סוגי חתכים במחטי פטפון – חלק א'

סביר להניח שרובינו נתקלנו בסוגי מחטים שונים כאשר חיפשנו מחט חלופית, ובוודאי ששמנו לב להבדלי מחירים, תהומיים לעתים, בין סוג ...

14:24
  /  
26.05.2014
  
מאת: טומי

החלטתי להרחיב בנושא שנשמע פשוט אך כולל למעשה מספר עובדות מפתיעות שאינן נהירות די הצורך לכלל משתמשי הפטפונים. סביר להניח שרובינו נתקלנו בסוגי מחטים שונים כאשר חיפשנו מחט חלופית, ובוודאי ששמנו לב להבדלי מחירים, תהומיים לעתים, בין סוג כזה או אחר של מחט אצל ספק זה או אחר. מחירי המחטים אינם תמיד מציאותיים, ואינם תמיד מבוססים על שיקולים ברורים, אך בד"כ קיים מתאם בין חתך המחט למחירה. מהם היתרונות? מהם החסרונות של כל חתך? ראשית, כדאי להכיר את סוגי החתכים הקיימים – על נגזרותיהם:. 

  • מחטים קוניות או כדוריות (Spherical, Conical)

    קצה מחטים כדוריות או חרוטיות מזכיר במעט קצה של עט כדורי. החיתוך הסימטרי מוזיל את עלויות הייצור בצורה ניכרת ולכן אלה הם סוגי המחטים הזולות ביותר. צורה זו של חיתוך נורשה עוד מימי הגרמופונים והיא אחת הוותיקות ביותר. עם זאת, מחטים כדוריות וחרוטיות מגיעות למידה הפחותה ביותר של נאמנות למקור והן גם מייצרות את בלאי התקליטים הגדול ביותר מבין כל שאר החתכים המודרניים. זאת משום ששטח המגע של היהלום עם קירות חריצי התקליט (להלן: 'משטח הקריאה' או בשמו המודרני והמקצועי יותר 'reading radius') מצטמצם לשתי נקודות קטנות יחסית, אחת בכל צד של היהלום.

    התוצאה היא, שכל משקל העקיבה האנכי המופעל על המחט (הקרוי VTF שמשמעותו vertical tracking force) מופעל למעשה על שתי נקודות קטנות מאוד, מה שמפעיל לחץ גבוה יותר (עבור יחידת שטח) ובלאי מואץ של הויניל. מחטים קוניות (ובעיקר כדוריות) נוטות שלא לחלץ ביעילות את המידע המייצג את התדרים הגבוהים יותר מחריצי התקליט משום, שכפי שאדגים מאוחר יותר, הן פשוט גדולות מידי. עם זאת, אחד היתרונות של מחטים מסוג זה הוא שהן משכחות ביעילות את רעשי הרקע (כולל רעש החיכוך הטבעי של הויניל) והן יעילות יותר להשמעת תקליטים ישנים וחבוטים. סוג זה של מחטים קיים עדיין מפאת קלות הייצור ומחירו הנמוך אך הוא הופך, אט אט לנדיר יותר עקב התיישנות וחוסר רלוונטיות. ראשים זולים מאוד, ברמת כניסה עשויים עדיין לכלול מחט בחתך חרוטי, ונדיר יותר – כדורי.

    הראש המפורסם ביותר בעל מחט כדורית, ה-Denon DL-103R

    אחד הראשים המוכרים ביותר בתחום, ה-Denon DL-103 הוא ראש בעל מחט בחתך כדורי. יש שישפכו עליו שבחים רבים ויתקשו להחליפו בראש אחר, אך תכנון הדגם הראשוני בוצע ב-1963 ויועד עבור זרועות "12 כבדות בפטפונים של תחנות רדיו. יש ל-103 יחסי ציבור מצוינים ומועדון מעריצים לא קטן (וגם דגמים מודרניים יותר) אך במהותו הוא ראש מיושן מאוד, הסובל, ממגרעות המחט הכדורית אך בד בבד, גם מביא לידי ביטוי את יתרונותיה. המחיר, אגב, מעט בלתי נתפש…

    מחט בחתך כדורי

  • מחטים אלפטיות

    סוג זה של מחטים נקרא גם bi-radial וצורת המחט מהווה קצה להב ביחס לתקליט. חתך מחט זה מאוד נפוץ והוא מציע איזון טוב למדי בין ביצועים למחיר. בחתך אליפטי, בניגוד לחתך כדורי, משטח הקריאה מוארך אנכית ונעשה צר יותר חזית אל גב. משטח הקריאה האנכי מחלק את המשקל האנכי (VTF) על שטח גדול יותר של קירות חריצי התקליט. התוצאה היא פחות לחץ על אותה יחידת שטח (נניח כרגע גרם למ"מ רבוע) ובלאי מופחת של התקליט ביחס לחתכי המחט המסורתיים המיושנים יותר. השטח המאוזן המצומצם יותר של משטח הקריאה, חזית אל גב, מאפשר למחט קריאה טובה יותר של המידע הצפוף יותר בקירות חריצי התקליט שמייצג מודולציות בתדרים גבוהים יותר. במילים אחרות, המחט צרה יותר ונכנסת 'טוב יותר' לחריצים הקטנים.

