La misión del brazo fonocaptor de un giradiscos es la de mantener la punta del cabezal de lectura en el surco del disco, sin que se produzca distorsión ni resonancia alguna.
Hace años apenas si se les daba importancia a este componente de las cadenas de alta fidelidad, sin
embargo en la actualidad está considerado como uno de los más importantes eslabones de la misma. Ello es debido a que aunque en un principio parece que la lectura de un disco no presenta ninguna dificultad, la realidad es muy distinta si se quieren obtener resultados óptimos, por lo que el brazo ha pasado a ser un elemento de elevada precisión.
El brazo fonocaptor posee un movimiento vertical y horizontal (Fig. 1), los cuales se realizan alrededor de un eje horizontal y vertical respectivamente, es decir el movimiento vertical se realiza en el eje horizontal y el horizontal en el eje vertical.
Dado que la fuerza que mueve el brazo ha de salir del apoyo y guía que representa el surco del disco para la aguja, el brazo debe reunir una serie de condiciones que enumeramos a continuación:
• Rozamiento mínimo de las articulaciones vertical y horizontal.
• Error de lectura mínimo.
• Empuje lateral nulo (.skating).
• Equilibrio vertical y horizontal.
• Forma adecuada del brazo.
• Máxima rigidez con una inercia mínima y, como consecuencia, una frecuencia de resonancia nula.
• Dispositivo de descenso y elevación suaves.
• Lloro por alabeo mínimo.
• Horizontalidad de la cápsula (longitudinal y transversal).
A continuación se tratarán cada una de estas exigencias que debe poseer todo brazo fonocaptor.
Rozamiento mínimo de las articulaciones
• Equilibrio vertical y horizontal.
• Forma adecuada del brazo.
• Máxima rigidez con una inercia mínima y, como consecuencia, una frecuencia de resonancia nula.
• Dispositivo de descenso y elevación suaves.
• Lloro por alabeo mínimo.
• Horizontalidad de la cápsula (longitudinal y transversal).
A continuación se tratarán cada una de estas exigencias que debe poseer todo brazo fonocaptor.
Rozamiento mínimo de las articulaciones
La suavidad de los movimientos de un brazo fonocaptor depende del conjunto de ejes y cojinetes que permiten obtener el movimiento en sentido vertical y horizontal. Como es de suponer, los rozamientos en estos puntos deben ser mínimos. Téngase en cuenta que los surcos de un disco son más o menos profundos y amplios en función de la dinámica de la grabación, por lo que la lectura será tanto más exacta cuanto más suaves sean las articulaciones vertical y horizontal del brazo fonocaptor, lo que le permitirá la máxima libertad de movimiento.
Como norma general diremos que los rozamientos medidos en el extremo del brazo no deben sobrepasar un 10 % de la fuerza de apoyo. En los mejores brazos el rozamiento en el punto más desfavorable está comprendido entre 0,01 y 0,1 pondios.
Existen varias soluciones par obtener un bajo rozamiento del brazo
fonocaptor, siendo los más utilizados los siguientes:
Apoyo directo de los ejes.- El apoyo directo de los ejes es el sistema más barato y robusto. Utilizado en equipos económicos, presenta rozamientos importantes y dificulta el reglaje, por lo que no es aconsejable su utilización si se quiere obtener una lectura correcta del disco.
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| Imagen cortesía de theanalogdept.com |
Cojinetes de bolas o agujas.- El apoyo mediante cojinetes de bolas o agujas (Fig. 2) da buenos resultados y su precio es económico. Como desventajas caben citar el hecho de que el juego depende de la precisión de los rodamientos y de que éstos deben ser rigurosamente seleccionados antes de su montaje para evitar riesgos de puntos duros. De todas formas, si los cojinetes son de buena calidad, este sistema de apoyo proporciona excelentes resultados, lo que, junto a su precio, hace que sea el sistema más empleado en los brazos fonocaptores actuales.
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| Imagen cortesía de tnt-audio.com |
Punzones.- El sistema de apoyo por punzón proporciona resultados similares a los de apoyo por cojinetes. Consiste en pequeñas piezas cónicas de metal extraduro, cuyo extremo pivota en un punto (Fig. 3), lo cual proporciona rozamientos muy pequeños.
Zafiros.- El sistema de apoyo mediante zafiros es semejante al de punzón, aunque de desarollo más reciente. Consiste en punzones troncocónicos que reposan sobre zafiros. Como particularidad debemos decir que el eje es telescópico. Los rozamientos que se producen en este sistema de apoyo son muy pequeños, el montaje fácil y el coste reducido.
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| Imagen cortesía de forum.audiogon.com |
Pivote central.- El sistema de apoyo mediante pivote central (Fig. 4) fue muy utilizado en los años 50, pero en la actualidad ha quedado anticuado. Aunque el rozamiento es muy pequeño, presenta la desventaja de producir distorsión en la lectura de discos estéreo, ya que la lectura de los canales es desigual debido a que presenta un ligero balanceo lateral de la cápsula. Mediante una amortiguación de sustancia viscosa como la silicona, algunos fabricantes han corregido satisfactoriamente dicho balanceo.
Cuchillas.- El apoyo mediante cuchillas (Fig. 5), aunque es un sistema de gran precisión y de fácil reglaje, ha dejado prácticamente de utilizarse debido a su fragilidad, aunque aún algunos fabricantes lo utilizan con éxito.
Falso pivote.- El apoyo por falso pivote consiste en un sistema de muelles entrecruzados, obteniéndose un rozamiento prácticamente nulo. Como desventaja cabe decir que esos mismos muelles pueden presentar problemas de resonancia.
