Jump to content

Vinylspelare 8. Anpassning av tonarm till pickup


Recommended Posts

kap-8.jpg

 

De mest vitala delarna av en skivspelare är plint, drivverk, motorstyrning och tonarm, brukar man säga, men pickupen bör också inkluderas. Orsaken till att den räknas lite utanför är att pickuper tillverkas av någon annan. Samtidigt är val av pickup och tonarm väsentlig för att inte få en mekanisk störning vid avspelningen. Tonarmens uppförande och hur väl pickupen matchar är viktig för en korrekt återgivning. Så ur den aspekten har pickup- och tonarmstillverkare ett ömsesidigt beroende. Det handlar om massans betydelse i förhållande till pickupen fjädringsmjukhet, vilket vi behandlar i detta avsnitt.

 

 

EFFEKTIV MASSA

 

Massan i detta fall är inte vad tonarmen väger utan dess effektiva massa plus massan från pickup och skruvar. Om tonarmen säljs med pickupskal så ingår den i tonarmens effektiva massa. Dessa tillsammans utgör den totala effektiva massan. Den kan enkelt definieras som summan av den massa som belastar nålen i alla riktningar (xyz-led) i skivspåret. Det är inte alldeles enkelt att definiera en tonarms effektiva massa. Ofta görs approximationer med en formel som tar hänsyn till motvikter och effektiv längd av tonarmen samt hur nära vikterna är placerade i förhållande till tonarmens pivot (upphängning). Ju mer vikt som kan koncentreras nära pivon desto mindre påverkan på den effektiva massan.

Av detta följer att en given vikt vid pickupfästet påverkar effektiva massan mer än om motsvarande vikt hade anbringats vid tonarmens pivot. Pickupens vikt kommer m a o att påverka den totalt effektiva massan, liksom pickupskal, skruv/mutter och kablar. Därför blir även pickupens vikt en del av den ekvation som följer lite längre ner. Det finns tonarmar som pga av sin konstruktion har varierande effektiv massa under avspelning, t ex Thales, men här behandlas inte den typen av specialkonstruktioner.

Om man nu inte vet den effektiva massan så är den bästa rekommendationen att kontakta säljaren eller tillverkaren. Om svar uteblir så går det ta reda på det själv. Den finns lite olika modeller för detta. Den enklaste approximationen är kanske den följande:

  • Ta bort motvikterna på tonarmen
  • Sänk ner pickupen mot skivtallriken där du placerat en nålvåg och läs av värdet som är i gram.
  • Dra ifrån pickupens vikt
  • Nu har du en hyfsad approximation över tonarmens effektiva massa uttryckt i gram

 

24ArWX.jpg

Nålvåg

 

Skall man vara riktigt noga så finns det betydligt mer sofistikerade mätmetoder där man först måste beräkna tonarmens tröghetsmoment kring lager, armens effektiva längd och ekvivalent massa som krävs för att balansera armens tröghetsmoment. En noggrann kalkyl visar då att störst inverkan på massan får man från upphängningen fram till tonarmens framkant. Approximationen ovan är oftast tillräcklig för detta ändamål.

 

 

FJÄDRINGSMJUKHET (eng: compliance)

 

Kärt barn har många namn. Det engelska ordet för fjärdringsmjukhet är compliance (som ordboken säger betyder överensstämmelse). I gamla svenska specifikationer används fjädringsmjukhet som mer beskriver vad det handlar om. Idag används alltmer det försvenskade ordet komplians som ännu inte finns i det officiella svenska språket när detta skrivs. Språket är en levande massa och i vår artikelserie förekommer både komplians och fjädringsmjukhet. Innebörden är densamma och den mäts på samma sätt och med samma enheter.

Därmed har vi kommit till den andra delen av av problematiken; om pickupens fjärdringsmjukhet som mäts och uttrycks som µm/mN. Hur förklarar man då fjädringsmjukhet, vad är det? Som vi beskrivit i avsnitt 3 är fjädringsmjukheten C kvoten av nålens deformation och aktuell kraft (C=y/F). Ett jordnära exempel: Ponera en spiral- eller bladfjäder som är konstruerad för att bära en specifik last. Om man lastar på för mycket så går den i botten och dess fjädrande egenskaper kollapsar. Om vi lägger på för låg massa får man ingen användning för dess fjädrande egenskaper. Om vi överför det till t ex en bil, säger vi att den är för hårt fjädrad. En nålarm kan ses som en fjäder med samma logik.

