elektroncso.hu - Analóg műsorforrás: a hanglemez.

Hanglemez direktvágó készülék

A hanglemezkészítés eljárása.
A hanglemezkészítésének alapvetően kétféle eljárása létezik az egyik a direkt vágás, amikor is a lejátszható lemezre rá vágják a barázdákat közvetlenül a mester szalagról, ami ezután rögtön lejátszható. Az így nyert lemez rendkívül jó minőségű, hatalmas dinamika tartománnyal rendelkezik és széles frekvencia sávval, és egyedi, de elég drága. Fő mesterei közül ki kell emelni Doug Sax nevét aki több neves hangtechnikai cikk szerzője is.
A másik eljárás a Siemens féle préseléses eljárás. A hanglemezek fénykorában ezzel az eljárással készültek a lemezek, hiszen ez a tömegtermelésre alkalmas megoldás. A hanganyagot többsávos analóg magnóra rögzítik, majd a visszajátszáskor keverőkön és más elektroakusztikai berendezéseken (grafikus szűrő, limiter, dinamika kompresszor, meredekvágó szűrő korrekciós szűrő, Dolby A stb.) bocsátják keresztül, majd vágják, korrigált kópiát készítenek, átírják, míg végül megkapják az analóg masterszalagot. A hanglemezkészítés a 80-es évektől már digitális úton állították elő, amikor is a hanganyag feldolgozása, montírozása digitális úton történt. Ebből azután digitális mesterszalagot készítettek. A digitális mesterszalagot digitális, az analóg mesterszalagot speciális analóg magnóval játszották a vágófej meghajtónak, mert a fej változó előtolású – később ez processzoros vezérlésű. A változó előtolás miatt a fejnek be kellett, mutatni a műsort ezért előjátszották neki. A műsorjel ezután kerül a vágófej meghajtó erősítőre. A meghajtó erősítő tartalmazta a gyorsulás limitert és a tracing szimulátort, és a RIAA vágási korrekciós szűrőt. A jel ezután a vágófejre került. A vágófej tűfűtését és a forgácsolás pontosságát gondosan szabályozták a vágás során, mire elkészült a műsoros lakklemez. A lakklemez nitrocellulóz rétegét 1mm-es Al lemez horodzta, a lemez átmérője 330, 350mm volt. A lakklemezt ezután 8-18 órát is állni hagyták gondosan, pormentes körülmények között, majd a szállították az ipari folyamat további lépéseihez.
A lakklemez volt a galvánkidolgozás kiindulási alapja. A lakklemezt először zsírtalanították, és egyéb vegyszeres és mechanikus felületi kezelésnek vetették alá. Ezután a lakklemezt ezüstözték. Az ezüstözéshez szükséges három komponenst kézi szórással vitték fel. Itt fontos tényező volt a felhordó szórás mekkora nyomáson készült és a nyomás állandóságának megtartás, hiszen ez adta a réteg egyenletességét. Az ezüstözött lemezt azután elő-nikkelezték, amely során 0,005mm réteg nikkel került az ezüstös lemezre. Az előnikkelezett lakklemezt gyorselektrolitba – nikkelszulfamátba – merítik, ahol 0,3-0,4mm nikkel réteget növesztenek rá. A peremrész körbevágása után szétválasztják. Az így kapott levonat az ezüstös „Apa” az apakészítés közben a lakklemez elpusztul. (Az apa barázdái kiemelkedők!) Erről mosás, vegyszeres tisztítás és passziváló rétegfelvitele után, galván eljárással másolatot készítenek amelynek barázdái ismét a lakklemez barázdáinak megfelelően befelé állnak. Ez a nikkel „Anya” levonat. Az anya levonat kb. 0,4mm vastag és végig lehet hallgatni és ellenőrizhető, hogy a vágás folyamán keletkeztek e hibák. A kattanásként jelentkező barázda hibákat – ha azt anyagtöbblet okozta - azután gravírozással javítják. Az anyalevonatról több fiú levonatot készítenek, ezt központosítják mert a kész lemezen döntő fontosságú a barázdák koncentrikus helyzete. A fiú lemezre felvisznek még egy 0,0005 – 0,001 mm vastag kemény krómréteget, hogy növeljék az élettartamát és csökkentsék a présmassza tapadási hajlamát a préslevonathoz.
Ezután következhet a sokszorosítás. A hanglemez hőre lágyuló vinilitből készült. Egy lemez préseléséhez két egymással szembe fordított fiúlemez szükséges, amelyek egymással tized milliméter pontosságban párhuzamosak, különben a lemez nem lesz síkfelületű. A présgépbe pogácsa formában kerül az előmelegített anyag és vele együtt a címke, amely hőálló papírból, hőálló festékkel készült. Egyetlen préslevonatból 300-400db kitűnő minőségű hanglemez készíthető.

