ראשים לפטיפון - התפתחות וטכנולוגיות

פורום המיועד לציוד אודיו וינטאג' על כל סוגיו וכן אודיו אנלוגי - פטיפונים, ויניל וטייפים
nkorah (פותח השרשור)
סמל אישי של משתמש
חבר ותיק
חבר ותיק
הודעות: 1092
הצטרף: ינואר 2014
נתן תודות: 515 פעמים
קיבל תודות: 599 פעמים

ראשים לפטיפון - התפתחות וטכנולוגיות

הודעה שלא נקראה #1 

לכל רכיב מערכת, בוודאי למערכת מכאנית אנלוגית, יש מטרות בסיסיות מוגדרות ומוסכמות. לדוגמא, infinity הגאונים הגדירו את מטרת זרוע הפטיפון כך:

"פיסה של שום-דבר, שתאפשר להחזיק את ראש הפטיפון מעל החריץ כך שהוא לוחץ על התקליט במשקל המדויק האופטימאלי, מאפשרת למחט לעקוב אחר החריץ לכל כיוון אפשרי (ימין, שמאל, מעלה ומטה), תוך שמירת המשקל והמיקום ביחס לצדי החריץ, אינה מייצרת או מעבירה כל רעידות ורזוננסים משל עצמה"

פשוט, לא? Infinity כרצוי להם, וכפי שהיה אופנתי באותה התקופה וגם התאים לראשים הנפוצים דאז, פרשה את הדרישות ככאלו שמחייבות ייצור הזרוע הקלה ביותר האפשרית. הם ייצרו את ה- Black Widow, שהיא זרוע מעולה (אם כי לא מושלמת). אנחנו הרי עוסקים כאן בהנדסה (ולא בוודו), שהיא תורת האיזון בין אילוצים. תמיד קיימת יותר מדרך אחת לאזן בין סט נתון של אילוצים, ולהגיע לתוצאה טובה. חברות אחרות התייחסו לאותם אילוצים, וייצרו זרועות מעולות לא פחות (אם כי לא מושלמות) כבדות, כמו ה- Fidelity-Research FR-64, או ה- Lenco P77. מעט מאוחר יותר Linn הראו את הדרך עם ה- itok וה- Akos והיום הזרועות המעולות (אבל לא מושלמות) הנפוצות הן במשקל בינוני-נמוך של כ- 9-13 גר'.

לא היינו אמורים לדבר על ראשים?

אם ננסה לתאר, בסגנון Infinity, את הדרישות הבסיסיות מראש מגנטי לפטיפון, נקבל משהו שכזה:

"פיסת כלום, שתאפשר למחט הפטיפון לשמור על מגע קבוע, בלחץ אופטימאלי קבוע, עם שתי פאות החריץ, להפוך בדייקנות את השינויים בפני החריץ, ורק את השינויים בפני החריץ, לאות חשמלי, לשמור על האות החשמלי מהפרעות, וחלילה לא לפגוע בפני החריץ".

מסכימים איתי? כמובן שלא...
:)

אפשר לראות את ראשית ימי הראש המגנטי המודרני בשנת 1948, עת שקולומביה הציגה את התקליט ארוך הנגן, עשוי וניל, סובב במהירות 33.3 סל"ד, ובקוטר "12.

הראשים הראשונים היו ראשים קראמיים, או "פיזו-אלקטריים" (Piezo-Electric). העקרון התבסס על קריסטל, או חומר קראמי (שהוא קריסטל מלאכותי), שהפיקו זרם חשמלי כשכופפו, או פותלו. הזרם הזה היה חזק דיו לעבור ישירות אל המגבר, ללא הגברת ביניים, וללא יישור – קל ופשוט.

הנה דוגמא למנגנון פיזו-אלקטרי סטראופוני מבית חברת wheel –

[img2=394x315]https://farm9.staticflickr.com/8732/171 ... e1b3_o.png[/img2]


טוב, אז הם לא היו טובים כל כך. הראשים האלו היו כבדים, מחטי הברזל שלהם נשחקו מהר, שחקו את התקליטים, ובעיקר – הם לא נשמעו משהו. הנה, כך נראית עקומת הענות אופיינית לראש כזה –

[img2=966x387]https://farm9.staticflickr.com/8748/169 ... b7c5_o.png[/img2]


כבר בשנת 1948 הופיעו הראשים המגנטיים ה"מודרניים" הראשונים, ומקום כבוד שמור ל- Ortofon עם ראש ה- MC הראשון של החברה, אבל נחזור לזה אח"כ.