Nålarmen är monterad genom en gummiring i pickuphuset. Dess specifikation är gjord så att den skall klara den kraft som massan utgör. Det är alltså dess fjädrande egenskap vi då pratar om. Det innebär att nålarmen har en viss rörlighet mellan skivspåret visavi pickuphuset som kan jämföras med en fjäder. Med bilexemplet motsvaras nålen av bilens däck som skall kunna köra på en gropig väg utan att fjädrarna slår i botten. Bilen skall heller inte kränga för mycket. Det finns ett område där vägens ojämnhet, fjädrarnas uppförande tillsammans med bilens massa skapar en komfortzon. Den rörelseförmåga som nålarmen har under en given belastning kallas för fjädringsmjuket.

En hög fjädringsmjukhet (mjukare fjädring) innebär att nålarmen rör sig mer och lättare än en låg fjädringsmjukhet (hård fjädring). Observera att de krafter vi pratar om här är inte de samma som i begreppet nålanliggningskraft eller VTF (Vertical Tracking Force) som behandlas i annat avsnitt.

Mer information om fjädringsmjukhet återfinns i avsnitt 3 som också beskriver pickupens övriga delar.

 

 

SAMBANDEN OCH EFFEKTEN

 

Precis som med bilen behöver en stor massa (en tung bil) styvare fjädring än en lätt. Effekten av fel fjädring i bilen förstår de flesta av oss och den är i vissa avseende identisk med vad som händer i skivspåret. En pickup med för mjuk fjädring i en arm med hög massa har svårt med att spåra ojämna skivor och i besvärliga passager med låga bastoner i höga volymer (= svårforcerad gravering i skivspåret). Den för höga massan klarar inte den följsamhet som den mjukare fjädringen kräver. Det kan skapa ogynnsamma vibrationer kring 4-6 Hz som får arm och pickup i självsvängning vilket har negativ inverkan på ljudet och genom sämre spårning. Det skapar resonanser som kommer att påverka ljudet negativt. Armen kan t o m wobbla så kraftigt att det helt enkelt inte går att spela.

En resonans innebär i detta fall att ett system börjar vibrera som utgår från nålarmen och överför vibrationerna till ett annat system (tonarmen) med ännu större amplitud vid en specifik frekvens. Vi tar ytterligare ett bilexempel. Ett obalanserat däck på en bil kan se relativt oskyldigt ut om man bara fäster blicken mot däcket. Men vibrationerna överförs till bilens axlar och därifrån till kaross och vidare till kupén där ljudet av obalansen kan vara riktigt kännbar både i form av oljud och vibrationer. Vid en viss fart blir det allra värst vilket blir vid bilens systemresonans.

Det råder lite olika meningar om inom vilket spann systemresonansen tonarm/pickup bör ligga. Ortofon säger mellan 7-12 Hz men på HiFi News testskiva skriver man 8-15 Hz. Det finns ingen definition som säger att t ex 9 Hz är bättre än 8 Hz osv, men om man läser vad experter tycker på diverse hemsidor så tycks det råda samstämmighet om att försöka hamna inom 9-11 Hz. Utgångsläget är att hamna under audiobandet, men inte så lågt att man riskerar samverka med normalt ojämna skivor, svaj och muller. I tabellen nedan utgår vi från Ortofons rekommendation.

 

Här är en fysisk, mekanisk och elektrisk modell av sambanden mellan pickup och tonarm;

 

pic-4-0200.jpg

 

 

Beräkning av systemets resonansfrekvens:

Man kan utgå från rörelseekvationerna som vi tittade på i avsnittet om rack och uppställning. Precis som där kommer vi till sambandet som beskriver resonansfrekvens:

 

pic-01.jpg

 

Sedan får man trixa lite:

  • Bortse från dämpning (c=0). Då försvinner andra termen under rottecknet.
  • Sätt fjädringsmjukhet som inversen av fjäderstyvhet så att k=1/C.
  • Korrigera för enheter så att man kan lägga in massa i [g] och fjädringsmjukhet i [µm/mN], dvs dividera med roten ur 10-3*10-3.