    מחט בחתך אליפטי

  • מחטים בחתך מגע קווי (Line Contact)

    מחט בחתך מגע קווי היא נגזרת מתקדמת יותר של המחט האליפטית המציעה משטח קריאה מאורך וצר אף יותר, המביא לקריאה יעילה יותר של המידע הטמון בחריצים תוך הפגנת יכולת עקיבה משופרת (פחות 'קפיצות'), מצד אחד, ושחיקה מופחתת של התקליט מצד שני. תוצאה נוספת של החתך המתקדם יותר היא שחיקה מופחתת של המחט עצמה ואורך חיים גדול יותר (יש אומרים בערך עד פי שתיים) של היהלום.

    למחטים בחתך מגע קווי ישנם מספר שמות מסחריים שהעניקו להן היצרנים השונים. השם המוכר ביותר הוא 'שיבטה' (Shibata) על שם נוריו שיבטה מ-JVC יפן, שתכנן את החתך המודרני יותר בסביבות 1972 במטרה לתת מענה לפורמט אנלוגי חדש שכלל ארבעה ערוצים (quadrophonic) במקום השניים (stereo) המסורתיים. הפורמט החדיש לא ממש שרד אבל החתך החדש, הרשום בפטנט, היווה שיפור משמעותי בעולם הפטפונים מאז.

    מחט בחתך מגע קווי מסוג Shibata (העליונה) כנגד מחט אליפטית (התחתונה)

    מחטי מגע קווי (Line Contact) יקרות יותר לייצור (הכוונה היא לליטוש היהלום). כדי להגן על פירות המחקר, הניסוי, והטעייה, ותהליך הייצור, רושמים יצרני המחטים פטנט על החתך שאליו הגיעו. הזוויות והחיתוכים של היהלום לצורת חתך המחט הסופי הם זכויות נושאות תמלוגים של היצרן בעל הפטנט ולכן מאז 1972 ורישום הפטנט של שיבטה ו-JVC, קמו מתחרים רבים, שינו במעט זווית זו או אחרת בחיתוך, האריכו או כיווצו את משטח הקריאה של המחט, ורשמו פטנט משל עצמם על הנגזרת החדשה.

    מסיבה זו, תחת ההגדרה הכללית של מחטי Line Contact נכנסים גם שמות מסחריים רבים אחרים. Stereohedron היה שם מסחרי שנתנו Pickering לחתך השיבטה העצמאי שלהם. המונח Hyper-Elliptical הוטבע בארה"ב (ייתכן שע"י Shure) ככל הנראה, כדי לטשטש את הדמיון ל'שיבטה' מוגן הפטנט, ו-Denon היפנים הגדילו לעשות ולקרוא לכך Special-Elliptical. במהלך השנים נכנס גם המונח Fine-Line לז'רגון המקצועי וקיימים מספר שמות נוספים שהיצרנים השונים משתמשים בהם עד היום.

    מחט בחתך מגע קווי מסוג stereohedron של Stanton/Pickering

    מתוך רישום הפטנט (US 3871664) על חתך stereohedron של חברת Diamagnetics משותפיה של Pickering

  • מחטי MicroLine

    מחטי MicroLine הן זן חדיש יותר של מחטי משטח מגע קווי בעלות חתך מורכב, מתוכנן מחשב שנועד לצמצם אף יותר שגיאות קריאה ועיוותים הרמוניים בעת תנועת המחט בחריצי התקליט ולאפשר, ביחד עם האמור, יכולת עקיבה משופרת – תוך שמירה על בלאי מופחת של היהלום והתקליט. זהו סוג המחטים היקר והטוב ביותר שקיים היום אך יתרונות חתך ה'מיקרו' הרבים, מגיעים עם חסרון בולט. מחטי MicroLine מצריכות כיוון גאומטרי קפדני ואינן מומלצות למתחילים. שימוש במחט מחתך זה, ללא כיוון הולם, אינו משפר במאום את איכות השמע, ובדרך כלל גורם לתוצאות הפוכות כמו 'קפיצות' ובלאי מואץ של התקליט (והיהלום היקר). העיקרון נשאר זהה, הגדלת משטח הקריאה, צמצום המשקל על אותה יחידת שטח, השארת פרופיל צר וחד לטובת ניידות של המחט בחריצים ה'צפופים' – ולא פחות חשוב, מעקף המתחרים והפטנטים המטרידים שנרשמו בעבר על חתכים דומים.