Error de lectura
El error de lectura se debe a la diferencia existente entre el desplazamiento lateral de la cabeza grabadora del disco y el desplazamiento lateral del brazo fonocaptor de lectura del disco. Efectivamente, en la grabación de un disco éste se coloca en el plato de la talladora, el cual gira en el sentido de las agujas de un reloj (Fig. 6), y el estilete grabador se desplaza según un radio, manteniéndose el brazo siempre perfectamente tangente a la espira del surco. En la lectura de un disco, sin embargo, lo normal es que éste se desplace describiendo un arco (Fig. 7). Decimos normalmente ya que existen brazos de lectura tangenciales para la lectura del disco, aunque su precio es elevado ya que precisan de un servomotor y de un mecanismo de guiado del brazo.
En un brazo fonocaptor normal la aguja no describe pues un radio en su recorrido a través del disco, sino un arco de circunferencia cuyo centro se halla en un punto 0 exterior al plato giradiscos (Fig. 8). Como consecuencia, la perpendicularidad entre la tangente al surco y la tangente a la trayectoria de la aguja sólo tiene lugar en un punto. En todos los restantes existe un ángulo de error e que será tanto menor, para una posición dada del disco, cuanto mayor sea la longitud del brazo fonocaptor.
Desplazando el punto de apoyo O del brazo podemos hacer que el error e sea mayor en los surcos más exterior y más interior y nulo en el del centro, o bien que sea nulo en el surco más interior y vaya creciendo hacia el exterior.
El error de lectura e puede reducirse pues mediante tres métodos que a la vez pueden combinarse entre sí:
• Colocando adecuadamente el punto de apoyo 0.
• Aumentando la longitud del brazo, de forma que se acerque el arco trazado por él al radio del disco.
• Dando un ángulo de acodado al brazo.
La mejor combinación de soluciones es aquélla en la que los errores
(en valor absoluto) más pequeños corresponden a los surcos interiores,
ya que un mismo ángulo de error produce más distorsión cuanto
menor es el radio del surco (Figs. 9 y 10). Por todo ello el error de lectura máximo debe especificarse en grados por centímetro y no simplemente en centímetros, con lo cual se tendrá una idea fiel de la distorsión que produce.
La distorsión producida por el ángulo de error de lectura es directamente
proporcional a éste e inversamente proporcional al radio del punto considerado, y viene dada por la relación:
D = K e/r .
Empuje lateral (skating)
Hemos visto en el parágrafo anterior como una de las soluciones que se adoptan para reducir el error de lectura consiste en dar una curvatura al extremo del brazo. Ello es bueno para corregir dicho error, pero plantea otro problema que debe ser solucionado: el empuje
o skating.
Mientras el disco está siendo tocado, la fricción entre el surco del disco y la aguja produce una fuerza que tiende a llevar al brazo hacia el centro del disco.
El compensador anti-skating cancela esta fuerza. La fuerza anti-skating debería ser del mismo valor que la fuerza de seguimiento. Un ajuste incorrecto del compensador anti-skating causa distorsión en el sonido y un desgaste desigual en la aguja y el disco.
Veamos primero las causas de este empuje lateral: para ello comenzaremos
diciendo que la aguja ejerce, con el disco parado, una fuerza F de apoyo sobre el surco. Dicha fuerza puede descomponerse en dos componentes FD y Fi, que son las fuerzas de apoyo sobre el canal derecho e izquierdo del surco (Fig. 12). Al girar el disco se produce
una fuerza de rozamiento Fr que es directamente proporcional a la fuerza de apoyo F (Fig. 13). Esta fuerza de rozamiento Fr tiene como dirección la misma que la tangente al surco del disco en el punto de contacto de la aguja (Fig. 14). La fuerza de rozamiento Fr se descompone en dos fuerzas Fc (fuerza centrípeta o skating) y Fe. La fuerza Fc está en la dirección del radio y Fe en la dirección del punto de lectura-eje del brazo (véase nuevamente figura 14). La fuerza Fe se
Hemos visto en el parágrafo anterior como una de las soluciones que se adoptan para reducir el error de lectura consiste en dar una curvatura al extremo del brazo. Ello es bueno para corregir dicho error, pero plantea otro problema que debe ser solucionado: el empuje
o skating.
Mientras el disco está siendo tocado, la fricción entre el surco del disco y la aguja produce una fuerza que tiende a llevar al brazo hacia el centro del disco.
El compensador anti-skating cancela esta fuerza. La fuerza anti-skating debería ser del mismo valor que la fuerza de seguimiento. Un ajuste incorrecto del compensador anti-skating causa distorsión en el sonido y un desgaste desigual en la aguja y el disco.
Veamos primero las causas de este empuje lateral: para ello comenzaremos
diciendo que la aguja ejerce, con el disco parado, una fuerza F de apoyo sobre el surco. Dicha fuerza puede descomponerse en dos componentes FD y Fi, que son las fuerzas de apoyo sobre el canal derecho e izquierdo del surco (Fig. 12). Al girar el disco se produce
una fuerza de rozamiento Fr que es directamente proporcional a la fuerza de apoyo F (Fig. 13). Esta fuerza de rozamiento Fr tiene como dirección la misma que la tangente al surco del disco en el punto de contacto de la aguja (Fig. 14). La fuerza de rozamiento Fr se descompone en dos fuerzas Fc (fuerza centrípeta o skating) y Fe. La fuerza Fc está en la dirección del radio y Fe en la dirección del punto de lectura-eje del brazo (véase nuevamente figura 14). La fuerza Fe se