Voilà:

pu-tonarm-resonans.jpg  systemets resonansfrekvens [Hz].

 

Med fjädringsmjukhet C (komplians) uttryckt i µm/mN (ofta uttryckt i cm/dyne och 1 cm/dyne = 106µm/mN).

M är tonarmens totala effektiva systemmassa i gram, vilket är summan av tonarmens effektiva massa och vikten av pickup och skruvar.

Beräkningen är korrekt (inte empirisk) sånär som att man bortser från dämpning i upphängningen (vilket inte är obetydligt). Dessutom är kompliansen inte konstant utan frekvensberoende. Men det är ett bra utgångsläge. Här är samma formel i Excel-format som du kan applicera i ditt HiFi-bibliotek och sätta in dina värden för C och M:

 

=1000/(2*PI()*ROT(C*M))

 

I följande tabell finns ett antal tonarmar listade med effektiv massa inklusive pickupskal men utan själva pickupen. Det är alltså värden enbart för tonarmen. Alla tillverkare uppger dessvärre inte sin effektiva massa. Värdena i tabellen är en blandning från olika källor. Vanligast idag är att man anger effektiva massan i 3 nivåer.

 

1. Låg effektiv massa => 10 gram eller lägre

2. Medelhög effektiv massa => mellan 11 och 25 gram

3. Hög effektiv massa => mer än 25 gram

 

CYN6Pg.jpg

Effektiv massa för några tonarmar

 

De flesta tonarmarna idag har medelhög massa. Annat var det på 70-talet då det var en kamp mellan tillverkare att komma med tonarmar med så låg massa som möjligt. Det fanns en anledning till det. Mer om det senare.

För att utföra ekvationen behöver vi också värden för pickupen. Nedan några exempel på fjädringsmjukhet och vikt för några pickuper. Normalt sett redovisas dessa av tillverkaren på deras hemsida eller hos handlaren.

 

Fawbyv.jpg

Vikt och fjädringsmjukhet för utvalda pickuper

 

 

Som framgår av tabellen så har MM-pickuper högre fjädringsmjukhet än MC-pickuper. Enligt tidigare resonemang är de därför mer lämpade för tonarmar med lägre effektiv massa än MC-pickuper som i sin tur mår bättre med högre effektiv massa.

Under 70-talet var det i huvudsak MM-pickuper som fanns på marknaden med märken som Pickering, Ortofon, Stanton, ADC, Shure, Empire och några till. De tävlade om att ha så hög fjädringsmjukhet som möjligt där värden mellan 25-30 µm/mN eller mer inte var ovanliga. Det högsta jag noterat hade amerikanska Sonus Green Label som toppade listan i 1979 års Stereo & Hifi-handbok med 50 µm/mN. :o Det är dock lite oklart om värdet är statiskt eller dynamisk eller vid vilken frekvens den är uppmätt (se mer om detta i avsnitt 3). :Thinking:

 

XD6xHY.jpg

Källa: Stereo & Hifihandboken 1979

 

Dessa höga värden var också anledningen till att tonarmstillverkarna kom ut med allt lättare armar under 70-talet. Det hela fick ett avbrott mot slutet av 70-talet när Ortofon lanserade sin MC 20. Den blev en stor succe. Nu var det MC som gällde, som hade betydligt lägre fjädringsmjukhet med typiska värden mellan 10-15 µm/mN. Därmed var lättviktsarmarnas tid över, representerade av ADC LMF.1 och SME IIIS i tabellen ovan.

 

Nu har vi värden som vi kan använda oss av i ovanstående formel. Om vi väljer en SME 309 anges den effektiva massan till 9,5 gram. Vi vill beräkna resonansfrekvensen med en Ortofon Cadenza RED som väger 10,7 gram vilket ger en total effektiv massa på M=20,2, dvs värdet för M i formeln. Vi sätter in värdet för C som är fjädringsmjukheteten; för denna pickup är värdet 12 µm/mN. Formeln säger att systemresonansen tonarm/pickup hamnar på 10 Hz, vilket är helt OK eftersom det ligger inom spannet 7-12 Hz.