    המונח MicroLine הוטבע ע"י Audio Technica וגם לחתך הזה קיימים שמות מסחריים רבים. ל-Van Den Hul המפורסם יש פטנט על שמו על חתך דומה, חברת Shure קוראת לזה Micro Ridge. האותיות MR בספינת הדגל של Shure, הראש האגדי ה-V15-VMR, מייצגות את חתך המחט בז'רגון המקובל של היצרן האמריקאי. חברת Dynavector משתמשת גם היא בשם MicroRidge וכך גם חברת Lyra, שאגב, מייחסת את השימוש הראשוני במונח ב-1985, לחברה בשם Namiki מיפן המתמחה בליטוש יהלומים.

    חברת Ortofon, הדנית, משתמשת ביהלומים בחיתוכי Fritz-Gyger על שם המלטשה שסיפקה (עד לאחרונה), את המחטים לסדרת ה-Rondo MC היוקרתית (שייצורה הופסק למיטב ידיעתי, משום שהמלטש חדל מלספק את המוצר) וגם לראשים הוותיקים מסדרת OM. קיימים שמות נוספים לאותו חתך בסיסי.

    מחט בחתך MicroRidge של Dynavector

    צילום מוגדל של מחט בחתך MicroLine של Audio Technica מסוג ATN440MLa

    צילום מוגדל של יהלום FG-80 מתוצרת Fritz Gyger מראש OM-30 Super של Ortofon

עקרונות החתכים השונים

ארבעת סוגי חתכי המחטים הנפוצים כוללים את המחט הכדורית הוותיקה והזולה לייצור, שיש לה כשרון רב בהפחתת רעשי רקע בתקליטים ישנים, אך בדיוק מאותה סיבה, אינה כה יעילה בקריאת מידע צפוף של תדרים גבוהים. שאר הסוגים כוללים את נגזרותיו השונות והמתקדמות יותר של החתך האליפטי – כולל חתך משטח המגע וה-MicroLine MicroRidge המודרניים.

העיקרון המנחה בעיצוב חתכי מחטים מתקדמים הוא הגדלת משטח הקריאה תוך צמצום פיזי של הממד הרוחבי של המחט. הרעיון הוא להפחית את המשקל היחסי (על יחידת שטח) הפועל על המחט, וזאת על מנת לצמצם את בלאי היהלום והתקליט יחדיו.

לצמצום המימד הרוחבי של משטח הקריאה יש גם השפעה התורמת ליכולת העקיבה של המחט (מניעת 'קפיצות'). האיור הבא מנסה לתאר את היתרונות שיש בחתך משטח קריאה צר יותר כשמדובר במגע עם קירות חריצי התקליט:

חתכי מחטים במגע עם קירות חריצי התקליט

ניתן לראות בתמונה (משמאל לימין) שהמחט הכדורית, שמשטח הקריאה שלה 'רחב' מאוד, עלולה להחמיץ חלק מהפרטים, בעיקר אם הם 'צפופים' מאוד, כמו למשל, בתדרים גבוהים. חריץ 'רחב' בתמונה, מייצג תדרים נמוכים. תדר נמוך משמעותו פחות תנודות של המחט, וזאת משיגים ע"י חריץ רחב יותר ותנועות ארוכות יותר של המחט, בדיוק כמו מנגנון הכיונון של שעון מטוטלת המאפשר להאריך את מסלולה של המטוטלת כדי להאיט את קצב השעון.

כאשר 'נהר הויניל' רחב דיו, למחט הכדורית יש מספיק מקום כדי לנוע בו בחופשיות ולבוא במגע הולם עם קירות חריצי התקליט. אולם כאשר התדרים עולים, ה'נהר' מצטמצם, רוחבו של החריץ הולך וצר, והמחט, באין ברירה, 'נדחפת' כלפי מעלה עד כדי דילוג ('קפיצה') מעל החריץ. במקרה היותר טוב, שבו המחט הכדורית נשארת בחריץ, משטח הקריאה שלה (שהצטמצם מאוד עקב התנועה מעלה) אינו יעיל דיו בכדי לחלץ את המידע הצפוף שבקירות חריץ התקליט הצפופים.

התמונה גם ממחישה כיצד תוקפת מחט אליפטית (b בתמונה) את קירות חריצי התקליט וכיצד עושה זאת מחט בחתך שיבטה (c). בקצה הימני של התמונה ניתן לראות, לשם המחשה, את מעבר ראש החריטה על גבי קירות חריצי התקליט. התמונה עושה עוול למציאות בדוגמה זו האחרונה, משום שקשה להביא לידי ביטוי את צורתו הייחודית של ראש החריטה. בפועל זו דומה יותר למשולש בעל 'בטן' אליפטית, מתעגלת וצרה כלפי מטה. אולי, כדי להבין זאת טוב יותר, ראוי לדמיין שבסופו של דבר, ראש החריטה הוא זה שמשאיר אחריו את צורת ה'V' הייחודית של חריץ התקליט ולכן צורתו היא זו הממלאת חתך אופייני שכזה. חתך המחט האידאלי, אילו היה הדבר אפשרי מבחינה פיזית, היה מחקה את מסלול ראש החריטה במדויק.