A hanglemez lejátszása, a futómű.
A hanglemezekről a hang visszanyeréséhez két alapvető és egymástól jól elválasztható tevékenységre különíthető, bár mindkettő nélkülözhetetlen. Az egyik a lemez forgatását végzi, a lemeznek megfelelő 33⅓ vagy 45-ös fordulaton. (Esetleg néhány lemezjátszó még tudja, tudhatja a 78-as fordulatot és vagy a 16⅔-os fordulatot is) Ezt az egységet a sasszinak nevezzük, vagy magyarosabban a futóműnek. A futóművel szemben is számos követelmény támasztható, nevezetesen, a lemezt forgató motor minél pontosabban és hosszútávon is stabilan tartsa a fordulatszámot az egész lejátszási folyamat során. Csak gondoljunk bele a szabványban előírt +1,5% és -1%-os fordulatszámtűrés 1kHz-es hang reprodukálása esetén pont 15Hz-es eltérést jelent. Az emberi fül azonban erre az egynyolcad hangköznyi eltérésre nem olyan érzékeny mint a rövid idejű hangmagasság ingadozásra, amely frekvencia modulációként jelentkezik. A példánál maradva az 1kHz-es hang másodpercenként négyszer 1,5Hz-nél azaz 0,15%-nál többet változik az már észrevehető. A lassú 0,4…4Hz közötti változások nyávogást okoznak (wow) míg a magasabb 4…100Hz-es ingadozások (flutter) a hangtisztaság elmosódását okozzák. A fül a 4Hz környéki (nyolcad lemezfordulatnyi) eltérésekre a legérzékenyebb. A meghajtásról azonban térjünk még vissza a sasszira.
További követelmény a lemez lejátszása közben keletkező rezgést jól vezesse el, annak keletkezési helyétől, illetve a lejátszási tér rezgéseit a lehető legjobban tartsa távol a tűtől, hiszen az akár pozitív akár negatív visszacsatolást eredményezhet, illetve durva esetben a tű ugrását – rosszabb esetben a barázda átszakadását is okozhatja pl. a lemezjátszó meglökése esetén. Ezért érdemes a lemezjátszó testét tüskékre, vagy még inkább levegő ágyra helyezni. A levegő ágy puhára felfujt bicikli belső alkalmazásával érhetőe el. Ekkor, ha a lemezjátszót ütés is éri, azt a légpárna csillapodó mozgásként elvezeti, a tű nem károsítja a lemezt. A fejlődő technika ma már lehetővé teszi, hogy a lemezjátszó mágneses ágyon mintegy lebegjen és így még a légpárnás megoldásnál is jobban elszigetelhető mechanikailag a környezetétől. A lemezjátszó testének elszigetelésével elértük a külső zajok kiszűrését, de zaj a sasszi saját forgómozgást végző alkatrészeiről, sokkal inkább bejut a hangba. Ennek egyik fontos állomása a lemezjátszó tányér csapágyazása. A csapágyról azt gondolnánk, hogy nincs nagy igény vele szemben, hiszen a sebesség alacsony a legtöbb esetben a lemeztányér súlya csekély. A tányér alsó csapágyazása rendszerint nem okoz különösebb zajt, többnyire egyetlen golyó. Csapágy anyagokként jól beváltak az acél, bronz fémcsapágyak mostanában a műanyag illetve a teflon csapágyak is elterjedtek. Azoknál a megoldásoknál, ahol a tányér súlyát megnövelték, hogy a motor fordulatszám ingadozását minimálisra csökkentsék ezek a felfogatási megoldások nyilván komolyabb kivitelt kívánnak meg, a tányér súlyának függvényében. A tányérra a szabvány minimálisan 250mm átmérőt ír elő. A tányért többnyire olcsón, műanyag fröccsöntéssel állítják elő, igényesebb kivitelnél központisítják. Az alacsony nyávogási szintet úgy gondolnánk, hogy nagy fordulatszámú motorokkal könnyű elérni, ami igaz is csak sajnos a magas fordulatszámú motorok magasabb rezgés frekvenciát termelnek, amelyet azonban nehéz elszigetelni, csillapítani. Ezért inkább az alacsony fordulatszámú motorok kedvezőbbek, ebben az esetben a káros fordulatszám ingadozás menteségéről a lemeztányér lendületének kell gondoskodnia. Ez azt jelenti, hogy a lemeztányért súlyát jelentősen megnövelik, a jobb lemezjátszók esetében ez 50..70*10³kgmm². (1kg-os tányér 250mm-es átmérővel, ha feltételezzük, hogy a tömeg a tányér peremén helyezkedik el akkor 62*10³kgmm² lendületű.)
A tányér meghajtásáról villanymotorral gondoskodnak. A motor erejét a lemeztányérra három elterjedt módon viszik át. Az egyik legelterjedtebb megoldás a dörzshajtás. Az olcsóbb készülékekben szinte kizárólagos, de gondosan kivitelezve drágább készülékekben is jól megállják helyüket. A dörzshajtásnál a motor tengelyét és a tányért egy gumibevonatú közlőkerékkel kapcsolják össze. A meghajtó motor lehet a lemeztányér alatt ilyenkor a közlőkerék a tányér belső pereméhez kapcsolódik, vagy kívül, amikor is a közlőkerék a külső peremhez kapcsolódik. A dörzshajtáshoz rendszerint nagy fordulatszámú szinkron vagy aszinkronmotort használnak. Ezek fordulatszáma 50Hz-es hálózaton a motor pólusszámától függően 3000 vagy 1500 fordulat / perc. Mondjuk 300mm-es tányér esetén a tányér pereme 31415mm-t tesz meg egy fordulathoz a 33⅓-os fordulaton. Ez 1500 fordulat / perc esetén 6,67mm-es, 3000 fordulat / perc esetében 3,33mm-es motor tengely átmérőt jelent. A közlőkerék átmérője közömbös, hiszen az egyikoldalon felvett elmozdulást a másik oldalon változatlanul adja le. A közlőkerék átmérője azonban nagyon fontos, mert mondjuk egy 40mm átmérőjű kerék percenkénti 250-es fordulatát átszámítva éppen 4,1Hz ami a fülszámára zavaró, ebben az esetben vigyázni kell, hogy a kerék minden egyes körbe fordulásakor ugyan azon a ponton érintse a tányért. A dörzskerekes hajtás jellegzetes tulajdonsága a 4…100Hz tartományba eső hangmagasság ingadozása és a dübörgés. Ehhez a hajtáshoz nagy fordulatszámú, de kis motorok szükségesek.
A második meghajtási mód a szíjhajtás. A lemeztányér szíjon keresztüli meghajtása nagyon kedvező a motor zaj szempontjából, mivel a meghajtó szíj sokkal lágyabb anyagú lehet mint a dörzskerék gumi bevonata, így a motor remegése és súrlódási zaja szinte észrevehetetlen. Sajnos a szíjhajtást csúszásmentesre készíteni nagyon nehéz, ezért nagy lendületű lemeztányért alkalmaznak, amelyet alacsony fordulatú motorral hajtanak meg, vagy egy áttétel kerékkel oldják meg. A szíjhajtás fordulatszám-csökkentő áttételét csak közelítéssel számolhatjuk mert a szíj nem a belső átmérő kerületével hajt, hanem a semleges száléval amelynek helyzete a rugalmasságtól függ. Sebesség váltáskor a szíjat csak forgó motorral szabad elvégezni, mert egyébként a szíj adott helyen kismértékben megnyúlhat. Elegáns megoldás, ha a fordulatszámot elektromosan a motor fordulatszámával szabályozzuk. A szíjhajtás jellemzője a csekély erőátvitel, amely a lemeztányér lassú felfutásában nyilvánul meg. Ez azonban üzem közben nem hátrány, sőt kívánatos is, mert így a motor fordulatszám ingadozása nem rángatja a tányért, a nyávogást minimumra a tányér lendületének kell adnia. A szíjat kézzel soha nem szabad megérinteni, ugyanis a megfogás helyén az újról átragadó zsír a szíj csúszását elősegíti, illetve a gumi károsan gyors öregedéséhez vezethet.
A harmadik hajtásforma a direkt, vagy közvetlen hajtás. Ebben az esetben az alacsony fordulatszámú motor össze van építve a lemeztányérral, annak tengelye egyúttal a motor tengelye is. Az elvet az indokolja, hogy a dübörgés minimumát akkor kapjuk, ha a lemeztányérnál kisebb fordulatszámú alkatrész nincs a lemezjátszóban. Ez a mai motorokkal és elektronikákkal könnyedén elérhető. A tengelyen állandó vissza csatolás van, ami a motor fordulatszámát pontosan a megkívánt értéken tartja. A motor zaja sajnos nincs elszigetelve a tányértól így a súrlódási zaj is jobban megjelenik, illetve a szabályozásból adódó áramlökések okozta mechanikai lökések is hallhatóak lesznek. A közvetlen hajtású lemezjátszók ezért a 8…22Hz közötti tartományban jelentős dübörgéssel rendelkeznek. Az áramlökéses hiba csak inercia nélküli tányérnál szűnnek meg teljesen. (Ilyen a CD lemez meghajtása)
A tányért meghajtó motorok többnyire egyszerű hálózati szinkron vagy aszinkronmotorok. Melyek frekvencia stabilitásukat a hálózatból nyerik. Esetlegesen komolyabb elektronikával vagy mechanikus úton a fordulatszám beállítható, ilyenkor a lemeztányér szélébe vagy az aljába a fordulat beállítását segítő stroboszkóp minta kerül kialakításra, amit egy glimlámpával (csak tehetetlenség nélküli fényforrások alkalmasak) világítanak meg. Az adott frekvencián az adott fordulatszámon a jelzéseknek állóknak kell látszódniuk helyes beállítás esetén. Itt persze csalóka a dolog, hiszen a glimlámpa a hitelesítési frekvenciáját a hálózatból nyeri, ezért a hálózatnál pontosabb beállításra nem lesz lehetőségünk (elvben ennek elegendőnek kell lennie, hiszen ez +-0,2% ingadozású lehet).