OBSERVERA! Formeln utgår ifrån fjädringsmjukhet mätt vid 10Hz vilket är standard i Europa. Du bör alltså säkerställa att du har rätt referens för att få rätt svar. Komplians anges olika i Europa, USA och Asien. Kompliansen bör normalt multipliceras med 1.5-2 för japanska pickuper (mätt vid 100Hz) och med 0.5 för amerikanska pickuper (statisk mätning). Tillverkaren kan förtydliga detta.

Genom att sätta in ett antal värden på C och M i formeln kan vi skapa en användbar tabell att använda som närmevärden. Addera vikten på din pickup med effektiva massan på din tonarm och avläs värdet i tabellen under Total effektiv massa där raden för din pickups fjärdringsmjukhet korsar. Här har du ditt teoretiska värde på systemresonansen för en kombination tonarm/pickup. Om du hamnar i en röd box har du inte optimal anpassning mellan tonarm och pickup enligt formeln och de rekommendationer som i allmänhet ges.

 

uVlvHk.jpg


Tabell över beräknade värden på systemresonanser vid olika kombination av fjädringsmjukhet och total effektiv massa.

 

 

Vi upprepar igen att det finns lite olika meningar om det optimala spannet. Här har vi använt oss av Ortofons rekommendation. Tiondelelarna är av mindre vikt. Avrundning till närmast hel eller halv ger tillräcklig noggrannhet, vilket bör beaktas framför allt i gränslandet mellan rött och grönt. Den matematiska modellen ger en indikation som bör följas upp med ett praktiskt lyssningstest oavsett om man hamnar på grönt eller rött. Det finns hjälpmedel för detta vilket presenteras lite längre fram i detta avsnitt.

Tabellen visar också att för dagens tonarmar och pickuper är inte systemresonanser ett större problem - i stort sett inget problem alls. Annorlunda var det på 70-80-talet då MM-pickuper med hög fjädringsmjukhet dominerade marknaden samtidigt som de vanliga S-armarna från Japan ofta hade för hög effektiv massa för bäst synergi för de mest högkomplianta pickuperna.

Av formeln och tabellen att döma så är det något mer äventyrligt att hitta rätt värde för en MM-pickup till tonarmar med lite högre effektiv massa. De flesta MM-pickuper idag har en fjädringsmjukhet kring 20-22 µm/mN . Å andra sidan väger de mindre och tillför inte så mycket till den totala massan. MC-pickuper har dock en större flexibilitet vid val av arm så som tonarmsutbudet ser ut idag.

Om man hamnar fel kan det räcka med att byta monteringsskruvar till tyngre eller lättare varianter. Amerikanska Soundsmith har tagit fram en bukett av olika monteringsskruvar som lösning för att hitta optimal matchning. Dessa väger från 1,04 - 6,14 gram per par. Med hjälp av resonansfrekvensformeln ovan kan du ändra värdena för M och se hur de påverkar resonansfrekvensen. Tänk på att subtrahera vikten av de monteringsskruvar du ersätter när du gör beräkningen.

 

DnSCC1.jpg

Bild: Soundsmith

 

Det går också sticka in ett mellanlägg mellan pickup och tonarmsskal om man vill öka massan. OBS! att det skall vara omagnetiskt. Du måste också justera om tonarmens höjd (VTA) eftersom avspelningsvinkeln ändras genom mellanlägg. Även nålarmstrycket (VTF) måste justeras om.

 

Har tonarmsresonanser någon hörbar effekt?

Ja. En effekt av tonarmsresonans är att om resonansen blir exciterad så åker nålen fram och tillbaka längs spåret under spelning. Denna effekt har dels samma inverkan som hastighetsavvikelse i tallriken kan ha (dvs svaj), dels blir det ett oönskat hiphop scratchtillskott :) Man ser ju enkelt amplituder i storleksordningen 1 mm vid tonarmsresonans (kolla på nålen med en testskiva som exciterar din resonans). Även om resonansfrekvensen för pu+tonarm är helt normal, säg 10 Hz, så blir resonanshastigheten i nålen pic-4-042-.jpg . Detta motsvarar en scratch-hastighet på 14 mm/s längs spåraxeln (pic-4-043-.jpg, där b är nålarmsvinkeln dvs VTA, antag 25o). Eftersom skivans hastighet varierar från ca 500 till 200 mm/s utifrån och in, så kommer denna scratch-modulering motsvara 3-7%, dvs ytterst hörbart!

