Napisal/-a administrator2 » So Apr 09, 2011 3:37 pm
ESEJ O IZDELAVI DIY GRAMOFONA
Namen tega članka ni kako si lahko sami izdelate gramofon. Tukaj bo v grobem opisano, kako mi izdelamo naš najmanjši gramofon Stabi S in ročico Stogi S in kaj je pri tem pomembno. Iz tega mogoče lahko potegnete kakšne ideje in smernice za svoje DIY projekte.
Ta gramofon je v vrhu svojega razreda že kar precej let in ga imajo v lasti tudi številni avdio konstruktorji in novinarji. Za tiste, ki se smatrajo za vrhunske avdiofile in zamahnejo z roko- ah revije, pa tole: Navkljub vašemu znanju, ki ga delite s svojimi znanci in prijatelji ali res mislite da imate več izkušenj z množico aparatur kot pa tisti , ki se s tem ukvarjajo ljubiteljsko ali profesionalno in pišejo o tem. Če imate tako znanje se le pridružite piscem, vsaj na internetu, kjer vedno iščejo nove sodelavce. Če pa ne, pa vsaj z zadržkom ocenjujte svetovne aparature s svojim znanjem na vašem forumu. Vem, da je večini težko priti do vseh teh različnih aparatur.
Torej če lahko izpolnite te kriterije boste lahko naredili najboljši Gramofon na svetu:
- točno, stalno in enakomerno vrtenje plošče
- sam gramofon in ročica ne smeta proizvajati lastnega hrupa in vibracij
- na gramofon in ročico ne sme priti nobena vibracija iz okolice
- ležaj krožnika in odjemna doza preko ročice morata biti togo povezana
- ročica mora omogočati prosto gibanje igle le po točno določeni poti
Seveda je to nemogoče doseči. Sama igla lahko odčita iz brazd tudi signale velikosti reda par molekul. Veste pa, da če potrkate po zidu se bo zvok prenesel iz ene v drugo sobo. To pa pomeni, da je celotna težka stena zanihala v velikosti več kot nekaj molekul, čeprav ste le potrkali. Zato pride pri delih gramofona med seboj do različnih premikov, ki seveda zmanjšujejo točnost zapisa iz brazde.
Doseči morate to, da se igla premika po brazdi ob pomikanju le te, vse druge premike pa moramo zmanjšati proti ničli: zračnost in vibracije v ležaju krožnika, nihanja krožnika in gr. plošče, nosilca, ki nosi ležaj in ročico. Zračnosti in vibracije v ročici, vibriranje cevke, uteži, drugih delov. Motnje iz okolice tresejo dele gramofona in ročice. Pri tem pa morate dopustiti gibanje igle preko plošče in enakomerno vrtenje brazde. Vse te vibracije in premiki so prisotni v vseh materialih in se temu ne da izogniti. Vsa umetnost je v tem, da poskušamo te vplive čim bolj zmanjšati. Istočasno pa morate doseči, da se brazda plošče v vsakem danem trenutku premika enakomerno s točno določeno hitrostjo.
To vam pa onemogoča samo neenakomerno vrtenje vseh električnih motorjev, zaviranje v ležaju, tresenje v ležaju, netočna izdelava jermenic, osi ter seveda jermena in njegovo neenakomerno raztezanje.
Opis gramofona Stabi S in ročice Stogi S: odlikuje ga precizen jermenski pogon iz AC sinhronskega 24 polnega motorja na jermenico, ki je točno prilepljena na os ležaja krožnika. Ležaj krožnika je povezan s samo ročico preko masivnega nosilca.
Podporo plošči in enakomerno vrtenje daje kovinski krožnik, ki ima z zgornje strani podlogo, ki duši vibracije v plošči. S spodnje strani pa je še dodatni vložek iz penaste gume.
Vibracije nastanejo zaradi delovanja igle po principu akcije- reakcije. Igla ima lahko pospeške preko 1000 g.
Sama ročica je izdelana iz kovinskih sklopov , ki so zlepljeni skupaj, kar daje nosilcu igle togo dušeno konstrukcijo z ležajem z minimalnimi vibracijami in trenjem.
Kaj potrebujete:
Material,
Struženje,
Rezkanje,
vrtanje,
brušenje
poliranje
kaljenje
lepljenje
barvanje
eloksiranje
spajkanje
ročnost
občutek
Podrobno:
Gramofon:
1. Pogon je iz jermenice ( bobirana- boki so izbočeni, ker to bolje vodi jermen) motorja preko jermena na gnano jermenico osi pod krožnikom.
