С. Бронштейн.
Между радио и граммофоном в настоящее время происходит своеобразное соревнование. Еще недавно сам термин «граммофонная передача» заключал в себе для ценителя музыки нечто оскорбительное. С развитием радиовещания казалось, что граммофону вообще пришел конец. Однако, в действительности, все произошло несколько иначе. Граммофонная техника, борясь за право своего существования, настолько умело использовала радиотехнику, что область применения граммофонных пластинок и качество их воспроизведения поднялось за границей на небывалую высоту.
Основной причиной успеха является так называемая электрическая система записи звука на пластинку, благодаря чему была получена возможность записи как низких, так и высоких частот, и электрическое же воспроизведение на репродуктор.
Чтобы понять явления, происходящие при воспроизведении граммофонных пластинок, остановимся вкратце на способах их производства.
При старом «акустическом» методе необходим был длинный рупор, соединенный с записывающим механизмом. Звуковые волны, «собираемые» этим рупором, воздействовали на специальное приспособление, снабженное штифтом из очень твердого материала, например, сапфира, который выдавливал углубления на находящемся под ним восковом диске, вращающемся с определенной скоростью. После этого поверхность пластинки покрывается графитовой пылью, для того, чтобы сделать ее проводимой для тока. Опуская пластинку в гальваническую ванну, можно получить с воскового диска медный отпечаток, с которого в дальнейшем снимается любое количество копий. Материалом для копий служит специальная «граммофонная» масса из смеси различных смол с шеллаком.
Недостатки такого рода записи очевидны. Прежде всего, звуковая энергия, приводящая сапфировую иглу в колебательное движение, должна быть достаточно велика. Поэтому необходимо, чтобы источник звука находился рядом с рупором записывающего аппарата. Следовательно, невозможно, например, записать шум улицы и тому подобные звуки, не воспроизводимые перед рупором непосредственно. По этой же причине механическая запись исполнения оркестра и особенно отдельных инструментов может быть осуществлена лишь очень несовершенно.
Второй недостаток акустической записи заключается в том, что из-за сопротивления, которое испытывает игла при выдавливании бороздок на пластинке, происходит замедление, дающее при воспроизведении новые искажения.
Способ электрической записи открывает совершенно новые возможности развития граммофонных пластинок, при котором можно пользоваться опытом нормальной радиовещательной работы. При такой записи звуковые волны не должны непосредственно воздействовать на записывающую систему. Звуковые колебания посредством микрофона превращаются в электрические, которые, через обычный усилитель низкой частоты, усиливаются до любых пределов. При помощи мощной электромагнитной системы электрические колебания превращаются в механические, в точности соответствующие звуковым колебаниям. Они обладают уже достаточно большой силой, чтобы без искажений воздействовать на сапфир, выдавливающий на пластинке углубления, соответствующие звуковым колебаниям. На рис. 1 сквозь увеличительное стекло показан характер записи на граммофонной пластинке.
Подобно записи и передача в свою очередь может покоиться на двух совершенно различных принципах. И здесь существуют как механическая, так и электрическая воспроизводящие системы («адаптеры»). Первая применяется в обычных граммофонных аппаратах, последняя же применяется в громкоговорящих установках для передачи граммофонных пластинок и в тех случаях, когда требуется большая сила звука с сохранением особой чистоты передачи. Мы сейчас увидим, в чем заключаются преимущества этого последнего способа.
При механической передаче колебания иголки, скользящей по бороздкам пластинки, посредством рычага передаются на мембрану, которая непосредственно приводит в колебания слои воздуха. Игла и вся связанная с ней система встречают при этом процессе различные препятствия, влияющие на точность воспроизведения.
Можно указать несколько основных источников этих помех: первый из них обусловливается сопротивлением воздуха, которое встречает мембрана при своих колебаниях. Это сопротивление зависит от скорости мембраны, ее радиуса и частоты колебаний. Эта зависимость и вносит искажения в воспроизводимые звуки.
Прочие искажения возникают из-за наличия общей инерции массы воспроизводящего механизма и трения иглы мембраны о пластинку.
Кроме того при механической передаче мы имеем еще ряд других дефектов, как, например, неравномерность колебаний мембраны, наличие рупора со всеми присущими ему недостатками, скверную передачу низких частот и т. п.
Все эти недостатки устраняются при электрической передаче. В этом случае колебания мембраны превращаются непосредственно в колебания слоев воздуха, но при помощи специальной системы («адаптера») преобразуются в электрические колебания, которые подводятся к громкоговорителю через усилитель низкой частоты. Конечно, очень важно, чтобы адаптер был сконструирован наиболее рационально. Такие адаптеры могут быть построены по трем основным принципам.