tonarmsresonans-02.gif

Tonarmsresonans som exciteras av ojämn skiva. Även om spåret skulle vara omodulerat
så kommer resonansen att få nålen att förskjutas fram och tillbaka med en hastighet
motsvarande tonarmsresonansen. Skalorna är kraftigt överdrivna.

 

En annan effekt vid resonans är att nåltrycket "förbrukas" när armen vibrerar. Om vi tar samma pu+arm som ovan och antar att den har en komplians på 12 x 10-6 cm/dyne, så kommer nålen behöva 4 grams tryck (0.5/12 N) enbart för själva resonansvibrationen. Detta är en bra bit över normalt nåltryck vilket innebär att nålen kommer spåra ur. Även om nålen är dämpad så att resonansen begränsas så inser man att denna effekt kommer smitta ner audiosignalen.

Båda dessa effekter ger alltså en elektromekanisk påverkan trots att resonansfrekvensen i sig ligger klart under hörbart område. Vi återkommer till de elektromekaniska sambanden i avsnitt 11 :icon_smile_cool:

 

Liten praktisk lathund

Vi rekommenderar följande punkter inför köp av ny pickup och/eller tonarm

  • Ta reda på pickupens komplians och vikt samt armens effektiva massa och utför den teoretiska beräkningen samt säkerställ att den ligger inom ovanstående rekommendation.
  • Pickupens vikt är också viktig av annat skäl. Klarar armen av pickupens tyngd? Om inte armens standardutförande klarar vikten så måste du säkerställa att tillverkaren kan förse dig med tyngre motvikter.
  • Pickupens höjd! Det finns många armar som helt saknar eller har begränsad VTA-justering. (Uppgiften kan vara svår att hitta, tillverkaren brukar dock vara snabb med att ge den informationen).

 

 

DÄMPNING AV TONARM - BRA ELLER OBRA?

 

Vid uträkning av tonarms- och pickupkombinationens systemresonans får man den frekvens där resonansen toppar. Den ger dock inget besked om dess Q-värde (vilken frekvensbredd den har, t ex 8-11 Hz med en topp på 9 Hz) eller dess amplitud (hur högt den toppar i frekvensen). Man kan alltså få problem även om man ligger inom det optimala området. Ett sätt att komma åt detta är att dämpa armen med t ex silikonolja. Detta är inget man normalt gör på egen hand. De tillverkare som sett problem med detta har ofta någon form av dämpning i sin arm. Samtidigt var detta ett större problem tidigare med ultralätta armar och pickuper med hög fjädringsmjukhet mer än 20-30 µm/mN.

tonarm-ratt-.gif  ... tonarm-fel-.gif


Det böljande landskapet illustrerar spåren på en LP som roterar. När man studerar dessa animationer är det lätt att inse att om
tonarmen påverkas (bild 2) kommer generatorn inte avläsa samma sak som finns graverat i spåret. I bild 1 ligger tonarmen helt
still och generatorn får samma avläsning som nålen. Skalorna är naturligtvis kraftigt överdrivna.

 

Men MM-pickuper finns fortfarande och ökar dessutom sin försäljning. (Här inkluderar vi även s k MI-pickuper som ligger nära principen för MM, se avsnitt 3). Likaså finns det intresse för äldre lättare armar från t ex SME's tidigare modeller. Det finns fler tillverkare som har dämpning i sina konstruktioner men SME's lösning är kanske den mest omtalade.

SME insåg problemet i samband med lanseringen av sin SME III-serie som hade en liten finurlig dämpvariant som består av ett tråg som fästes vid tonarmslyften. Runt tonarmen spänns en paddel som sänks ner i tråget som fylls med silikonolja. Paddlarna fanns i olika storlekar beroende på pickupens fjädringsmjukhet. På bilden ses tråget i bildens mitt med den nedsänkta paddeln på en SME III.