Lemezleszorító súly: PozitronAudio RS1, amely a lemez rezgéseit csillapítja.

A lemezjátszó-futómű beállítása.
Mielőtt bele kezdenénk a beállításba gondosan válasszuk ki a lemezjátszó helyét a szobában. Lehetőleg sarokba vagy zárt polcra ne tegyük mert a visszaverődő hang károsan vissza hat a lejátszáskor. Válasszunk neki stabil helyet. A lemezjátszót mind a meghajtás optimalizálása érdekében mind a kar erőviszonyainak optimuma miatt teljesen vízszintes helyzetbe érdemes hozni, és használni. További követelmény, hogy a kar beállításait is már vízszintes sasszival végezhetjük el. A vízszintezést úgy kell elvégezni, hogy a tányérra lemezt tettünk, valamint a motor bekapcsolása nélkül a hangszedőt a lemezre tettük, a porvédőt lecsuktuk – ha van. Vagy is olyan állapotban, ahogyan lemezt fogunk hallgatni. A vízszintet a tányéron mérjük és 60…90^o-onként körbeforgatva ellenőrizzük. A meghajtás gumi alkatrészeit ne fogjuk meg kézzel, mert az ujjunk okozta zsír károsan befolyásolja a működést. Ha a készülékünk motor fordulatszáma finoman állítható azt úgy kell elvégezni, hogy a hangszedő a lemez külső barázdájában fusson, majd a megfelelő sztroboszkóp körben a jelzésnek állónak kell lennie. Ha a vonalak egy másodperc alatt egy jelnyit vándorolnak az pontosan 1%-os eltérést jelent. Gyorsabban forgó tányérnál a vándorlás iránya a forgással megegyező, míg a lassabban forgó tányérnál azzal ellenkező irányú.

A hangkarok.

A hangszedő hossztengelyének és a lemeznek a tűhegyén áthaladó sugarának derékszögűnek kell lennie.
A lejátszó tűhegyére ne hasson más erő csak ami a barázda modulációjának vissza játszásához feltétlenül szükséges, és persze a barázdára se hasson más erő.
A tűhegye állandóan érintse a barázda mindkét falát, a kapcsolat a teljes lejátszás alatt se szűnjön meg, még alkalomszerűen sem.
A kar sem mechanikusan, sem elektromosan nem befolyásolhatja a visszajátszást és a frekvencia menetet.