עקרונות:

ראש מגנטי עושה שימוש בתופעה ידועה בפיסיקה: כאשר קיימת תנועה יחסית של שדה מגנטי וסליל חשמלי, יווצר בסליל זרם. ראשי Moving Magnet, כפי ששמם מרמז, מניעים מגנט בסמוך לסליל קבוע. ראשי Moving Coil מניעים את הסליל בתוך שדה מגנטי קבוע. ראשי Moving Iron עושים משהו מוזר באמצע...

הנה מבנה סכמתי של ראש MM –

[img2=494x311]https://farm8.staticflickr.com/7672/165 ... bdf3_o.gif[/img2]
והנה מבנה סכמתי של ראש MC –


[img2=495x450]https://farm9.staticflickr.com/8773/165 ... b466_o.gif[/img2]


אהה, יגידו ה"אודיופילים" - כיון שסליל הינו מטיבו קל יותר ממגנט, הרי ומנגנון ה- MC מאפשר לייצר מערכת "נעה" קלה יותר, שתעקוב טוב יותר אחרי פני החריץ – מש"ל. עזבו אותנו מכל שאר השטויות!"

ובכן, אילו יכולת העקיבה היתה השיקול היחידי, ואילו המשקל הבלתי תלוי היה הפרמטר הרלוונטי היחידי ליכולת העקיבה, היו אלו צודקים, ובעולם היו היום רק ראשי MC. אלא שבהנדסה, לעולם קיימים מספר פרמטרים מתחרים, ולעולם קיימת יותר מתשובה נכונה אחת. למעשה, בהנדסה, כמעט תמיד, יש מספר תשובות "כמעט נכונות". נמשיך?

נחזור לראש MC של Ortofon. הנה, כך הוא נראה –

[img2=373x494]https://farm8.staticflickr.com/7664/165 ... 6f4f_o.png[/img2]


וכך הוא בנוי –

[img2=532x877]https://farm9.staticflickr.com/8712/171 ... 58cc_o.png[/img2]


מעבר למבנה המאוד פשוט ואלגנטי של הראש הזה, הוא מראה כמה מאפיינים חשובים: מחט יהלום - התקבעה כבר אז כדרך הטובה ביותר "לקרא" את פני החריץ, תוך כדי גילוי עמידות לאורך זמן, ופגיעה מינימאלית בחריץ עצמו. לחתך של היהלום הזה יש השפעה משמעותית ביותר על הצליל שנפיק מהתקליט ולמי שמעוניין לדעת יותר, כדי לקרא את המאמר המצויין של טומי (tnsilver) על סוגי חתכים במחטי פטפון .

שימו לב לשימוש במוט מחט (Cantilever) מאלומיניום. שימו גם לב לאורכו (או לייתר דיוק – קוצרו) של מוט המחט. המבנה מאפשר המרה של רעידות המחט לאות חשמלי, קרוב מאוד למוקד הרעידות, ולכן האות, לכאורה, אמין יותר.

אחת הבעיות של ראשי ה- MC (הראשונים ובכלל) היה משקלם הכבד, והשחיקה הגדולה שהם גרמו לתקליטים. בנוסף, הם הפיקו זרם חלש מאוד, בוודאי ביחס לראשים הקראמיים המוקדמים. הזרם החלש חייב הוספת הגברה נוספת בדרכו של האות אל מגבר המערכת. בתחילה, ההגברה הזו מוקמה בתוך ראש הפטיפון עצמו, ורק החמירה את נושא המשקל. הנה לדוגמא ראש Ortofon SPU מוקדם הכולל בתוכו הגברה -

[img2=298x128]https://farm8.staticflickr.com/7624/165 ... 0546_o.png[/img2]


במהלך העשור הבא עשתה תעשיית התקליטים קפיצת דרך גדולה. כל היצרניות התחייבו לתקן LP אחיד, החלו הקלטות הסטראו המסחריות, עקומת ה- RIAA התקבעה, וגם הראשים עשו קפיצת דרך גדולה.

בשנים 1957-58 הופיעו לראשונה בשוק ראשי MM מתוצרת Elac, AKG ו- Shure. נתמקד ב- Shure: החברה הוציאה את ראש ה- M1 המונוגרמי. הראש הציע, לראשונה, מאפיינים מודרניים רבים כמו משקל של כ- 9 גר', עקומת הענות שטוחה על פני כל הטווח הדינאמי (+/- 2Db), מחט ניתנת להחלפה, תפוקה של כ- 5V, וכיו"ב. מראש זה פותח ה- M3D הסטראופוני. זמן קצר לאחר מכן פותח על בסיס אלו ה- M44, שהיה הראש המגנטי המודרני לחלוטין הראשון, ומיוצר, בשינויים קלים, עד היום.