Motor:
Uporabljamo AC sinhronski motor 2W, katerega hitrost je sinhronizirana na napajalno frekvenco- v našem primeru 50Hz daje 250rpm. Philipsov specialni 24polni motor ima zelo miren tek z malo hrupa ter precizno izdelano osjo v tolerancah vrtenja 0.005 mm. To omogoča da se narejena motorna jermenica potem, ko je zalepljena na os vrti z ekscentričnostjo 0.01mm. Toda os rotorja je potrebno še dodatno podpreti za zmanjšanje hrupa.
Sam motor je 110V, 50Hz in napetost zbijemo na 110V z 4-5W uporom. Motor je konstruiran kot dvofazni, kar omogoča da z zamikom lahko določimo smer vrtenja. To dosežemo z vezavo 0.22 microF kondenzatorja. Seveda se bo motor bolj točno in z manj vibracijami vrtel, če mu dodamo zunanje napajanje, ki daje dva 110V fazno zamaknjena izhoda. S spreminjanjem frekvence spreminjamo hitrost.
Nekateri prisegajo na DC motorje, ki jih krmili napetost in točnost vrtenja se spreminja v odvisnosti od obremenitve, npr. dodate klamp in hitrost pade. Tega problem pri AC motorjih ni.
Pri tem motorju morate pogon izvesti tako, da pogon ne bo na obodu- motor bo imel premalo vrtilne moči. Pri nas je jermenica krožnika premer 170 mm in jermenica motorja cca 22-23 mm. Le ta pri nas krožnik podpira tam, kjer ga najbolj duši, s tem le ta čim manj vibrira.
Material za jermenico je črn »juvidur«. Lahko je aluminij, toda težko ga je zaščititi pred oksidacijo. Če ga eloksirate boste izgubili zunanjo dimenzijo in še bolj pomembno točnost luknje , kjer se zalepi os motorja. Pri nas je luknja za os kalibrirana a ker uporabljamo plastiko moramo paziti na obdelovalne temperature, ker se z večanjem temperature luknja poveča.
Stružena jermenica je preračunana na razmerje glavne jermenice:
250: 33.333= 7.5
Žal točne obrate lahko določite šele potem, ko imate celotni pogon narejen, mazan ležaj z jermenico ter jermen. Določiti morate koliko bo jermen napet, ker to bo tudi vplivalo na točnost hitrosti. Če imate elektronsko regulacijo potem to ni problem.
Pri nas motorju zalepimo jermenico z lepilom Loctite- iz tabel lahko najdete katero. Paziti morate, da lepilo ne steče v ležaj motorja. Če uporabite pritrdilni vijak s strani, bo jermenico potegnilo na strani, kar bo vplivalo nihanje hitrosti.
Pri spodnjem ležaju motorja os rotorja dodatno podpremo- drsni pokrovček napolnimo z mastjo in ga zalepimo s spodnje strani. Seveda mora biti višina ravno prava- ne prenizko, ker nismo nič dosegli in ne previsoko, ker bo os rotorja pritiskala preveč navzgor in se bo hrup povečal.
Motor ob vrtenju oddaja toploto in hrup. Zato motorju dodate ohišje, ki umiri motor in odvaja toploto. Toda če umirite motor, še ne pomeni, da se rotor ne trese vertikalno- zato tista dodatna podpora pod motor.
Pri Stabi S gramofonu smo uporabili medenino za ohišje motorja, ki dobro duši tresljaje in ima maso cca 8kg/dm3. Če želite da se motor ne bo pregreval imate dve možnost- veliko materiala,ki bo odvajal toploto ali pa omogočite pretok zraka, oziroma oboje, kot je to v našem primeru.
V stolp motorja je vgrajen motor, stikalo ter upor( za zmanjšanje napetosti, ki se kar precej greje) ter kondenzator za kontrol o smeri vrtenja. Na stikalo dajte »kondenzatorček«, ki bo blokiral motnje ob vklopu ( 0.01 micro, 450V) ter dodajte seveda priključni kabel. Za povezavo v notranjosti uporabite »luster sponke« ter ne pozabite na ozemljitev.
Motorni stolp je konstruiran da stoji samostojno. Tako se čim manj motenj prenese na krožnik in ročico..
Motorni stolp ima nogice, ki onemogočajo drsenje stolpa proti glavni jermenici zaradi napetosti jermena in zmanjšajo prenos vibracij na podlago. Toda če bodo te premehke se bo vrtilni moment iz motorja na krožnik zmanjšal. Enako velja, če boste izbrali predolg in premehek jermen.