 

jQgsa8.jpg

Dämpningstråg på SME III

 

Denna dämpning fungerar som en stötdämpare, dvs den mildrar de häftiga svängningar och rörelser pickupen genererar och därmed amplituden på vibrationerna som armen tar upp vilket var ett problem med dessa superlätta armar. Vid denna tid lanserades dessutom direktgraverade album som hade högre utstyrning och bredare frekvensomfång än de vanliga plattorna vilket accentuerade eventuella problem.

SME's dämpningslösning blev en lyckad satsning och fungerade även om det fanns belackare då som nu. Deras förra arm och storsäljare SME 3009 Imp. var inte superlätt men ändock med rätt så låg massa. SME lanserade oljetråget till dessa som ett tillbehör. Det kallades Fluid Damper 200 eller FD200 som anbringades på samma sätt som på bilden ovan.

 

6OhdYE.jpg

Bild: Kopia på manual för FD200

 

Effekten var betydande som framgår av följande diagram. Som framgår av grafen var den särdeles hög på AKG P8ES, både i amplitud och i frekvensbredd (Q-värde).

 

070M4I.jpg

Källa:SME's manual till FD200

 

Med MC-pickuper och medellätta armar är inte detta ett större problem. Men om du spelar med MM-pickuper med hög fjädringsmjukhet i lätta armar kan det vara värt att undersöka hur väl dämpad tonarmen är.

Som så mycket annat i denna vinyltråd är det möjligt att gå betydligt djupare för att se hur saker hänger ihop än vad som behövs för att få bra ljud där hemma. För en konstruktör/tillverkare är det däremot väsentligt att ha koll på parametrarna för att ta fram förstklassiga produkter. En del av våra läsare kan också tycka det är intressant att diskutera hur det egentligen fungerar. Vi har inte exakta svar på det, men kanske en kittling till vidare diskussion. Här kommer därför lite mer avancerade exempel.

 

Studera de två rörliga bilderna med tonarmen i spåret ovan en gång till. För en helt odämpad pu/arm kommer tonarmen obönhörligen löpa amok vid resonans. För en överdämpad pu/arm kommer en del av den rörelseenergi som ska överföras till generatorn att dämpas och pickupen kommer tappa dynamik. Eftersom tonarmsresonans avpassas till en bra bit under vad som är hörtbart, så kommer båda dessa beteenden och allt däremellan delvis ha klingat av i lågbasområdet.

Om man börjar med att tänka sig hur berg- och dalbanan i spåret ser ut från nålens synvinkel. Vi kan välja tex spårets mittlinjes förflyttning i höjdled. Kalla denna förflyttning YLP.

 

Om man sedan tänker sig motsvarande deformation i generatorn vid samma tidpunkt. Kalla denna förflyttning för YGENERATOR.

Antag vidare att vi har ett system av pu och tonarm som ger en beräknad resonansfrekvens på 10 Hz.

Vid olika grad av påförd dämpning kommer förhållandet mellan spåren och svaret i generatorn variera på olika sätt. I ett helt perfekt system skulle YLP / YGENERATOR = 1.0 eftersom det innebär att all avläsning i generatorn är exakt som spårets gravering. I verkligheten kan man inte åstadkomma detta perfekta tillstånd eftersom det är ett dynamiskt system och det finns ingen fjädring och dämpning som kan fungera perfekt i hela registret. Effekten från avvikelser mot 1.0 är att man får lägre eller högre amplitud samt fasförskjutning. Som syns i påhittat exempel i nedan diagram kan man komma nära perfekt med rätt avpassad dämpning i generatorn. I detta exempel ser det ut som man får bäst resultat om dämpningen i generatorn är 50% av kritisk dämpning, dvs att z = c / cCR = 0.5. Exemplet är helt teoretiskt och verkligheten är snarast sämre.

 

pic-4-030.jpg

Förhållandet mellan förflyttning i skivspår och generator (input/output) för olika grad av dämpning i generatorn.