Mint a követelmény rendszerből is látszik nincs könnyű dolga a hangkarnak, még ha az alap probléma egyszerű is. A kar tulajdonságaiból eredő hibákat három csoportra szokás osztani, időbeli lefolyásuk alapján. Vannak azon tulajdonságok, amelyek időben nem változnak ezek a stacionárius jellegű változások, vannak a kvázistacionárius jellegűek amelyek olyan lassúak, hogy állandónak tekinthetők, és a gyors változású dinamikus változások. A kar időben állandó jellemzője a kar geometriája.
A gyártás során készített lakklemezt vágó fej pontosan a lemez sugarainak irányában, egyenes vonalmentén halad befelé. A lemezjátszóknál azonban ez a megoldás nem alkalmazható egyszerűen, ezért az ismert megoldást alkalmazzák, miszerint a hangkart egy függőleges tengely szerint elfordulva vezeti a hangszedőt a barázdába. Ha a hangkarba a hangszedő úgy van beszerelve, hogy hossztengelyeik egybe esnek akkor a hangszedő csak egyetlen sugáron követi pontosan érintőlegesen a barázdát. Ettől a sugártól kifelé és befelé a barázdaérintő és a hangszedő hossztengelye között eltérés van, amelyet vízszintes követési szöghibának nevezünk. Az előbb említett szöghibát a kar végtelen hosszúsága oldaná meg tökéletesen, ami nem kivitelezhető. Ha az egyenes karra a hangszedőt a lemez belseje felé szögben szereljük fel olyan hatást érünk el, mintha a hangkar hosszabb lenne. Egy 220mm-es hangkarra például egy 25^o körüli törésszögben felszerelt hangkar azonos tulajdonságú, mint egy 1,5m hosszúságú egyenes hangkar. A kar effektív hosszúságát (a kar tengelyének és a tű hegyének távolsága) a lemezközéppont a kar forgástengelyének hosszúságánál nagyobbra választják. Az a hosszúság amennyivel a tű túlnyúlik a lemezközéppontján a kar túlnyúlás (overhang) értéke. Ezzel a megoldással a szöghiba két sugárméretnél is nulla, ezeken kívül kis mértékben pozitív, míg ezeken belül negatív.
A követelmény rendszernek megfelelően a hangszedő tűhegyére és a barázda falra nem hathat nagyobb erő, mint ami a moduláció követéséhez feltétlenül szükséges. Alacsony frekvencián a tűt tartó rendszer engedékenysége a meghatározó, míg magas frekvencián a tűhegyre számított effektív tömeg és a barázdamozgás gyorsulása határozza meg. A valóságos tűerő ennél valamivel magasabb, mivel ezek a számítások csak sík lemez esetén érvényesek és az meglehetősen ritka, hogy a lemez sík legyen illetve a kart tartó csapágyak súrlódását is le kell győznie. Szerencsére a hangszedő adatlapján megadják a beállítandó tűerőt.
A hangszedő tű nyomóereje a barázda külső és belső falán egyenlően oszlik meg ameddig a lemez áll. Amint forogni kezd a tű és a lemez közötti súrlódás (µ) következtében F_H=µ*F_T húzóerő keletkezik, amely a barázdákra érintőleges irányú és a lemez forgási irányába mutat. Mivel a hangszedő hossztengelye nem metszi a kar csapágyának függőleges tengelyvonalát, a kar csapágyazása nem tudja a súrlódásból származó erőt felvenni, annak csak a tűhegyére eső F_K nagyságú vetületét. A tűhegyére azonban még egy a lemez középpontja felé mutató húzóerő (F_S) is hat. Ez a húzóerő a skating-erő. A skating-erő hatására a belső barázdafalra nagyobb terhelés jut, míg a külsőre kevesebb, amely követési hibát okoz. A követési hiba 20…25%-os ami igen jelentős. A skating-erőt lehetne csökkenteni a tű nyomóerejének növelésével is. Ez azonban 50%-os tűerő növekedést követelne meg. Vizsgálatok kimutatták, hogy a skating-erő független vagy kismértékben függ, a sugártól, a kerületi sebességétől, de jelentősen függ például a kar geometriájától, a lemezanyag keménységétől, felületi minőségétől, a barázdaformától, a hullámosságtól és a tűalakjától. Mint a fentiekből látható, hogy például nedves lejátszáskor a skating-erő nagysága jelentősen lecsökkenthető, ezért ha nedves lejátszást használunk, ezt vegyük figyelembe (20…30%-la csökkenteni kell)! A skating-erőt megfelelő állandó ellenerővel kiegyenlíthetjük. Erre szolgál a karokon megtalálható „antiskating” szerkezet, amelyek egyszerűbb esetben rugós erő kiegyenlítők. Az ellenerőt a beállító csavaron lehet a tűerőnek megfelelően beállítani. Itt a skálán a tűerőt tüntetik fel. A rugós ellenerő beállításnak megvan az a hátránya, hogy a rúgóerő a befelé haladó karnál kismértékben növekszik. Ezért függesztett súlyt alkalmaznak, amely az állandó erőt adó gravitációs erőt használja ki. A beállítás itt többnyire a függesztett súllyal, vagy a karhoz rögzítés pontjának megváltoztatásával érhető el. Ebben az esetben a karon találhatóak a jelölések, amelyek szintén a tűerő függvényében használatosak. A függesztett súlyú megoldásnak is van hátránya és a rúgós megoldás is több-kevesebb remegést visz a karra. Ez ellen teljes biztonságot csak a mechanikai érintkezés nélküli megoldások adnak. Ezeknél rendszerint mágnest használnak. A mágnes használata természetesen lehet elektromágnes is és ekkor az állítás kényelmesen potenciométerrel, történhet.
A hangkar alakját hagyományosan három félére készíthetik. Az egyenes kar előnye a legrövidebb kitérített hosszból adódó kedvező dinamikai tulajdonság. A hajlított karok előnye a csereszabadossá kialakítható hangszedő tartó shell használata.
A karcsapágyazására rendszerint golyóscsapágyakat és késélcsapágyakat használnak. Általában megfigyelhető, hogy a vízszintes síkban fekvő csapágy tengelye nem áll a kar hossztengelyére merőlegesen. A tengely ilyen esetekben a hangszedő szimmetriatengelyére merőleges. Ezzel a kar függőleges rezgéseinél a barázda külső és belső felére egyenlő terhelés jut, így kisebb a tű kiugrásának veszélye.
A hagyományos karon kívül ritkaságszámba mennek a más megoldást alkalmazó hangkarok. Ezek ugyan kikerülik a hagyományos kar hiányosságait, de többnyire jelentkeznek a saját egyéb problémáik. Amit vagy az árukkal kell kompenzálni, vagy kezelésbeli nehézséget okoznak. A kvázitangenciális kar valójában egy hagyományos, tengely körül elforduló kar amely kiegészítő szerkezeteivel a vízszintes szöghibát annyira lecsökkenti mintha tangenciális kar lenne. A tangenciális karok legfőbb előnye az, hogy rövid kivitelben építhetők meg, és tehetetlenségük a hosszúságukkal négyzetes mértékben csökken. Ezért dinamikai tulajdonságaik jobbak és kisebb a lemezhullámosság miatti függőleges szöghiba változás is.
A kar kialakításától függetlenül a hangszedővel egybe építve egy rezonáns rendszer alakul ki. A most használatos karok és hangszedő párosítások rendszerint 5… 16Hz közötti rezonancia frekvenciájúak.

