad tonarm, t.ex. Kuzma 4-point blir resultatet tvärtom. Ju högre upp nålen befinner sig när du kontrollerar VTF, desto lägre värde visar vågen.

Råkar du ha en helt neutralt balanserad tonarm/pickupkombination spelar det ingen roll på vilken höjd nålen befinner sig.

 

Det påverkar inte avspelningen om arm/pickup-kombinationen är NEUTRALT-, STABILT- eller NEGATIVT-balanserad, kärnan i mitt budskap är att mäta VTF under rätt premisser.

 

Här kommer ett rykande färskt exempel som är anledningen till att jag skrev tråden:

Jag installerade en pickup åt en "kund" för någon månad sedan. Härom dagen ringde han och undrade om jag kunde titta på hans skivspelare igen, den distade på vissa skivor. En kontroll av VTF visade på 1,482 gram och jag vet att jag lämnade den med 1,731 gram (jag skriver alltid ett mätprotokoll). 

Har du varit här och pillat?:39:

:blush:

Det visade sig att ägaren blev så intresserad av vad jag gjorde under pickup-installationen att han köpte sig en egen digital nålvåg och hade justerat VTF på egen hand.


Med hans våg visade VTF hel rätt värde, 1,73 gram, men med min våg visade det bara 1,482 gram. På med en 2 gram's kontrollvikt, båda vågarna visade exakt, hans våg visade 2,00 g och min visade 2,000 g.

Skillnaden är att hans våg har 8,2 mm mäthöjd och min våg har 3,1 mm. 

Den aktuella spelarens matta plus en standard "gammal" LP-skiva ger avspelningshöjden 2,5 mm över tallriken och med en 180 g skiva blir avspelningshöjden 3,1 mm. Han mätte alltså 5,1 mm över avspelningshöjden, därav felvisningen.

Det spelar alltså ingen roll hur bra våg man köper och hur noggrann man är med VTF-justeringen om vågen inte har någorlunda samma mäthöjd som avspelningshöjd. I detta fallet blev faktiskt resultatet så illa att pickupen inte ens spårade på vissa skivor.

 

Ju större skillnaden är mellan Center Of Mass och Center Of Pivot, desto större blir felvisningen när mäthöjden inte stämmer. Unipivot-armar brukar ha relativt stor skillnad mellan COM och COP vilket gör att VTF-justeringen kan bli helt galen med felaktig mäthöjd. Det måste givetvis inte stämma på tiondelarna, men om en 5 mm för hög våg gav en felmätning på 0,25 gram på en "vanlig" pivot-arm, vad händer då på en unipivot-arm?.

 

Det finns tillverkare av vågar som har anammat problemet och tillverkar en vågar med samma mäthöjd som en standardskivas tjocklek.
$_58.PNG

Bilden visar en våg från Riverstone Audio

 

Glöm inte det sista steget.
Efter grundinställning kan det vara lämpligt med en provlyssning för att finjustera VTF. Testskivor med spår som är inspelade med +10 till +12 dB brukar avslöja om VTF ligger rätt.

Lycka till.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Exemplariskt förklarat! Som vanligt! ;)

 

Jag har en sån där icke-magnetisk digital våg från öst. Problemet du beskriver med stor förändring av VTF vid olika VTA är väldigt tydligt även för mig. Därför ställer jag nåltrycket med VTA i våg, det är ändå där jag hamnar efter lyssning, med mycket små variationer,

 

Trodde först det var ”piano-trådsupphängningen” av Viellans tonarm som fjädrade och orsakade förändringen av VtF, men det verkar ju finnas andra orsaker! :)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

WTF ?

 

  • Om COM ligger över COP och man lutar tonarmens uppåt i framkant, så åker masscentrum bakåt.
  • Om COM ligger under COP och man lutar tonarmens uppåt i framkant, så åker masscentrum framåt.

 

Jag har flera gånger råkat ut för konstiga mätvärden för VTF, men viftat bort dessa små vinklar.

Det är väldigt små vinklar, men fenomenet beror på att masscentrums läge i vertikalled ligger så väldigt nära lagret, i storleksordningen 1mm.