Прежде всего в этой области могут быть применены адаптеры, построенные наподобие микрофона. Такой тип требует, однако, отдельного источника тока и кроме того получаемая от него энергия сравнительно ничтожна.
Гораздо лучшие результаты могут быть достигнуты с электромагнитными адаптерами. Среди них существуют различные конструкции, из которых остановимся на наиболее интересных.
Адаптер, предложенный Келлогом (рис. 2), работает по «перевернотому» принципу электромагнитного громкоговорителя. В постоянном магнитном поле находится приводимая в движение иглой колеблющаяся катушка, в которой при перемещениях возникают переменные электрические напряжения. Этот адаптер, ввиду наличия большого магнита, отличается значительным весом, что не совсем удобно.
Другой путь — это получение электрических колебаний посредством маленького железного якоря. Здесь катушки находятся на ножках электромагнита, в то время как якорь колеблется около его полюсов, подобно мембране обычного телефона.
Наибольшее распространение из этих конструкций получила показанная на рис. 3«а». Конструкция «с» (тот же рисунок) имеет перед первой некоторое преимущество, так как даже при больших амплитудах магнитный поток меняется пропорционально амплитудам колебаний иглы. Если же это условие не будет соблюдаться, могут легко возникнуть искажения.
При конструировании адаптера следует соблюдать следующие условия: прежде всего, для уменьшения инерции, масса якоря должна быть возможно меньшей. При этом могут возникнуть трудности при прикреплении иголки. Рис. 4 показывает устройство наилучшего современного адаптера Филипса, в котором в целях уменьшения веса якоря отсутствуют клеммы и гайки для иголки (заменены легким цилиндриком с зажимом).
Второе требование состоит в соблюдении надлежащего веса адаптера, так как вес оказывает большое влияние на передачу низких тонов. Если адаптер слишком легок, то может случиться, что при медленных колебаниях (низкий звук) он начинает колебаться самостоятельно, с другой стороны — применение слишком тяжелого адаптера плохо влияет на долговечность пластинок. Помочь в этом случае можно путем приделывания специальных рычагов (балансиров) .
Третий важный пункт, на который следует обратить особое внимание — это надлежащая «аммортизация» иглы и связанной с ней якорной системы. Амортизация может быть достигнута различными способами; большей частью она регулируется при помощи резиновых трубочек, удерживающих якорь между обоими полюсами магнита. В других случаях «амортизация» производится посредством пары пружинок. Рис. 4, 5 и 6 показывают конструкции различных адаптеров, в которых применены резина или пружинки. Наиболее совершенной является, как мы уже указывали, конструкция, приведенная на рис. 4.
Преимущества электрической передачи граммофонных пластинок заключаются, таким образом, в следующем: 1) воспроизведение без каких-либо искажений, свойственных обычной мембране; 2) возможность регулировать мощность в широких пределах (непосредственно в усилителе низкой частоты; 3) возможность выбора любого места для установки громкоговорителя; 4) значительно более совершенная передача всех частот, особенно низких тонов; 5) возможность применения тонких иголок, следовательно и малая изнашиваемость граммофонных пластинок.
Адаптер может быть присоединен к любому граммофону, вместо обычной мембраны, и включается в нормальный усилитель низкой частоты. Практически вполне достаточен двухламповый усилитель. Наиболее чисто работает, конечно, усилитель низкой частоты на сопротивлениях.
За последнее время за границей находят применение специальные граммофоны, полностью «электрифицированные», приводимые в движение, вместо пружины, электромотором. Благодаря этому отпадает необходимость в периодическом эаводе. Фотография такого граммофона, имеющегося в Московском радиоцентре НКПТ, изображена на рис. 7.
Электромотор вделан в основание граммофона, от которого отходит колено с укрепленным на оси диском для пластинок. Диск посредством резинового ремня соединен с коленом на оси мотора. Колено это конусообразной формы. Выдвигая и спуская его, мы тек самым изменяем соотношение окружностей и скорость вращения пластинки.
Кроме того у граммофона имеется еще специальный рычажок, который при переходе адаптера на середину пластинки (конец) автоматически надавливает на выключатель тока и останавливает мотор.
От редакции. Помимо публикуемых в этом номере конструкций адаптера, мы в одном из номеров «Радиофронт» дадим полное описание самодельного граммофона с адаптером, изготовление которого будет под силу каждому более или менее квалифицированному любителю.