A hangkarokon végzett beállítások
A hangszedő beszerelésekor be kell állítani a helyes térszöget, és a helyes túlnyúlást. Ehhez rendszerint sablonokat adnak, vagy készítenek, amelyet a tányérra helyezve a kívánalmaknak megfelelően beállítható a hangszedő. Valamint be kell még állítani, hogy a hangszedő tűje lehetőleg derékszögben álljon a hangkarban a barázdákhoz képest. Ezt legegyszerűbben úgy lehet be állítani, hogy a tányérra egy tükröt helyezünk, majd a tűt ráhelyezve a tűnek és tükörképének pontosan egy vonalba kell esnie.
A tűerő beállítása úgy történik, hogy a beszerelt hangszedőt a karon található súllyal, vagy rúgós tűerő beállítóval először ki kell egyensúlyozni, mint egy mérleget. Természetesen a hangszedőről el kell távolítani a tűvédőt. Normál esetben ilyenkor a karnak a lemeztányérral párhuzamosnak kell lennie. Ez persze feltételezi, hogy a lemezjátszó vízszintbe van helyezve. Rúgós beállításnál előfordulhat, hogy a kiegyensúlyozott állapothoz a tűnek a lemez síkjába kell esnie. Ha tehát megtörtént a kiegyensúlyozás a súllyal, illetve a rúgó feszítővel a hangszedő adatlapján megadott értéket kell beállítani.
Az antiskating beállítását a tű nyomóerejének függvényében kell elvégezni. Az antiskating szerkezetekre ezért a tűnyomóerőt tüntetik fel. Vagy is mondjuk a skálán az 1,5-ös felirathoz akkor állítsuk ha a tű nyomóerejét is 1,5-re állítottuk mert a hangszedő leírása ezt írta elő. Az antiskating szerkezet lehet, rugós amikor is egy csavart állítva érhetjük el a kívánt hatást illetve függesztett súlyt alkalmazó, ahol vagy a súlyt kell állítani, vagy a felfüggesztést a karon. Ha a beállítást fülre akarjuk megvalósítani, vagy finomítani akkor tegyünk fel nagydinamikájú dob, vagy bőgőszóló részt, tartalmazó hanglemezt, és állítsuk be a leginkább zörgésmentes, tiszta hangot.

A kar-elektronika és egyéb hangkar segéd berendezések.
A hangkar elektronikájához véleményem szerint alapvetően a kar pozícióját érzékelő elektronikák kapcsolódnak. Bár a hangkarban szokás a hangszedő vezetékeit is vezetni ezt én inkább a hangszedőknél tárgyalom, mert elektromos kapcsolatban a hangszedővel van. A hangkar elektronikához tehát a különböző befutó jelzések és végálláskapcsolók tartoznak. A kar elektronikák meglehetősen ötletesek és egyszerűek szoktak lenni. Mindenképpen részesítsük előnybe az elektronikus úton megvalósított végállás kapcsolót és befutójelzőt a mechanikussal szemben. A mechanikus végállás kapcsolók a gyakorlatban olyan többlet erőt kívánnak meg a futóműtől, amelyet az csak nehézségek árán tud szolgáltatni, illetve ezek működése közben jelentős igénybe vételek érik a lejátszó tűt is. A hangkarok elektronikái alapvetően vagy optikai úton működnek, akár úgy hogy egy opto-kaput működtetnek, akár úgy, hogy az opto-kapú mi magunk vagyunk és a beépített fényforrás fényét csak akkor látjuk ha azt kimaszkolja a karral együtt mozgó maszk. Ezzel analógiában megegyező megoldás, amikor opto-kapu helyett hall elemet alkalmaznak mágnessel és végső soron szintén analógiában megegyező az induktív érzékelést használó megoldás is. A lejátszani kívánt lemez méretei miatt a tisztán átmérő érzékelése nem ad megbízható megoldást. Megbízható végálláskapcsoló működtetéséhez legokosabb a befelé haladó kar szögsebességének változását érzékelni.
A megfelelő minőségű hangkarok világában a kis nyomóerejű tű és szinte nullasúrlódású csapágyazás mellett az emberi beavatkozás durva. Ezért különböző kialakítású karlifteket szokás használni. Egyszerűbb esetben az emberi beavatkozást közvetlenül áttétellel alakítják át, más esetekben hidraulikus illetve pneumatikus átalakítót használnak. Így a kezelőgomb működtetésétől függetlenül de azzal összhangban lassan és pontosan süllyed alá, oldal irányú kilengésektől mentesen. A karliftet - igazán drága megoldásokban - motoros úton is automatizálták már.