Man kan lätt visualisera det om man tänker sig tonarmen som en vinkelhake:

 

image.png

 

Man börjar ju med att balansera tonarmen endast med vikterna av tonarm, pickup och motvikt. Då är VTF=0 vilket innebär att b0=0 ovan. När motvikten skruvas framåt ökar VTF och då ökar även b0, men ytterst lite eftersom VTF endast är några promille av totalvikten.

 

 

Nedan ett räkneexempel med mått från en godtycklig tonarm (det skulle kunna vara min :cool:). Man kan enkelt välja sina egna mått om man kan få reda på dem :). Först beräkning av korrekt VTF när tonarmen är i rätt höjd i framkant, dvs där nålspetsen ligger på samma höjd som vid avspelning av LP-skivor:

 

image.png

 

 

image.png

 

 


Sedan ett exempel där armen lutas med en vinkel α. Om nålvågen placeras 5mm högre än en LP-skiva innebär det att vinkeln blir ca 1 grad för en 12" arm. Höjden mellan COP och COM är inte så enkel att få reda på eller beräkna, men 10-20mm och mer är inte ovanligt:

 

 

image.png

 

 

Detta bör man alltså definitivt ha koll på, och speciellt om man har en kort och/eller tung arm.

Tack @Peo för att du uppmärksammat detta. Ligger skillnaderna i VTF enligt ovan i linje med dina mätningar?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2019-03-20 at 21:49, AlfaGTV said:

Exemplariskt förklarat! Som vanligt! ;)

Tack.

 

3 hours ago, calle_jr said:

Detta bör man alltså definitivt ha koll på, och speciellt om man har en kort och/eller tung arm.

Tack @Peo för att du uppmärksammat detta. Ligger skillnaderna i VTF enligt ovan i linje med dina mätningar?

Kul att få det förklarat från en annan synvinkel och matematiskt bekräftat. Jag konstaterade för många år sedan att mäthöjden spelade stor roll på vissa arm/pickupkombinationer och jag har därefter varit noga med att mäta VTF på rätt höjd. Det är många som har idiotförklarat mig när jag beskriver mätproblemen vid VTF-justering.

JA, Jag känner igen storleksordningen på dina siffror, men det är väldigt stor skillnad på vilken arm/pickupkombination som används. Vissa armtillverkare verkar ha fattat problemet och anpassat pickupmonteringen för att inte få för så stor avvikelse mellan Conter Of Pivot och Center Of Mass, men som jag skrev innan, de kan ju inte förutsäga hur mycket din pickup väger.

Bilden nedan visar en tonarm som är NEUTRALT balanserad i sig själv, men med pickupen monterad blir det en ordentligt STABILT balanserad kombination. Ju tyngre pickup, desto större skillnad mellan COP och COM, vilket gör den känsligare för mäthöjden.

image.png

 

Nästa bild visar en tonarm som är NEGATIVT balanserad utan pickup, men med pickupens vikt kommer den att bli hyfsat NEUTRALT balanserad. Med denna kombinationen ger mäthöjden en försumbar avvikelse.

image.png

 

Min arm/pickupkombination (Kuzma 4-point + Lyra) ger en NEGATIVT balanserad arm, d.v.s. ju högre mäthöjd, desto mindre visar vågen.
Här kommer ett exempel:

Bilden nedan visar när jag mäter VTF på 3,1 mm höjd över tallriken. 3,1 mm motsvarar originalmattan och en medeltjock skiva.
Vågen står här direkt på tallriken.

DSC_0041-Kopiera(1) (Medium).JPG

 

På nästa bild har jag lagt den 1,3 mm tjocka originalmattan under vågen.

DSC_0042-Kopiera(1) (Medium).JPG

Jag har alltså bara ökat mäthöjden med mattans tjocklek (1,3 mm) och det gör 0,11 gram.

(vågen är en standardvåg som jag har fräst bort några millimeter på)

Kuzma 4-point har ovanligt stor avvikelse mellan center of mass och center of pivot och därför ger det också ett stort avläsningsfel när mäthöjden ändras. Jag tror dock inte att avvikelsen mellan COM och COP är större på 4-point än hos en "vanlig" unipivot, men avvikelsen är på andra hållet.