יהלום שלם (ערום) או Nude כנגד יהלום מודבק (Bonded)

נושא זה אינו קשור ישירות לחתך המחט, אך עם זאת, הוא משפיע ישירות על מחירה. מחט מיהלום שלם (nude) עשויה מקשה אחת של יהלום מקצה אל בסיסה המתחבר למוט המחט (cantilever). גביש היהלום המרכיב מחט כזו, ארוך וגדול יותר מהסוג השני הנקרא 'מודבק' או Bonded. במחט יהלום מודבק, רק קצה המחט עשוי יהלום. שאר אורכה של המחט, עד בסיסה מורכב מחומרי הדבקה המשמשים לחבר בין הקצה המלוטש למוט המחט. החסכון בחומר הגלם, לפיכך, אמור (לפחות תאורטית) להוזיל את העלויות של סוג זה של מחטים.

בצד הפרקטי, ליהלום שלם יש יתרון איכותי על פני יהלום מודבק משום שהוא בעל מסה קטנה יותר ולפיכך מסייע בהפחתת המסה האפקטיבית של המחט.

לא מדובר בטעות. כולנו יודעים כבר שלזרועות בפטפונים יש מאפיין חשוב שנקרא מסה אפקטיבית שמייצג את התנגדות הזרוע לשינויים אינרטיים (תאוצתיים) בתנועתה. זרוע המתנגדת פחות לכוחות אנרטיים הפועלים עליה, זרוע בעלת מסה אפקטיבית מופחתת, תביא לתגובות מדויקות יותר מהמחט שמורכבת בקצה. על אותו משקל, גם למחט עצמה יש מסה אפקטיבית והתנגדות אינרטית, ושמירה על מסה נמוכה היא קריטריון חשוב לתפקוד הולם וביצועי מחט.

חומרי ההדבקה המשמשים ביהלום Bonded נחשבים ל'כבדים' ביחס לחומר הגלם הטבעי ולפיכך לגורעים מפוטנציאל הביצועים של מכלול המחט. ישנם גם אספקטים פיזיים של איכות ההדבקה והחיבור למוט הזרוע, ורמת הביצוע חשובה לא פחות מהחומרים שבשימוש. בכל מקרה, הנטייה של מחירי מחטים מיהלום שלם היא להיות גבוהים מאלה של יהלום מודבק וישנה גם נטייה של המלטשים להתייחס ביתר תשומת לב לחומר הגלם היקר כשהוא מגיע בחתיכות גדולות יותר…

צילום מוגדל של cantilver מבורון מצופה זהב של ראש מסוג AT 33PTG של Audio Technica, בעל מחט יהלום מודבק בחתך microline

הצילום האחרון מעניין באופן מיוחד. Audio Technica מפרסמים שהראשים מהדגמיםAT150MLX OC9ML/II, וגם ה-AT33PTG עושים שימוש ביהלום בעל בסיס רבוע שלם (nude square shank) אך בתמונה רואים בבירור את החומר המדביק. אחד ההסברים הוא שהיהלום בתמונה אכן שלם, אך בסיסו המרובע מקובע למוט הבורון המוזהב באמצעות כמויות די נדיבות של… דבק. לי לא ברור מדוע.

סיכום

ולסיום, ראוי להבהיר – למי שטרם שם לב לעובדה המעניינת:

שמות חתכי המחטים אינם בהכרח מתארים את צורת קצה המחט.

למעשה, שמות החתכים מתארים את צורת משטח הקריאה. במחט כדורית, מן הסתם, משטח הקריאה עגול גם הוא. עם זאת, התמונה בהמשך מבהירה ששמות החתכים של המחטים האליפטיות ואילך, אינם נגזרים מצורת קצה המחט.

סוגי חתכי מחטים שונים – אינם בהכרח מתארים את צורת קצה המחט

שמות סוגי חתכי המחטים השונים – נגזרים ממשטח הקריאה שהם יוצרים

לאחר ההכרות הבסיסית, בחלק הבא (חלק ב') אתמקד בחתכים מתקדמים כגון Hyper-Elliptical ,SAS, Shibata ועוד…

בפעם הבאה: סוגי חתכי מחטים מתקדמים

לדיון בנושא: סוגי חתכים במחטי פטפון – חלק א'


14:24
  /  
26.5.2014
  
מאת: טומי

1