A hangszedők (pick up-ok).
A hangszedők vagy ahogyan Romhányi a rímhányó nevezte őket a Frédi-Béni sorozatban a barázdabillegetőket, vagy a cserebogarakat, vagy ánglisul a pick-up-ök végzik a barázdákban tárolt információ kinyerését. Ezt kezdetekben közvetlenül hangrezgéssé alakították, ma már ez a módszer feledésbe merült. Egy – két megoldás született az elektromechanikus átalakítókon kívül, többek között az optikai elven működő lézeres barázda letapogatás. Ezek a megoldások meglehetősen drágák és – egyrészt az áruk miatt sem – nem terjedtek el, a mai napig sem. Úgy emlékszem, hogy volt olyan fejlesztés, amiben sík szkenneren, be szkennelt lemezeket azután digitalizálták. A mi témánk azonban az elektromechanikus hangszedő. Ezek a hangszedőket két alapvető csoportra oszthatjuk a passzív és az aktív hangszedőkre. Az aktív hangszedőkhöz tartoznak a fentebb említett opto, és félvezető hangszedők, valamint a kapacitív (elektrosztatikus) hangszedők. Ezeknél az érzékelés alapját a kitérés szolgáltatja. A passzív hangszedőknél lehet Piezó vagy induktív az érzékelés. A Piezó esetében lehet kristály vagy kerámia is de mindkét esetben a kitérés adja az érzékelés alapját. Az induktív esetében szintén két félét különböztethetünk meg a mágneses és a dinamikus hangszedőket ezeknél a sebesség a hang alapja.
A kristály hangszedő a legolcsóbb és legnagyobb kimeneti feszültségű hangszedő. A működéséhez azt a fizikai tényt használja fel, hogy kristályokban mechanikai deformálás hatására feszültség keletkezik. Ez a feszültség elvben torzítás mentesen arányos a mechanikai deformálással. Az, hogy a kristály hangszedők mégsem tökéletesek annak köszönhető, hogy a kristály lapokat megfelelően mereven kell befogni valamint a további mechanikai elemek is számos torzítást visznek a jelbe. A kristály hangszedők legfőbb hátránya azonban a nedvességgel szembeni nagyfokú érzékenységük, továbbá, hogy a mechanikai deformáció nagy erőt emészt fel, ezért meglehetősen nagy tűerővel kell a barázdába kényszeríteni, ami így nagy kárt okozhat a lemezbe ezért nagy lekerekítettségű tűt kell választani ami így viszont rossz letapogatást eredményez a magasabb frekvenciákon. A kristály hangszedők érzékenyek továbbá a hőmérsékletváltozásra is, 10^oC-os hőmérsékletemelkedés például már 25%-os feszültség csökkenést eredményez.
A mozgó mágneses (MM - Moving Magnet, magnetodinamikus) hangszedő a kristályhangszedőt követően a legelterjedtebb. Ennek legfőbb oka, hogy megbízható szerkezet, könnyű nagytömegben gyártani, a tűkopása esetén a tűtartóval minden segédeszköz nélkül egyszerűen cserélhető. Működése egyszerű a tű egy parányi állandó mágnest mozgat két álló helyzetű tekercs előtt. A tekercsek mágneskörében megváltozik az áthaladó mágneses erővonalak száma, amelynek hatására a tekercsben áram indukálódik. A kimenő feszültség nagysága nem a lemezen rögzített amplitudó abszolút értékétől függ, hanem a vágási sebesség értékétől, vagy is a frekvenciától és a kitéréstől is. Ezért ez a fajta hangszedő a sebesség érzékeny hangszedők csoportjába tartozik. Hátrányaiként elsősorban az emelhető ki, hogy a mozgatott tömeg meglehetősen nagy, az olyan hangszedőknél ahol a mágnest állóra építik és a mágneses térben helyeznek egy lágyvasat amely így olyan mintha a mágnes mozogna, ugyan akkor a súlya lényegesen kisebb. Viszont ez a megoldás egy lágyvasat is bevisz a mágnes körbe annak torzításaival együtt.
Erre a problémára kínál megoldást a mozgó tekercses (MC – Move Coil, dinamikus) hangszedő. Ebben az esetben a tekercsek a tűtartóra vannak tekercselve, vagy önhordó kivitelben, vagy kicsiny műanyag csévetestre. A legjobb minőségű hangszedők készíthetők ilyen módon. A mozgatott tömeg csökkentése érdekében a tekercsek csak néhány menetből állnak (25…45 közötti). Emiatt még a nagyon erős mágnesek ellenére is a kimeneti feszültség nagyon alacsony, ezért a jó jel-zaj viszony megtartása érdekében illesztő transzformátoron keresztül csatolják az erősítő bemenetére, illetve elő-előerősítőt kell alkalmazni. A felépítésből következően a tű nem cserélhető illetve a cseréhez vissza kell küldeni a hangszedőt a gyártóhoz.

Teszt lemez

A hangszedők kezelése, beállítása.
A hangszedők beszerelése leginkább a hangkarnál tárgyaltak szerint történhet. Az ott leírt beszerelést elvégezve, a megfelelő elektromos kábelezés után a hangszedők különösebb gondozást nem igényelnek a tű típusától függő időközönként, ellenőrizzük a tűállapotát és végezzük el a hangszedő beállításait és azok ellenőrzését ismét. (Figyelem! Sérült tűvel még a tesztlemezt se játsszuk le!) Jó szolgálatot tehetnek ilyenkor a különböző teszt és mérő lemezek, amelyekkel az ellenőrzések könnyen elvégezhetőek. Az ilyen lemezekhez adott tájékoztatók, leírások részletesen leírják mit és hogyan végezzünk. Régebben számos ilyen lemez volt forgalomba, manapság azonban az AnalogueProduct testLP-je javasolható. A szokásos beállító jelek mellett tartalmaz „rózsaszín” zajt is a hangszedők demagnetizálására.