הנה הדרך הפשוטה והאלגנטית בה יישמה Shure את עקרון ה- MM בראש ה- M3d -


[img2=347x326]https://farm8.staticflickr.com/7708/169 ... 636e_o.png[/img2]


ראש זה, יחד עם זרוע ה- SME הראשונה, שיצאה באותה שנה, שינו לגמרי את התפיסות המקובלות לגבי הפקת צליל מתקליט: הובנו עקרונות בסיסיים כמו משקל אפקטיבי של זרוע, משקל וקפיציות הראש וחשיבות ההתאמה ביניהם לאיכות הצליל. למעשה, בזכותם אנחנו יכולים להיות אודיופילים אנלוגיים :D

טוב, אז MM זה פחות טוב, כי המגנטים כבדים יחסית להזזה. מצד שני MC לא טוב, כי הסלילים הקטנים האלו עדינים ויקרים ולא מצליחים להפיק זרם סביר. אין פתרון יותר טוב?

העניין הוא שכדי ליצור זרם, לא הסליל וגם לא המגנט חייבים לזוז. נדרשת תנועה של השדה המגנטי ביחס לסליל.

Moving Iron היא שיטה בה גם המגנט וגם הסלילים קבועים במקומם. המערכת עושה שימוש ברכיב ברזל (או מתכת בעלת תכונות דומות) שהתזוזה שלו בתוך השדה המגנטי, משפיעה על השדה, ולכן משרה זרם בסלילים. גאוני!


[img2=320x346]https://farm8.staticflickr.com/7627/171 ... 1a2b_o.png[/img2]


GE היו הראשונים לפתח ראש שהשתמש בשיטה הזו, אבל את פריצת הדרך עשו דווקא Decca בשיטתם המוזרה משהו.

Decca בחרו לשים דגש מיוחד דווקא על אורכו של מוט המחט, בטענה (הנכונה ביסודה) שככל וזה יהיה קצר יותר, הדרדרות האות בדרך מהמחט לסלילים תהיה קטנה יותר. Decca שאפו למוט מחט קצר וקשיח ככל שניתן לייצור - זוכרים את מנגנון ה- MC הראשון של Ortofon? כזה! אלא שבשלב זה Decca כבר הבינו שראש כבד, או קשיח גם הוא אינו טוב למוסיקה.

התוצאה אליה הגיעו היא זו – שני סטים קבועים של מגנט וסלילים. סט הרגיש לתנועה אנכית של המחט וסט הרגיש לתנועה הצידית. בתוכם נעה מחט על מוט ברזל זויתי, כך שהנקודה בה המוט משפיע כל הסלילים נמצאת קרוב מאוד למחט, ואת הגמישות מספק מנגנון חיצוני לחלק האקטיבי של המנגנון. האמת – די גאוני, אבל מסובך...


[img2=521x327]https://farm9.staticflickr.com/8820/171 ... 133c_o.png[/img2]

התוצאה היא ראש מאוד רגיש להתקנה וכיוונון, בעל מרווח טעות זעיר, ומאוד רגיש (למוסיקה). חסידים יגידו שמי שלא משתמש בראש Decca London (ובזרוע תואמת, כי על זרוע סטנדרטית פשוט אי אפשר להתקין...) לא שמע מוזיקה מתקליט מימיו. יותר מחסידים, ישנם אנשים שניסו וגילו שזה נשמע איום ונורא והורס תקליטים. החסידים יענו שכך זה כשלא יודעים לכוונן ראש וזרוע כמו שצריך :D

עם כל הכבוד ל- Decca, יישום אלגנטי, פשוט ומפורסם יותר של מנגנון ה- MI הוא זה מבית Grado. כפי שניתן לראות מהשרטוט, כל מנגנון הסלילים והמגנטים קבוע במקומו, ורק מוט מחט די זעיר ועליו דיסק ברזל קליל נע במערכת.


[img2=392x449]https://farm8.staticflickr.com/7605/169 ... e012_o.png[/img2]


מקום של כבוד בפנתיאון ה- MI יש גם לחברת B&O עם וריאציית ה- Moving Micro Cross (או MMC כפי שהם קראו למנגנון הזה שלהם), אבל נראה לי שמיצינו.

אז מי בעצם יותר טוב?