45rpm dosežemo z dodatnim obročkom, ki se natakne na jermenico motorja in poveča premer. Seveda mora to biti lahko snemljivo in istočasno ne sme drseti. Elektronika seveda ta problem odpravlja. Lažje je to narediti za DC kot AC motor in zato so med drugim tudi DC motorji bolj popularni.
Sam jermen- ne »šparajte« pri kvaliteti- večina jermenov je narejena slabo in niso točni. Ni problem v točnem vrtenju ampak v tem, kako vplivajo na zavijanje in podrhtavanje vrtenja krožnika ( W&F). Pa niti ne govorim o merljivem delu , temveč slušnem. Namreč naši jermeni ( uvoz iz tujine) so narejeni iz dokaj trde gume in so brušeni v debelino pod 0.01mm, kar pomeni, da se jermen ves čas enakomerno razteguje.
Ležaj z jermenico:
Mora omogočati vrtenje z čim manj hrupa, vibracij in zračnosti. To dosežemo z izbiro materialov in izvedbo.
Kot drsni element pri nas uporabljamo »tekstolit«, ki je uvožen. Pri nas se ne dobit tako finega. Ena od prednosti je »kosmatost« površine, ki drži olje med steno ležaja in osjo. Ima dobre drsne lastnosti, dobro dušenje vibracij- kar žal ni lastnost večine kovinskih. Teflon je za nas premehak. Slabost je »zoprna strojna obdelava« ter težja lepljivost. V struženi in ponikljani nosilec ležaja iz jekla vlepimo dva obročka- zgornji nosilni in spodnji vodilni. Nato s kalibrom naredimo točno izvrtino na zračnost 0.005- 0.008 mm. Potem pa se zalepi še dno, ki mora prenesti vsaj 10-15 kg mase. Nato še vtisnemo v dno stožčasto luknjo , ki potem vodi os. Tako je os vodena zgoraj z obročkom, spodaj pa se konica opira na dno ležaja. Sami obročki imajo še majhno luknjico, ki omogoča odzračevanje zraka, ko se vstavlja os v ležaj, ki že vsebuje olje. Uporabljamo dokaj gosto motorno olje 15W 40. s tem dosežemo potrebno togost ležaja.
Maso krožnika nosi konica osi, stranske sile in zračnost pa kontrolira obroček. Os je iz določenega ogljikovega jekla, ki ima bolj fino zrnato strukturo kot nerjaveča jekla. Zato tudi najboljši noži, ki jih imajo kuharski mojstri v vodi rjavijo, ker so iz ogljikovih jekel.
Os je stružena na 12 mm ( premer osi za natik plošč je 7.12 mm), pravilno toplotno in trdnostno obdelana, brušena na mero ( tolerance so v nekaj tisočinkah mm) nato pa lepane in polirane z diamantno pasto in lesom. Nato nanjo zalepimo aluminijasto jermenico premera 170mm.
Če želite da bo jermenica točna pazite da se po strojnih obdelavah ali po eloksiranju ne bo skrivila. Pri nas aluminiju prehodno toplotno sprostimo notranje napetosti. Samo struženje mora potekati v enem kosu- brez prepenjanja izdelka. Rabite strugarja, ki ve kaj dela.
Namreč le tako boste obdržali točnost vrtenja in najmanj možno opletanja jermenice na osi. Seveda , če jo boste točno montirali na os. Pri nas imamo pripravo, ki drži os in jermenico v določeni poziciji, ki jo nato zalepimo.
Opletanje in tavanje zunanjega robu jermenice v ležaju je pod 0.02 mm.
2.Krožnik:
Izdelamo ga iz valjane aluminijaste pločevine debeline 20mm in velikosti 2x1m. Ta se razreže z vodnim curkom na kroge cca 320mm premera.
Nato pride struženje- zopet brez prepenjanja. Z zgornje strani morate imeti pogreznitev , ker ima veliko plošč odebeljen srednji del, kjer je nalepka. Npr. vsaj 0.7-1mm. Pazite tudi, da plošča ne bo nalegala na zunanjem odebeljenem delu. Le tako boste dosegli, da bo plošča podprta pod brazdami. S spodnje strani naredimo utor, kamor vstavimo trak iz penaste gume , ki dodatno duši sam krožnik. Po barvanju- ki je poglavje zase, se nalepi mat.