 

6 hours ago, calle_jr said:

Höjden mellan COP och COM är inte så enkel att få reda på eller beräkna, men 10-20mm och mer är inte ovanligt:

 

Bilden nedan visar principen för en Unipivot-arm av känt fabrikat.

image.png

A= Spetsen (pivot) som armen balanserar på.

B= Motvikten

C= Ballastvikten som gör att armen håller sig på pinnen.
 

Hela pickupens vikt finns under COP,  nästan hela ballastvikten (C) finns också under COP och det gröna strecket är min uppskattning av var COM borde hamna. Jag tror inte att 20 mm differens mellan COP och COM räcker i detta exempel. En tung pickup flyttar ner COM ännu lägre.

 

Nu vill jag poängtera att detta inte har några ljudmässiga nackdelar så länge geometrin inte påverkas, men en justering av VTA utan efterföljande korrigering av VTF kan nog ställa till med problem. Är man bara medveten om hur ens tonarm beter sig och mäter VTF på rätt höjd så spelar det ingen roll. Skulle man få för sig att testa olika mattor på tallriken så bör man nog kontrollera VTF om tjockleken skiljer mer än några 10-delar.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 hours ago, Peo said:

Det är många som har idiotförklarat mig när jag beskriver mätproblemen vid VTF-justering.

 

Jag tror inte riktigt på många av teorierna om SRA och VTA som förekommer (exvis Fremer). Skillnaderna mellan graveringsvinklar är större än felen vi användare normalt gör, och nålspetsens geometri (slipning) ser inte så annorlunda ut inom ett ganska stort spann.
Däremot är jag helt med på det du beskriver som ju är ett mätfel (tycker inte vi ska glömma det), även om jag som vanligt skulle uttrycka det lite annorlunda :)

  • Kontaktytan mellan nålspets och vinyl ändras. Dels pga högre/lägre kraft, dels pga att nålarmen kröks så att nålspetsens slipning lutar fel. Kontaktmekaniken kring detta har vi gått igenom i avsnitt 13 och fel VTF ger definitivt högfrekvent skanningsdistorsion.
     
  • Geometrin mellan spolar och magneter ändras. Nolläget flyttas. Detta kan man också dra slutsatser från i avsnitt 13 och 15. Det är både vertikal och lateral modulering som påverkas trots att VTF endast ändras vertikalt. Magnetfältet är avpassat att bete sig linjärt inom en yta, och med fel VTF kan man hamna utanför denna yta både för VM och LM.

 

När pickuptillverkare anger ett spann för VTF så borde det vara detta de beaktar. Dvs inom det spann de anger VTF borde det inte påverka verkningssättet. Kan det bekräftas/dementeras?
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

En annan faktor som vi inte tagit upp, men som Franc Kuzma talat om är att friktionskraften från VTF påverkar.

När skivan spelar uppstår en horisontell friktion mellan nål och vinyl som drar nålen framåt.

Om då COP ligger över kontaktpunkten mellan nål och vinyl så skapas ett pådrivande moment uppåt vilket ger större risk för spårningsfel, eftersom det mothållande momentet VTFx(a0+b0) minskas.

 

COP för de två punkterna på 4Point är därför tänkta att ligga exakt i höjd med LPn när VTA är korrekt inställt. De ska åtminstone inte ligga över LPn.

 

Höjden mellan nålspets och pickupskal varierar ju från 15 till 25mm mellan olika pickuper, så detta kan ju inte en tonarmstillverkare styra helt. Därtill varierar VTF och friktionskoefficient.

 

IMG_0016.GIF

 

Friktionskoefficienten vid glidning varierar µ=0.3-0.6, beroende på nålslipning, komplians och dämpning i nålinfästning, vinylmaterial och kanske framför allt inspelning/gravering (moduleringshastighet och frekvensinnehåll). Den är alltså inte obetydlig.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

@calle_jr Kul att du tar upp detta.