MC, זה מצויין: המנגנון הנע הוא קל מאוד, מה שמאפשר למחט לעקוב אחר החריץ טוב יותר. הסלילים הקטנים גם רגישים לשינויים די מזעריים במרחב ולכאורה מפיקים אות נאמן יותר. אבל – בסופו של יום הראש כולו כבד יותר, מאחר ויש צורך במגנט הרבה יותר גדול כדי להפיק זרם כלשהו בסלילים הקטנים. מוט המחט קשיח הרבה יותר, כי אותם סלילים רגישים כל כך, שחייבים למנוע כל רעידה במוט. יש גם צורך בזרוע כבדה יותר כדי לשאת ולשלוט באלו – התוצאה היא שהמנגנון כולו מקשה מאוד על חוד המחט הקלה לעקוב בנאמנות אחר פני החריץ. כל המנגנון גם רגיש יותר להשפעות מגנטיות וחשמליות חיצוניות – פשרות...

MM מפיק זרם משמעותי יותר, כך שכמות (הזרם) מפצה על הרגישות (הסלילים). חסידי ה- MC יגידו שבשום פנים ואופן לא. מכשירי המדידה מלמדים שבהחלט כן. חסכון משקל במנגנון הנע ניתן להשיג בשפע דרכים: חומרים קלים יותר, קפיציים יותר, זוכרים את ה- Grace Ruby המהוללה?

ADC עשו משהו מעניין: כדי לבנות ראש קל, קפיצי, ורגיש – כפי שהיה פופולארי אז (בשנות ה- 70 המוקדמות) הם בנו את מוט המחט מחומר מתמגנט, בנו אותו דקיק, קליל, קפיצי ורגיש, ואז הציבו מגנט קבוע לידו (חלילה לא עליו). המגנט מיגנט את מוט המחט וזה בתורו יצר זרם בסלילים (קבועים אף הם). Induced magnet הם קראו לזה, התוצאה היתה ה- ADC XLM שהוא אחד הראשים הנפלאים אי פעם. הנה איך הם עשו את זה -


[img2=826x241]https://farm9.staticflickr.com/8798/169 ... 9d58_o.png[/img2]


לי זה נראה דומה באופן מחשיד למנגנון MI, אבל אם זה נשמע טוב, למי אכפת?

ראו את שתי התמונות הבאות:

א) Audio Technica 150MLx (ראש MM):


[img2=456x232]https://farm8.staticflickr.com/7697/165 ... 9fa5_o.png[/img2]


ב) Audio Technica OC9ML ii (ראש MC):


[img2=367x261]https://farm9.staticflickr.com/8736/169 ... fc6d_o.png[/img2]

הדבר הראשון שמושך את העין הוא עד כמה שני המנגנונים דומים, למרות שיטות הפעולה השונות. בפועל, נתוני הראשים כמעט וזהים גם כן: משקל שניהם כ- 8-8.5 גר, קפיציות בת 10Cu, מחט בחתך זהה. גם מחירי שני הראשים כמעט וזהים. אין לי ספק ש- Audio Technica ייצרה את שני הראשים האלו כך בכוונה, הואיל וזה התכנון אליו המתכננים שאפו, אלא שאנשי השיווק בקשו גם ראש MC בליין, בטווח המחירים הרלונטי.



אז בכ"ז מי יותר טוב?

ראש מגנטי לפטיפון הוא מערכת פשרות הנדסיות, להן אין תשובת בית-ספר מושלמת ואבסולוטית. ראשים מיוצרים כדי להתאים לטעם ולגישה של המתכננים שלהם, לדרישות אנשי השיווק והמכירות, לאילוצי התקציב, לזרועות הנפוצות בשוק בזמן התכנון, לאופנות בעולם האודיו, וכיו"ב.

עזבו אותכם מעקרונות, וכללי-אצבע. הראש צריך להתאים מבחינת המשקל והקפיציות לזרוע עליו הוא מותקן. מעבר לזה, הוא צריך להתאים לטעמכם המוסיקאלי, ולתקציב. האם עדיף MM, או אולי MC, או בככל MI? לטעמי זה כלל לא משנה.

(f)

מקורות:

http://www.soundfountain.com/amb/ortodeccatan.html#TOP

http://www.edsstuff.org/docs/PickupTechnology.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_cartridge

http://www.enjoythemusic.com/cartridgehistory.htm

http://www.audio-technica.com/cms/resource_library/literature/da2d70c7d46a2803/a_guide_to_phono_cartridges.pdf
נערך לאחרונה על ידי nkorah ב 16/04/2015 12:47, נערך פעם 1 בסך הכל.

ofiras
סמל אישי של משתמש
חבר פעיל מאוד
חבר פעיל מאוד
הודעות: 432
הצטרף: אפריל 2005
מיקום: חיפה
נתן תודות: 14 פעמים
קיבל תודות: 23 פעמים