A tű.
A hangszedő azon része, amely a lejátszás során a hanglemezzel érintkezik, a barázdában halad. A tűvel szemben az a követelmény támasztható, hogy haladjon pontosan a barázdában, jól kövesse azt, sem a barázdát ne rongálja. Mint már láttuk a barázda az oldalfalain és a barázdafenéken is tartalmaz információt, melyek nem teljesen egyenértékűek. A barázdafenék információk ugyan is a gyártás során sokkal jobban torzulnak. Emiatt tehát a tű alakját olyanra csiszolják, hogy a barázdafalra támaszkodjon. Mivel a legegyszerűbben félgömbfelület csiszolható, és ez az alak teljesíti azt a kitételt, hogy kevéssé koptassa a lemezt, ezért a tű hegyét félgömbfelületűre csiszolták. A félgömb vagy szférikus tű hegyének sugara 13 … 25µm volt mono lemezek esetén, míg sztereo mikrobarázdás lemezekhez 13…18µm-t használnak. A félgömb felület szilárdsági okok miatt néhány milliméteren keresztül egyre szélesedő kúpban folytatódik, a kúp alkotói közötti szög kb. 40…55^o. Ez a kúpos rész azután hengeressé válik, és ezt a hengert erősítik a tűtartó csövecskéhez. Ez a csövecske vezeti be a mozgást a hangszedő belsejébe. A tű hegyének alakját részletesen megvizsgálva azt látjuk, hogy a félgömbhegyű tű a letapogatás során, nem teljesen követi a barázdát alakjának köszönhetően, oldalirányú követési torzítást okoz. Ez a fajta torzítás a hangszedő kimenetén az alapfrekvencia páratlan számú többszöröseivel megegyező frekvenciájú jeleket kelt. A helyzetet tovább bonyolítja az úgynevezett barázdazáródás, ami akkor következik be, amikor a két barázda fal közeledik egymáshoz. Ez a jelenség nem ritka egy szinusz hullámon belül kétszer is elfordul akkor, amikor a szinusz hullám éppen a két csúcsérték között jár. Ekkor a tű kénytelen megemelkedni, ami vertikális modulációt jelent. Mivel a barázda záródás egy szinusz hullámon belül kétszer következik be, ezáltal a kiemelkedés frekvenciája az alaprezgés kétszerese lesz, vagy is páros számú harmonikusakat termel. A mélységírás során még egy úgynevezett nyomvonaltorzítás is előáll. Ez abból következik, hogy a tű hegye csak a barázda csúcspontján és völgypontján érintkezik a barázdával más pontok esetében nem a tű csúcsa, hanem valamely másik felületi pontjában érintkezik, ez hol kését jelent a jelhez képest, hol sietést, ami egy perióduson belül ismétlődik, vagy is páros és páratlan felharmonikusakat is kelt. Ezekre a torzításokra több megoldás is született. Ez egyik esetben a torzításokat megpróbálták már a lemez gyártásakor kiküszöbölni, úgy, hogy a torzított jelet felvételkor hozzá keverték az eredeti anyaghoz, így a lejátszás során kivonódik a lejátszott jelből és így a hangszedő kimenetén a két jel összege már a torzításoktól mentes lesz. Ennek a módszernek hátránya, hogy csak azzal a tűvel lejátszva ad jó eredményt, amelyet a felvételsorán is használtak. A másik megoldás az, hogy a tű geometriai alakját változtatják olyanná, amely a fentebbi problémákat csökkenti vagy megszünteti. Ezt eleinte a tűhegy sugarának csökkentésével kívánták orvosolni, de ez jelentősen csökkentette a tű élettartamát. Ezért kifejlesztették az elliptikus tűt vagy más néven a biradiális tűt. A forma úgy alakult ki, hogy a félgömbhegyű tűnek csak azon részeit alakították át, amelyek a torzítás csökkentésében valóban szerepet játszanak. A torzítás szempontjából lényegtelen méretek továbbra is nagyok maradtak, amely szilárdságilag kedvezőbb. Ennél a tűtípusnál nagyon oda kell figyelni a beszerelésnél, mert a jó hatásait csak akkor tudjuk kihasználni, ha megfelelően szerlejük fel a hangszedőt és az ellipszis főtengelye merőleges a barázda tengelyére. Az elliptikus tű szokásos adatai: R1 5..10µm az R2 17..22µm. Később jelentek meg a különleges metszésű tűk is, ezek áruk miatt azonban nem annyira ismertek, kifejlesztésük az elliptikus tű miatti barázdaterhelést hivatottak csökkenteni, valamint a quadrophon lemezek lejátszása igényelte a még magasabb rezgések lejátszhatóságát is. Így megjelentek a bielliptikus tűk, amelyek a barázdafalra több pontba fekszenek fel. Ezzel a módszerrel, a barázdák nagyfrekvenciás rezgései is lejátszhatóak és mivel jobb a súly eloszlásuk a felületen kevésbé károsítja a barázda falat, így a lemezek élettartama is megnő.
Mint látható a tűre és a barázdára hatalmas nyomás és súrlódási terhelés hárul, ha számszerűsíteni akarjuk akkor azt a Herz-féle feszültség egyenletekkel számíthatjuk ki. Egy átlagos tűre 3cN tűnyomó erőnél 7000kp/cm² barázdanyomás keletkezik. (Ez olyan mintha 7tonna nyomás lenne 1 cm²-en!). A tű nyomó erejének csökkentése természetesen csökkenti a nyomást és így a tű élettartamát is. Ezt a hatalmas terhelést kevés anyag bírja ki, úgy hogy a tűnek elfogadható élettartamot is garantáljon. A tűnek nem csak a nyomást kell elviselnie, hanem a súrlódással szemben is ellenállónak kell lennie, hiszen egy lemez kétszer 25 perces játékideje alatt több mint egy kilométer barázdát kell végig szántania. Ilyen anyag a zafír és a gyémánt. A zafírtű ára kb. tizede a gyémánténak és az élettartama is körülbelül ennek megfelelően tizedrésznyi. Az átlagos élettartam zafírtűnél 100 óra, míg gyémánttűnél 1000 óra. Mivel mindkét anyag meglehetősen rideg ezért fokozottan érzékenyek az ütésre, könnyen lepattanhat róla darab egy olyan esetben is, amikor elővigyázatlanul a lemezre vagy mellé ejtettük. Ilyen esetben rögtön vizsgáljuk meg a tűt és azonnal cseréljük ki, lemezt ne játszunk vele, mert mindamellett, hogy torz hangot kapunk az éles törési él átszabja a meghallgatott lemez barázdáit, maradandó károsodást okozva.

Talán a legjobb tűtisztító az Onzow.

A tű tisztítása.
A tű tisztítására finom szőrű ecsetet szokás használni, nagyon fontos, hogy az ecsetet mindig a lemez forgásának megfelelően hátulról előrefelé mozgassuk. Más mozgatásnál a tű befogása könnyedén tönkretehető. A tűhöz soha nem szabad ujjal, vagy kézzel nyúlni, a kézen megtalálható zsír miatt.
A tűnek ecsettel való tisztítása csak a „szénaboglya” eltakarítására megfelelő. A barázdából a tűre rakodott szennyeződéseket tűmosó folyadékkal vagy egy ötletes és a mosó folyadéknál is jobb megoldásnak számító ragacsos anyaggal érdemes eltávolítani. Ezt a ragacsos tűtisztítót az onzow néven illetik. A tisztítás vele igen egyszerű csak rá kell a karlifttel engedni a tűt majd felemelni, így a tű sérülésének a legkevesebb az esélye.

