sábado, 23 de abril de 2016

O Som em alta fidelidade - Parte 5

O Toca Discos, e seus ajustes.


Na parte anterior, falei sobre o disco de vinil e alguma base sobre o toca discos.

Agora vamos nos aprofundar um pouco mais sobre o funcionamento do mesmo e os ajustes necessários para que possa funcionar corretamente e entregar um som realmente nos padrões Hi Fi.

O toca discos é um elemento eletro-mecânico de grande precisão e a perfeita harmonia entre a escolha de seus componentes  e  ajustes é de extrema importância para que se possa conseguir o máximo de performance na conversão dos sinais gravados nos sulcos do disco de vinil para os sinais elétricos entregues a amplificação. 



Music Hall MMF 2.2 Belt Drive




Os ajustes de seus componentes são delicados e dependem de ferramentas e instrumentos para se conseguir o melhor resultado. Um toca discos desajustado, além de seu som não soar muito bem, também compromete a vida útil do disco de vinil e também da agulha.

Dentre dos diversos tipos de toca discos, somente falaremos dos tipos de braço pivotantes e funcionamento manual, que são os mais utilizados na reprodução de som Hi Fi. Outros dois tipos que não trataremos de alguns detalhes, também muito comuns, são:


1) Toca discos automáticos

Tem mecanismos complicados de difícil ajustes e manutenção, com muitos componentes, e muitos componentes são muitas chances de problemas.

Estes mecanismos necessitam aplicar forças extras ao conjunto do braço e estas forças interferem no percurso da agulha no disco de vinil. Se estes mecanismos falham, qualquer ajuste aplicado ao toca discos poderá ser drasticamente alterado, além do risco de danificar o disco, cápsula e agulha. Evite este tipo de toca disco.




Toca discos automático

2) Toca discos de braço tangencial ou linerar

São toca discos com braço de tração tangencial destinados a reduzir a distorção no ângulo que a agulha  acompanha os sulcos do disco. Eles são eficazes até certo ponto, mas problemas com seu mecanismo são comuns e também aplicam forças extras a cápsula e agulha, devido a sua necessidade de motores e molas no controle do braço.




Toca discos de braço tangencial (linear)




As partes que compõe um toca discos com braço pivotante



A figura abaixo mostra, de uma forma geral, os principais componentes de um toca discos manual de braço pivotante. 




Os componentes do toca discos manual



A) O Prato onde o disco de vinil fica apoiado e é tracionado pelo motor e seu sistema de tração.

B) Borracha, berço, esteira.  Feito de borracha, feltro ou outro material macio anti-estático, cuja função é manter o disco de vinil apoiado no prato sem permitir deslizamento e também ajudar a isolar as vibrações provenientes do conjunto prato e motor.

C) Contrapeso. Permite o ajuste do peso que a cápsula aplica ao disco ou tracking force.

D) Anti Skate. Mecanismo que aplica uma força horizontal à cápsula de forma a compensar a força que a agulha aplica na parte interna do sulco (força centrípeta), devido ao movimento giratório do disco. Pode ser constituído de mola ou com contrapesos, este último de maior precisão.

E) Mecanismo de levantamento do braço (Cueing). Permite, de uma forma suave, levantar ou abaixar o braço em direção ao disco.

F) Suporte de apoio e travamento do braço.

G) Braço (Tonearm). Alguns são retos outros são em cuva "S". A construção e materiais do mesmo determinam, em grande parte, a qualidade e estabilidade da conversão do sinal mecânico no disco para o sinal elétrico entregue ao amplificador. 

H) Luz estroboscópica. Pisca a um intervalo preciso e não perceptível ao olho humano. Serve para, em conjunto com as ranhuras feitas no prato, ajudar a determinar e/ou ajustar a velocidade de rotação correta do prato.

I) Head Shell. Cabeçote de montagem da cápsula que permite acopla-la ao braço. Nela são efetuados alguns ajustes de posicionamento da cápsula.

J) Ajuste de Passo (Pitch). Permite modificar ou ajustar a velocidade fina de rotação do prato.

K) Seletor de velocidade. Permite trocar alternar a velocidade de rotação do prato entre 45 e 33 1/3 RPM (rotações por minuto).

L) Base. Base de montagem e sustentação dos componentes.

M) Pino central. Centraliza o disco de vinil no prato.


Na figura, por motivos óbvios, não estão representados os motores e mecanismo de tração.




Toca discos de correia versus toca discos direct drive.


Ambos possuem prós e contras e a sua escolha vai depender da aplicação a qual o toca disco se destina.

Estes são os dois tipos básicos de motorização e tracionamento para o movimento giratório do prato. Ainda existe os de polia, mas por serem somente utilizados em equipamentos de baixa qualidade, não serão tratados aqui.



Tracionamento Direct Drive

No direct drive  o eixo do motor é conectado diretamente ao prato, sendo que o motor roda em baixa velocidade e na maioria das vezes a mesma do prato. Estes motores tem muito torque, o que promove uma melhor aceleração do prato e também minimiza as variações de velocidade causadas pelo atrito da agulha com o disco. Também permite que possamos parar o prato e gira-lo manualmente no sentido contrário, sendo esta características importantes para os DJs e não tem nenhuma vantagem para o som Hi Fi.