 

 

Nästa steg är dämpningen i själva tonarmen. Är oljebad, paddlar och liknande verkligen hörbart? Vi tror det. Vi har ett antal exempel på där man typiskt upplever en lugnare och stabilare återgivning med bättre klipp där man har använt oljebad för dämpning. För mycket dämpning resulterar sannolikt i en upplevd muddrighet, dvs lågfrekvent distorsion. Vi kan beräkna i absoluta siffror hur stora effekter det blir, dvs vad det i varje ögonblick är för skillnad mellan YLP, YGENERATOR och YTONARM. Vi lägger in dem i en figur och tänker oss en ton som avspelas från en LP:

pic-4-040.jpg

För enkelhets skull antar vi i exemplet att vi spelar början på en LP med en ren 25Hz-ton med konstant amplitud 0,02mm.

 

pic-4-07.jpg

 

pic-4-05.jpg , där z är förhållandet mellan aktuell och kritisk dämpning i tonarmen, och b är förhållandet mellan exciterande frekvens och resonansfrekvensen i tonarmen.

 

Om man ritar upp den andra ekvationen i frekvensregistret med z=0, 0.5 och 1.0 så ser det ut såhär:

 

pic-4-06.jpg


Förhållandet mellan förskjutning i skivspår och tonarm för olika grad av dämpning av tonarmen.

 

Vi kan inte redovisa tillförlitliga siffror eftersom kompliansen är frekvensberoende. Men principen skulle bli som diagrammet ovan för en typisk modern tonarm. Den odämpade armen ger alltså minst påverkan på tonarmen förutom vid mycket låga frekvenser där den å andra sidan löper amok. Enligt detta exempel borde all dämpning vara dynamikbegränsande. Och antingen upplever vi detta som behagligt, eller så får den odämpade armen andra effekter med kontaktproblem, slirning, spårningsproblem, bottning eller allmänt fnirr som inte syns i denna starkt förenklade beräkningsmodell.

 

Slutsatser:

  • Vi vet att en viss grad av dämpning är positiv eller rentav ett måste, men rätt dämpning är (som vanligt med dämpning) svår att kvantifiera i absoluta tal. Man får prova sig fram.
  • Antagligen är det optimalt att dämpningen i pickupen ligger nära 50% av kritisk dämpning eftersom detta får generatorn att efterlikna nålens framfart bäst i hela registret.
  • Vidare är det antagligen bäst att dämpningen är väldigt låg i tonarmen (exvis oljebad), säg max 5-10% av kritisk dämpning i tonarmen. Detta för att förhindra olinjära störningar (spårningsproblem, fnirr etc).

 

 

SPECIFIKATIONER FRÅN TILLVERKARE

 

Kan man lita på specifikationer från tillverkare? Svaret är kanske. När vi redovisar siffror från tillverkare oavsett sammanhang för enskilda mätningar så bör man läsa dessa med viss försiktighet. Det gäller inom alla avsnitt i den här artikelserien. Specifikationer för enskilda produkter, t ex pick-up och tonarm är säkert rimligt korrekta. Det är när allt sätts samman som det kan bli avvikelser mot marknadskommunikationen och testresultat från t ex hifi-press. Det finns alltid ett systemberoende oavsett vem som mäter och oavsett metod. Även en tillverkare/hifi-tidning använder kablar, rack, avkoppling, högtalare, rumsakustik osv. Men siffror och analyser kan ge en första indikation att jobba vidare med.

 

NtdQY6.jpg

AES-artikel författad av Poul Ladegaard från Brüel & Kjaer. Källa: se länk nedan.

 

För den som vill fördjupa sig i ämnet rekommenderas läsning av en av de stora inom mätinstrument som används inom audio, danska Brüel & Kjaer. Du hittar hela dokumentet i följande länk:

 

http://www.theanalogdept.com/images/spp6_pics/TT_Design/MechanicalResonances.pdf

 

 

VISUELL OCH AUDIELL METOD ATT FASTSTÄLLA SYSTEMRESONANS

 

I samband med att man håller på med tonarmen är det på sin plats att kolla så att man inte har lagerglapp. Om det är glapp i tonarmens lagring är det näst intill omöjligt att göra en trovärdig visuell kontroll av resonanser. Dessutom kommer den teoretiska beräkningen av densamma inte att stämma på långa när. Ett glappande tonarmslager måste åtgärdas innan man ger sig på praktiska övningar förr att kolla tonarmsresonans.