A helyes kábelezés.
A kábelezést kezdjük a hangkarból jövő és a hangszedőből kiinduló kábelekkel. Ezt a hangszedő felől az alábbi színek szerint köthetjük be: a bal csatorna melegpontja (+) színe a sárga vagy a fehér, a testpontja (-), a kék vagy a fekete. A jobb oldal melegpontja (+) piros, a hidegpontja (-) zöld. Általános jó tanács a hangszedőre semmi képen ne forrasszuk a vezetéket. A hangszedő vezetékei harang csatlakozókkal kapcsolódnak az előerősítő bemenetére, vagy az illesztő transzformátor bemenetére. A vezetékek többnyire csatornánként árnyékolással vannak ellátva. Ezt az árnyékolást az előerősítő földelő pontjához szokás kapcsolni. Ha az előerősítő földeléséhez kapcsolva a brummszint megemelkedik, az azt jelenti, hogy az előerősítő földelése nem megfelelő, nincs. Ez lehet attól, hogy az erősítő nem földelt csatlakozóba van bekötve, vagy a bekötés vezetéke szakadt, illetve – Magyarországon vagyunk – a fali csatlakozó, vagy is konnektor földelő vezetéke nincs bekötve, vagy az nem kapcsolódik a földeléshez. Ilyenkor használjuk földelésként a vízvezetéket, vagy a központi fűtés fém csövét. A hangszedő vezetékét megfelelően hajlékony és vékony huzalból szokás készíteni. A vékony árnyékolt huzalnál azonban könnyedén előfordulhat, hogy az árnyékolás túl közel kerül a hangfrekvenciás jelvezetékhez, amivel a vezeték önkapacitása megnövekszik. Ez söntöli a nagyfrekvenciás rezgéseket, ez a jelveszteség jó minőségű kábelek esetén, 20kHz-en nem szokta meghaladni az 1dB-es értéket. Egyes esetekben szükség lehet arra, hogy a vezetéket megfosszuk az árnyékolásától – a nagyfrekvenciás csillapítás elkerülésére esetleg. Ezt rendkívül óvatosan tegyük, illetve csak valóban indokolt esetben, mivel ilyenkor a vezeték parazita nagyfrekvenciás zavarokkal szemben védtelenné válik, illetve az alacsony frekvenciás hálózati brummra is. Általánosságban elmondható, hogy a hangszedő vezetékét a lehető legrövidebbre kell venni, és a lehető legtávolabb kell vezetni mindenféle más elektromos vezetéktől legfőképpen a hálózati vezetékektől. Ha még is szükséges a hálózati vezetékkel való keresztezés azt, távtartóval tartsuk minél messzebb, és derékszögű keresztezést valósítsunk meg. A parazita nagyfrekvenciás zavaroktól ferritgyűrűkkel és kondenzátorral védekezhetünk. Sajnos biztos recept nincs a zavarok, és brumm elkerülésére meg kell keresni az adott rendszer jó beállítását kísérleti úton, próbálkozásokkal. Esetleg még az is befolyásolhatja a dolgot, hogy a lemezjátszó hálózati kábele milyen irányban a konnektorba kapcsolva, esetenként a megfordítása okozhat változást.

A hanglemez tisztítása, helyes tárolása.
A helyes tárolás elvben akár vízszintesen akár függőlegesen is elképzelhető a lényeg, hogy a lemezt erőhatásoktól mentes körülmények között tartsuk. Ennek a követelményeknek leginkább a függőlegesen tartással lehet megfelelni, vízszintesen csak akkor, ha teljesen sima felületen 1 darab lemezt tárolunk, ha több lemezt helyezünk egymásra a címkék, a borítók ragasztása meggátolja a teljesen erőhatás mentes tárolást. Mivel a lemezek hőre lágyuló műanyagból készülnek és készültek, ezért a hőhatásokra különösen érzékenyek.
A hanglemezek legnagyobb ellensége a por. A por javarészt textíliák szöszeiből és apró homokszemekből áll. A homok azért különösen veszélyes, mert kvarc darabokat is tartalmaz, amelyek komoly kopást, sérülést képesek okoznak a tűnek. Rendes pormentes tárolás során is megfigyelhető, hogy lemezeink porosodnak. Ezt a port a sztatikus feltöltődésük okozza, a sztatikusan feltöltött lemezek, mint a mágnes vonzzák a port. A hanglemezek sztatikusan már a tasakbólvaló kivételsorán feltöltődhetnek, de a szárazlevegőnvaló lejátszás során a levegővel való súrlódás következtében is feltöltődnek. A tasakbólvaló kivételnél érdemes azt lassan, óvatosan kivenni. Lejátszás előtt összefüggő, pormentes helyen antisztatizálni – sokszor elég az erősítő tetejére helyezni, mert annak földelt háza a sztatikus töltéseket elvezeti. A lemezjátszó közelében ezért mindig megtalálható valamilyen antisztatikus hatású kefe. Erre legalkalmasabb a grafit, vagy más vezető réteggel ellátott szőrű kefe. Ezzel a lemez felületéről egy mozdulattal eltávolítható a töltés. Voltak ennek a megoldásnak a lemezjátszóra szerelhető kivitelei is, ezek menetközben is képesek voltak a töltések elvezetésére. A sztatikus töltötésre való hajlamot csökkenthetjük a levegő helyes páratartalmával, esetleg úgy is, hogy lejátszás közben a porvédő alá, a lemez mellé vizes szivacsot helyezünk így a lemezjátszó mikroklímáját nedvesebbé tesszük, ami nem kedvez a sztatikus feltöltődésnek.
A magam részéről zseniálisnak tartom az a megoldás amikor is maga a lemez tányér grafitból készül, egyrészt mert a vezetőképessége miatt folyamatosan elvezeti a lemezről a töltéseket, másrészt mert a grafit teljesen rezgés mentesen és a lehető legnagyobb felületen fogja meg a lemezt, így megakadályozza annak rezgését, illetve a tű rezgésének hatására létrejövő rezonanciákat kioltja. Éppen ebből a célból használatos a lemeznehezék is, ezt a lemez címkéjére helyezve viszonylag nagy súllyal fogja meg a lemezt, és oltja ki annak rezgéseit.
A lemezek tisztítására legjobban bevált módszer a fürdetés. A lemezek fürdetésére pormentes környezetet válasszunk – fürdőszoba – majd langyos vizes zsíroldó folyadékkal mossuk meg vattával óvatosan törölgetve a lemez belsejétől indulva kifelé. Ügyeljünk arra, hogy a címkét ne áztassuk el. Az oldószeres mosást kövesse desztillált vizes lemosás, figyelem az akkumulátorhoz használt ioncserélt víz nem desztillált, a száradása után a lemezre szárad a folyadékból hátramaradt vízben oldott anyag. Régebben volt egy eljárás amely vékony műanyag réteget képzett e lemez felületére, és amelybe így beleragadtak a por, és egyéb a lemezfelületét szennyező anyagok is. Ezt a fóliát azután egy mozdulattal el lehetett távolítani. Gondolom ma már kevesebb a jelentősége a dolognak ezért a gyártását megszüntették, már csak azért is mert előtérbe kerültek a lemez mosó berendezések. Ezek egy lemezjátszóhoz hasonló kiviteli formájú berendezések. A lemez tisztítása egyszerű velük, a lemeztányérra helyezett lemezt rögzítjük a tányéron majd a forgatás alkalmával felvisszük a lemez felületére az oldószeres mosó folyadékot. Ez többnyire alkohol és desztillált víz keveréke. A felvitel után a beépített vákuumelszívóval eltávolítják, a lemezt így már szárítani, sem kell.

Felhasznált irodalom:

[1] Degrell László:

Lemezjátszók és hanglemezek