הודעה שלא נקראה #2 

מאמר מצוין!
הוסיף לינק ל - http://www.vinylengine.com/cartridge_re ... luator.php
למי שלא מכיר, יש מחשבון שבו ניתן לבדוק אם הראש אמור להתאים לזרוע.
צריך להזין את המסה האפקטיבית של הזרוע. ולקבל טבלה שבה רואים התאמה לראש, ע״פ משקל הראש וה - dynamic compliance שהם נתוני יצרן המגיעים עם הראש. (צריך להרשם כדי להשתמש במחשבון)
בתוצאות הטבלה באמת ניתן לראות חלק מהמסקנות של המאמר, כמו למשל שזרוע קלה מאוד תתאים פחות לראשי MC וכו׳
!If you want something done, do it yourself
http://www.mabel-tech.com

tnsilver
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 4166
הצטרף: פברואר 2012
נתן תודות: 662 פעמים
קיבל תודות: 1299 פעמים

הודעה שלא נקראה #3 

תודה רבה! מאמר מעולה (Y). הכי חשוב לדעתי, שלא נפלת למלכודת הוויכוחים האין סופיים לגבי שאלת עליונותם של מחוללי MC, MM או MI. ה'קהילייה' קרועה במחלוקת מטופשת בנושא הזה בדומה ל'כלבת הכבילה', תוך מתן דגש יתר על סיווג המחולל שהוא פרט טכני שולי לעומת חתך המחט, הרכב ה-cantilever והמסה האפקטיבית של ההתקן.

תיקון קל - ADC אינם הראשונים לאמץ את עיקרון ה-Induced Magnet או בשמו הנפוץ MI. קיים פטנט של Stanton / Pickering מ-1969 שמתבסס על פטנטים של Empire ושל EMI הגרמנית. גם Grado ביססו שיפורים שמקורם בפטנט הזה.

דגש קל על נושא הבעייתיות המבנית בראשי MC: קיימת דיכוטומיה אינהרנטית בין הרצון להרכיב על ה-cantilever סליל יעיל שיחולל שדה מגנטי משמעותי לבין המסה האפקטיבית של המחט שגודלת עם יעילות הסליל. הסליל מוגבל למעשה במספר הפיתולים האפשריים ובעובי התיל המשפיע על משקלו. התוצאה הישירה היא הליך ייצור ידני מורכב ויקר ושדה מגנטי חלש שמתבטא במתח פלט נמוך החשוף להשראות \ הפרעות.

nkorah (פותח השרשור)
סמל אישי של משתמש
חבר ותיק
חבר ותיק
הודעות: 1092
הצטרף: ינואר 2014
נתן תודות: 515 פעמים
קיבל תודות: 599 פעמים

הודעה שלא נקראה #4 

@tnsilver
·
תודה :)

כידוע לך, אני מאוד לא דטרמיניסט בכל מה שקשור לאודיו (והרבה נושאים אחרים). יש תמיד הרבה יותר מדרך אחת להגיע לתוצאה טובה. במיוחד בתחום הראשים, אני חושב שמדובר במערכת כוללת מאוד מורכבת ועדינה, וההתאמה והאיזון בין החלקים השונים בה חשוב מהתכנון והמבנה של כל חלק בפרט.

לגבי ADC זה די מוזר:

מנגנון MI כולל מגנט קבוע, וסלילים קבועים בתוך אזור השפעת השדה המגנטי, ומוט מחט מברזל ש"בוחש" בשדה המגנטי ומעוות אותו. בקונטקסט של ADC זה היה צריך להיות משהו כזה -

[img2=302x193]https://farm9.staticflickr.com/8714/165 ... 2488_o.png[/img2]

ADC הציבו את המגנט רחוק מהסלילים כך שהשדה המגנטי אינו משפיע עליהם. כך -

[img2=270x193]https://farm9.staticflickr.com/8826/169 ... be0e_o.png[/img2]

היה פעם ב- AudioKarma בחור (נו, בטח די מבוגר), שהיה אחד המהנדסים של ADC בתקופה הרלונטית (רגע לפני שמכרה את נשמתה ל- BSR). שאלו אותו בעניין והוא אמר ש- א) אנשי השיווק רצו "שיטה" שיוכלו לפרסם ב) זה באמת היה שונה - יכלת לקחת מוט ברזל ו"לבחוש" ליד הסלילים עד צאת הנשמה. פשוט לא היה שם מספיק שדה מגנטי כדי לייצר זרם כלשהו.

אז? עדיין זה נראה דומה מאוד ל- MI :D
וזה בהחלט נשמע נפלא (f)

שלח תגובה

חזור אל “וינטאג' ואנלוגי”