Jag har ett påbörjat kapitel som var tänkt att ta upp just det här fenomenet, men i dagsläget har jag för lite på fötterna för att posta det.  Efter ett samtal med Franc Kuzma började det snurra ordentligt i kupan och jag har gjort otaliga, men tyvärr fruktlösa, försök att mäta den horisontella kraften "draget" som friktionen mellan nål och skiva orsakar. Kraften är relativt liten och det är inte lätt att hitta en lämplig sensor för ändamålet och det har visat sig vara ännu svårare att applicera sensorn så att den mäter det jag är ute efter och samtidigt inte påverkar geometrin så att mätresultatet blir irrelevant av den anledningen.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, Peo said:

Kraften är relativt liten och det är inte lätt att hitta en lämplig sensor för ändamålet och det har visat sig vara ännu svårare att applicera sensorn så att den mäter det jag är ute efter och samtidigt inte påverkar geometrin så att mätresultatet blir irrelevant av den anledningen.  

 

Jag tänker att den kraften borde vara synlig med blotta ögat på en tonarm såsom Well Tempered's flytande golfboll?

 

image.png.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

12 hours ago, Peo said:

Jag har ett påbörjat kapitel som var tänkt att ta upp just det här fenomenet, men i dagsläget har jag för lite på fötterna för att posta det.  Efter ett samtal med Franc Kuzma började det snurra ordentligt i kupan och jag har gjort otaliga, men tyvärr fruktlösa, försök att mäta den horisontella kraften "draget" som friktionen mellan nål och skiva orsakar. Kraften är relativt liten och det är inte lätt att hitta en lämplig sensor för ändamålet och det har visat sig vara ännu svårare att applicera sensorn så att den mäter det jag är ute efter och samtidigt inte påverkar geometrin så att mätresultatet blir irrelevant av den anledningen.  

Eftersom du har en så pass bra motorstyrning kanske du kan detektera kraften om du mäter tallrikens hastighet lite längre, typ 10 sek?

Du kan ju börja med så högt nåltryck du kan.

Kruxet är att kraften varierar kontinuerligt, dels eftersom VTF varierar kontinuerligt, dels eftersom lateral modulering ger mer eller mindre "knipeffekter" för nålen.

Inget av det kommer man väl se i en mätning, men man kan anta att man mäter rms, inte peak.

 

 

9 hours ago, AlfaGTV said:

 

Jag tänker att den kraften borde vara synlig med blotta ögat på en tonarm såsom Well Tempered's flytande golfboll?

 

Ja, effekten av den är kanske synlig.

Storleken på den är ca 10 mN, dvs motsvarande 1 g :)

Men på en superfin tonarm med rubinlager, superlegeringar och allehanda exotiska lösningar är det ju dumt att försämra skanningen i onödan.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2019-06-18 at 06:13, Peo said:

Efter ett samtal med Franc Kuzma började det snurra ordentligt i kupan


Det sista jag vill göra är att rubba pågående tankearbete, men du kommer ihåg figuren från Vinylartikeln;

 

pic-12b-18.jpg


Den figuren innehåller ursprunget till kraften, låt oss kalla den HTF.

Det är mycket intressant att du lyfter detta för HTF innehåller strikt hela felet/avvikelsen från korrekt avläsning. Ungefär som med brus i en förstärkare.
Som bekant är det komplicerad kontaktmekanik inblandat, och vi kan fördjupa oss i det om intresse finns. Men det blir rätt knöligt högfrekvent.
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2019-06-20 at 18:20, AlfaGTV said:

Nåt som relaterar till detta är väl våtavspelning?

Det finns en story om att vinylen smälter pga värmeutveckling.

Men jag tror det är överdrivet. Visst blir det en värmeutveckling och kanske även risk för plasticering, men den röda linjen i figuren ovan beror mest på elasticitet som alltså återgår till ursprungsform när nålen har dragit förbi. Värme gör LPn mer elastisk men den behöver inte bli plastisk (förstörd).

 

En annan sak med våtavspelning är att det borde påverka den dynamiska kompliansen. Tänk att veva en åra i luften jämfört med i vatten.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 minutes ago, figge said:

Ingen risk för vattenplaning?:blush:

Det är väl det man försöker uppnå, på ett kontrollerat sätt.. :) 

 

Men samtidigt blir det sannolikt mycket svårt att dimensionera de övriga krafterna på ett sätt som passar.

lite som när en motorbåt drar en stor badleksak...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now