Če se igrate z različnimi podlogami-mati, upoštevajte, da bo podloga dajala boljše slušne rezultate, če je zalepljena- vsaj v večini primerov. Drugo je seveda debel bolj tog in trd mat. Mi uporabljamo posebno ne vulkanizirano gumirano platno, ki ga zlepimo v dva sloja in prirežemo s posebno pripravo in Olfa nožem.
3.Subšasija:
Je nosilec, ki togo povezuje ležaj krožnika in del, kjer je ročica pritrjena. Če pogledate klasični gramofon imate npr. 400x350mm ploščo, debelo 20-30 mm, na katero sta pritrjena ležaj in ročica. Ko na to potrkate dobro zveni- kar pomeni, da se nosilec zvija in en konec gre dol, drugi gor in razdalje med ploščo in iglo se spreminjajo, kar pomeni, da igla ne more odčitati točno tistega, kar je v brazdi.
Pri Stabi S gramofonu to povezuje polna medeninasta ( Ms) palica premera 50mm in dolžine približno 300 mm. Potrkajte po takem kolu in boste vedeli o čem govorim.
Če dobro pritrdite ohišje ležaja in bazo ročice na subšasijo potem bo to gotovo dobro. Toda to je vidni del gramofona in je lepo, če je lepo tudi zaključen.
Pri nas Ms po struženju obdelamo na lepo mat površino v stružnici z mrežico in jo nato lakiramo, žgemo v peči in poliramo. V fazi pred lakiranja je Ms tako občutljiv na praske, da smo morali poiskati poseben papir, ki ni ranil površine.
Da je subšasija bolj dušena kot sam «kol« je na koncu privijačen še en krajši del medenine in dobimo subšasijo v obliki črke T. To ji daje stabilnost in še večje notranje dušenje. Trije gumijasti obroči ( O ringi) pa vso maso dodatno izolirajo od okolice in motorja.
Če se celotni gramofon premika istočasno z ročico potem ni občutljiv na okolico. Problem je, da se lahko del ročice- npr., cev z iglo) premakne samostojno in to vpliva na zvok ali celo preskok igle.
Toda, če je ročica primerno dušena( npr. Stogi S) se to ne zgodi. Npr. Stabi S & Stogi S je postavljen v Šk. Loki v 1. nadstropju 500 let stare hiše in ko hodiš tla donijo in nihajo. Toda sam gramofon igra brez težav, tudi če skočiš!
V T nosilec vgradimo ohišje ležaja ter nosilec ročice, ki omogoča nastavljanje VTA-ja. Za montažo drugih ročic imamo izdelane okrogle medeninaste plošče debeline 10mm, ki imajo primerne izreze, npr. za SME, Graham, Ikeda, Ortofon,… in se pritrdijo na nosilec ročice z dvema imbus vgreznjenima vijakoma. Zavrtitev nosilca ročice omogoča različno razdaljo potrebno za montažo različnih ročic.
Ostalo: gramofon ne potrebuje neke posebne podlage, toda potrebno ga je montirati na togo dobro izolirano stensko polico ali stojalo. Seveda nato še nalepimo znak, dodamo serijsko številko, gramofon stestiramo, dodamo pokrov( poliranje pleksija), navodila ter olje za ležaj in pribor, imbus ključe. Nato se vse zapakiramo v izrezano peno in dvojno kartonsko škatlo. Taka embalaža ( z nepoškodovanimi deli gramofona) prenese tudi padec z dveh metrov na betonska tla.
Ročica:
zanjo velja, da mora biti čim lažja, čim bolj toga ter da se premika s čim manj trenja in da nima ležaj zračnosti. Najcenejša izvedba je z eno točkovnim ležajem, oziroma masa obešena na konico- unipivot ležaj. Težišče ročice z glavo in utežmi morate zaradi stabilnosti spraviti malce pod vertikalno vrtišče ročice.
Večina delov pri nas je izdelana iz aluminija in medenine, ter lepljeno skupaj z Loctite ali Kemis lepili.
1.Nosilec odjemne doze:
Je narejen iz enega kosa aluminija (dolepljen je okrogli vložek, ki gre v cevko in na katerega tudi priključimo maso na vstavljen kos jekla- sam eloksal pač ne prevaja ), ki je stružen, rezkan, vrtan in ročno obdelan, eloksiran, ter preko vložka vlepljen v postruženo cevko premera 12mm z 1mm debelo steno.