Ett säkrare sätt (än teoretisk beräkning) att fastställa resonansfrekvensen är att visuellt notera var den sätter in. Då både ser och hör man amplituden och effekten av svängningen "live". Verktyget heter testskiva. Som exempel använde vi engelska HiFi News testskiva som har graverade spår som testar tonarmens och pickupens resonansfrekvens. Den går från 16 Hz ner till 6 Hz med en röst som talar om vilken frekvens som testas.

 

g0UYrS.jpg

 

pUQRu1.jpg

HiFi News testskiva samt detalj för test av vertikal resonanstest.

 

Det är bara att ta på sig läsglasögonen och kolla nålarmen på nära håll och se när den börjar wobbla i spåret. Wobblandet hörs också via högtalarna när resonansfrekvensen toppar. När nästa frekvens spelas upp har det försvunnit igen. Som exempel använder vi Simon Yorkes tonarm S7 samt Ortofon Windfeld som får värdet 9 Hz vilket är helt OK och dessutom i linje med värdet man får via formeln. Amplituden med den kombinationen är låg.

Med den här metoden behöver man inte veta några värden. HiFi News (eller motsvarande) har många andra tester som är användbara för inställning av antiskating (bias), spårningsförmåga, faskontroll mm. Rekommenderas!

 

OBSERVERA! Det är viktigt att pickupen är korrekt monterad och i övrigt rätt inställd. Parametrar som antiskating, VTF (Vertikal Tracking Force), VTA (Vertical Tracking Angle) och azimuthvinkel påverkar avläsningen i spåret och fel inställt kan du få felaktiga resultat. Mer om dessa parametrar hittar du i avsnitt 3.

 

Vilken metod är att föredra?

Använd båda! Inför köp av tonarm och/eller pickup rekommenderas att använd kalkylen ovan för att få en någorlunda bild över om tilltänkt arm och pickup passar tillsammans. Om resonansfrekvensen hamnar i någon av ytterkanterna kan det vara idé att överväga ett annat köp.

Undvik att förblindas av positiva testresultat från tidningar över en pickups välljudande egenskaper. Det är att strö pärlor för svinen om pickup och tonarmen inte funkar tillsammans. Det handlar om optimering och att se helheter som så mycket annat i vår hobby.

När väl pickup/arm är inhandlad rekommenderas att köra testskivan som kan ge lite olika svar t ex:

  • En bekräftelse av att den teoretiska modellen fungerar eller inte för ditt val
  • Om det är stor avvikelse mot det kalkylerade värdet kan det vara så att pickupen eller armen inte lever upp till sin specifikation eller är det något annat som spökar. Ett sådant spöke kan och är ofta felinställd pickup.

 

Andra testskivor

Det finns ett flertal testskivor på marknaden. De mest använda och omtalade är dock ovannämnda från HiFi News (idag med ett uppfräschat omslag) samt en som getts ut av Analogue Production.

 

Oy00yt.jpg

Testskivor från HiFi News respektive Analogue Production

 

I vissa stycken är de lika men det finns skillnader. HiFi News-skivan har spår för att ta reda på sin resonansfrekvens men saknar 1,000 Hz testton. En sådan erbjuder Analogue Production men saknar resonansfrekvensspåren.

Det finns också en annan typ av testskivor.

 

w9KmaK.jpg

Testskivor från Ortofon och Opus3

 

Dessa båda testskivor illustrerar olika områden med musik. I båda fallen är musiken hämtad från Opus3's inspelningar. Här beskrivs olika parametrar typ VTA, tonal balans (bas respektive diskant), djup, dynamik, spårning, distorsion mm. De fokuserar på en parameter per spår, vad den innebär och hur det återges. Detta illustreras sedan med en musikexempel. Tanken är då, att om man inte får den "rätta upplevelsen" enligt texten så har man något att jobba med. Men dessa testskivor är inget verktyg för att fixa avarter. Möjligen kan de visa på att något inte är som det skall eller borde vara. Det kan vara inställningar men det kan också vara att ens anläggning inte har de kvaliteter som krävs för en bra återgivning.

 

Link to comment
Share on other sites

Guest
This topic is now closed to further replies.
×
×
  • Create New...