Por ter o eixo do motor conectado diretamente ao prato, não existe nenhum amortecimento mecânico no acoplamento e os ruídos mecânicos gerados pelo motor são facilmente transmitidos ao resto do conjunto na forma de um som de muito baixa frequência e constante, que pode aparecer no áudio final. Este ruído é chamado de Rumble. 

Mesmo que este ruído seja de uma frequência abaixo do limiar de sensibilidade do ouvido, dependendo da resposta de frequência do resto do cadeia de reprodução do áudio, este ruído pode saturar os estágios de amplificação, promovendo distorções, e também afetar os alto falantes de graves (woofers e sub-woofers) que ficarão com excursões sub-sônicas danosas em seus cones.

Se você estiver ouvindo um disco de vinil e os cones de seus auto falantes de graves ficarem se movimentando excessivamente, mesmo em passagens de silêncio, o problema provavelmente estará no rumble gerado pelo mecanismo de seu toca discos. Alguns sistemas de amplificação possuem circuitos de filtros passa-alta destinados a minimizar estes efeitos, muitos tem uma chave no painel que permite ligar ou desligar este filtro.


Tracionamento por Correia

No tracionamento por correia, o motor é montado em amortecedores, isolando-o mecanicamente da base do toca disco ou mesmo montados separadamente, no caso dos toca discos Hi End. A força giratória gerada pelo motor é transmitida ao prado através de uma correia de borracha ou silicone muito flexível o que ajuda a isolar qualquer ruido mecânico gerado pelo motor, não permitindo que estes chegue ao prato.

Sua vantagem, óbvia, é o menor índice de rumble transmitido à cadeia de audição. Este é o principal fator de escolha deste tipo de motorização e tracionamento para os toca discos de alta qualidade Hi End.

As desvantagens do toca discos de tração por correia vem do baixo torque dos motores e a impossibilidade de se parar o prato e inverter a rotação manualmente, portanto não é indicado para uso em mesas de  DJ.



Ruídos mecânicos

Falamos acima  sobre o rumble, ruido produzido pela transmissão do movimento do motor ao prato. Existem também outros malefícios que tem relação com o sistema de tracionamento, estes são o Wow & flutter, que tem como fonte as variações de velocidade e a modulação desta variação introduzida na movimentação do prato. Os circuitos de controle de velocidade dos motores direct drive e dos motores para tração por correia têm grande influência nestas variações, que são mínimas nos toca discos de alta qualidade.

O toca discos converte a ação mecânica da agulha no sulco do disco em sinal elétrico para ser amplificado, portanto qualquer vibração mecânica, gerada ou não no próprio toca disco, pode ser convertida em sinal elétrico indesejável na audição Hi Fi. 

As vibrações geradas pelo próprio som amplificado promove vibrações na mesa ou rack onde está instalado o toca discos e será transmitida para a sua base, para seu prato e consequentemente para a agulha. Dependendo da intensidade e frequência desta vibração um efeito de realimentação poderá ocorrer na forma de um forte estrondo na faixa das frequências graves.

Para minimizar este efeito, as bases dos toca discos devem possuir muita massa (peso) e também devem estar apoiadas sobre pés amortecedores. O conjunto também deve estar montado longe das caixas acústicas e seus alto falantes de graves.


Ruídos elétricos

O sinal elétrico gerado pela cápsula é extremamente tênue, na faixa de 5mv (milésimos de volts) e por isso devem ser amplificados.

Por trabalhar com sinais de muito baixa intensidade, todo o sistema está sujeito a interferências elétricas, provenientes de seus circuitos, de dispositivos elétricos externos e da própria rede elétrica.

O ruido gerado pela rede elétrica é chamado de Hum. Este ruído é gerado em qualquer rede elétrica e é caracterizado por um som constante de baixa frequência, (60hz) em nosso território, e normalmente esta relacionado ao mau aterramento do sistema de som e toca discos ou a má blindagem dos cabos e circuitos por onde passa o sinal elétrico nos estágios iniciais da cadeia auditiva. 

Os fios que saem da cápsula passam por dentro do braço, que se for metálico e estiver devidamente aterrado, promove a blindagem necessária contra interferências externas. Caso o braço seja de material não metálico, estes fios devem ser providos de uma blindagem extra. 

Todas as partes metálicas do toca discos deve estar aterradas, e normalmente há junto ao seu cabo de saída do sinal elétrico, um fio de aterramento destinado a esta função, este fio deve ser conectado ao terminal correspondente na entrada do pré de phono ou amplificador integrado.



Os ajustes

Aqui chegamos em um assunto delicado na questão utilização e performance do toca discos.