2.Ležaj ročice:
jeklena konica- kaljena in brušena , polirana na radij 0.1 mm ( kot 60° stopinj) je vstavljen v nosilec iz medenine, ki je že barvan. Na vrhu se zalepi nosilec cevke iz aluminija. Celotni lepljeni sklop cevke barvamo v celoti ročno in žgemo pri 140° stopinjah C. Prašno barvanje se ne obnese pri zahtevno oblikovanih delih, ker pride na robovih do predebelih nanosov ali pa je nekje premalo.
Nosilec ročice je iz aluminija ki nosi os ročice. Ta je obdelana, ter kaljena. Z zgornje strani je stožčasta luknja s kotom 120°. Najbolj gladko površino dna dosežemo tako, da vtisnemo v dno luknje drsno površino s posebej prirejeno polirano konico radija 0.2mm.
Na os je zalepljen rezervoar, ki bo vseboval dušilno silikonsko olje, ki se ga natoči do oznake ob montaži.
Zraven seveda sodi še nosilec uteži iz Ms, ki morajo biti ekscentrične ker s tem lahko reguliramo nagib oz. azimuth igle. V nosilec cevke je vlepljen jekleni nosilec, na katerega nataknemo uteži. V večini primerov uporabljamo imbus običajne ali navojne zatiče.
3.Lift ročice je vgrajen v posebej izdelan nosilec iz aluminija, ki nosi tudi paličice, kjer ročica počiva, ko le ta ne igra. Tega je potrebno kupiti.
4.Bias:
(zaradi kota pod katerim je montirana odj. doza v ročici nastane sila, ki vleče ročico proti sredini plošče. Zato to silo poskušamo izničiti z proti silo- antiskating ali bias)
Bias je z utežjo preko laksa in sile delujejo na višini ležajne osi, tako da sila biasa ne zvrača ročice oz spreminja azimuth.
Osebno priporočam manjšo kot večjo silo. In če se vam zdi, da vam zvok vleče na stran temu ni vzrok bias ampak kaj drugega: od prevelikega trenja ali zračnosti v ležaju, do slabe igle, aparatur, akustike sobe,….pokvarjen zvočnik.
5.Kabel:
Dobre žice so zelo pomembne. Ker pa verjamem tudi v čim manj spojev jih je pri nas najmanj. Namreč mimo ležaja morate speljati tanke gibljive žičke. Večina proizvajalcev ima v cevki ročice tanke cevke, ki jih potem v dnu ročice prispajkajo na debelejše kable.
Pri nas uporabljamo tanke žičke vse skozi, od glave do gramofonskega vhoda.
Štiri žice plus peta kot masa so zvite v kito. Ta gre potem v plastično cevko, ki gre v kovinski oklep in nato še v plastično mrežico. Paziti morate da ne bodo tanke žice prekratke. Namreč ko potegnete narejen kabel se bo stegnil in se znotraj žičke lahko strgajo. Približno 40cm samih žičk gleda ven iz oklepa. Te boste vstavili skozi cevko ročice do nosilca glave. Nato prispajkajte še pine. Podrobneje je to opisano na FAQ na naših web straneh. Pri nas v cevko ročice vstavimo žičke v tanko plastično cevko. S tem dosežemo dodaten zrak okrog žic ter dušilne pena ( na tanke trakove narezana pena) v cevki ne stiska žičk. Na vrhu ročice žičke naredijo lok in s tem je sila za premikanje ročice lahko zelo majhna. Čeprav je ta del neoklopljen, ne bodo žičke sprejemale nobenih motenj, ker so zvite med seboj.
Na drugem koncu prispajkajte konektorje . Pazite na kratke spoje ter upoštevajte da morate ročico ozemljiti.
Pri Stogi S je ozemljitev zvezdna. Od nosilca glave gre žička do začetka oklepa pri ročici. Zunanja žica, ki gre z vilico na GND gr. vhoda pride po zunanji strani do začetka oklepa.
Za pritrditev glave se uporabljajo vijaki M 2.5.
Na koncu ročico testiramo ( merjenje kablov in trenja) ter zapakiramo z priborom( protraktor za tangencialno geometrijo, protraktor za montažo gobice, vijaki in matice M 2.5 - nemagnetni, imbus ključki, silikonsko olje) v penasto embalaži in kartonsko potiskano škatlo.
Zaključek:Izdelki so enostavni, hudič je v podrobnostih ter kako se le teh zavedati in kako jih na koncu zadovoljivo rešiti.
Franc Kuzma, April 2011.
PS: na koncu se le potrudite in uporabite dobro iglo, phono vhod ter vse skupaj dobro nastavite- pa se ne boste več ukvarjali z raznimi biti in semplingi.
FK2