São normalmente fáceis de serem efetuados, porém, é necessário destreza e paciência para se conseguir bons resultados e também não correr o risco de danificar o mecanismo e, mais comumente a agulha. Antes de começar qualquer ajuste, tenha em mão as informações necessárias providas pelos fabricantes, assim como as ferramentas necessárias para o ajuste. Nem todos os ajustes são possíveis em todos os toca discos e o manual do fabricante deve ser consultado.


Ajuste da velocidade de rotação do prato.

Permite ajustar finamente a velocidade de rotação do prato. Alguns toca discos, mesmo de qualidade, não possuem este ajuste pois seus circuitos controlam a velocidade eletronicamente, não necessitando de qualquer ajuste. Mesmo estes toca discos normalmente possuem indicadores estroboscópicos que permitem a aferição da velocidade de rotação e controle fino da velocidade.

Este mecanismo de aferição é composto por ranhuras gravadas no prato e uma luz estroboscópica que  ilumina estas ranhuras. Na velocidade correta, as ranhuras aparentam estar paradas e se estiverem em movimento indicam que a velocidade esta maior ou menor que a esperada. Como existe pelo menos duas velocidades de rotação dos discos, existem também duas faixas de ranhuras, uma para 33 1/3 e uma para 45 RPM.


Ranhuras no prato e luz estroboscópica 


Alguns toca discos não possuem indicadores de velocidade, mas isso pode ser resolvido com a compra ou confecção de um disco estroboscópico com faixas de marcação para a aferição. Para utilizar estes discos, porém, é necessário a utilização de uma iluminação com lâmpada que "pisque" na frequência da rede de energia, no Brasil 60Hz. Lâmpadas compactas, incandescentes ou mesmo lampadas de iluminação LED não servem. Lâmpadas fluorescentes com reatores discretos (não os eletrônicos) se prestam muito bem a este serviço.

Pode-se, facilmente, construir um iluminador com LED ou lâmpadas NEON para esta finalidade, mas a descrição de construção está fora do escopo deste artigo, por necessitar de conhecimentos técnicos específicos para isso. Já os modelos de discos estroboscópicos podem facilmente serem baixados da internet.




Exemplo de disco estroboscópico que pode ser baixado da internet.



Ajuste do peso da agulha


Normalmente chamado de "traking force" ou força de tração, determina que força a agulha fará na superfície do disco, durante a reprodução. Sendo o ajuste mais fundamental do toca disco,  o peso é determinado pelo fabricante do conjunto cápsula e agulha, normalmente é da ordem de uma ou duas gramas.

Todo toca disco de qualidade permite o ajuste deste parâmetro dentro de certos limites, digo certos limites porque alguns, embora permitam o ajuste, a construção de seu mecanismo de braço restringem a faixa de atuação. 

O ajuste é feito por um anel ou contrapeso localizado atras do braco, na posição oposta a da cápsula. Normalmente possuem uma escala que, quando corretamente utilizada, permite ajustar a força de tração da agulha. Comumente ajuste é feito após todos os outros ajustes, quando possíveis, forem efetuados.


Contrapeso de ajuste da força de tracking


O procedimento mais comum para ajuste da força de tracionamento é:

1) Com a cápsula instalada e o braço fora da área do disco, movimente o contra-peso de forma a equilibrar o braço na posição horizontal.

2) cheque se este equilíbrio se mantem na área do disco, sem que a agulha o toque.

3) Rode somente o anel com a escala, mantendo o resto do contra peso parado, até que a posição zero esteja coincidente com a marcação de referência. 

4) Rode todo o contra-peso, junto com a escala, para a posição em gramas sugerida pelo fabricante da cápsula e agulha. 

Para os ajustes mais precisos é necessário a utilização de uma balança de precisão dedicada a esta função que pode ser adquirida no mercado. Estas balanças medem com precisão a força exercida pela agulha no disco. 

Balança comercial, dedicada a aferição de tracking force.



Eu utilizo uma balança de precisão, muito barata, que pode ser comprada no mercado nacional. 

Embora não seja dedicada a toca discos, cumpre adequadamente a função e a unica observação é que será necessário a retirada do prato do toca discos para utiliza-la, senão a inclinação do braço não estará de acordo com a posição normal de uso.




Balança facilmente encontrada no mercado nacional


É bom lembrar, que as cápsulas e agulhas de maior qualidade devem trabalhar dentro da faixa de poucas gramas de força, determinada pelos seus fabricantes. O correto ajuste determinará a precisão do acompanhamento dos sulcos do disco, a qualidade do som produzido e a vida útil do conjunto.

Alguns toca discos e conjuntos de cápsulas destinados a DJs necessitam de forças de tração muito altas que podem passar de 5 gramas. Estes toca discos devem ser evitados para audições em Hi Fi e para a saúde de seus preciosos discos de vinil.

Com um correto ajuste da força de tração o conjunto capsula e agulha pode trabalhar dentro dos limites mecânicos impostos pelo seu projeto, permitindo a melhor performance possível. 



Efeitos no conjunto cápsula e agulha  pelo ajuste de tracking force (clique para ampliar)



Na próxima parte continuaremos descrevendo os ajustes.

Continua....

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