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Was soll ein Plattenspieler können ?

Vor der Zeit der modernen Spielzeuge für erwachsene Männer - also der "Dreher" für 2.500 oder sogar 6.000 Euro und auch deutlich mehr - gab es eine Menge realer Artikel und Beschreibungen, bei denen nicht die Wunschträume und Mythen im Vordergrund standen sondern die Physik und das überhaupt Machbare und der Nutzen eines solchen Gerätes.

Die Zeitschrift bzw. das Buch, aus der (dem) dieser Artikel zitiert und kommentiert wird, glänzt zwar nicht überall mit hochklassigen Inhalten. Doch hier kann ich nur loben. Es ist lesenswert, was der damalige Autor Walter Schön da zusammengetragen hatte. Der Original-Artikel ist jedoch satztechnisch eine langweilige triste und wirklich lesefeindliche Buchstabenwüste - wie so manch andere Bücher auch.

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Der Plattenspieler (1979) - ein sehr langer ausführlicher Artikel

aus dem DM-Hifi-Jahrbuch 1979 von Walter E. Schön
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Die beliebteste Programmquelle der meisten Musikfreunde

Die beliebteste Programmquelle der meisten Musikfreunde ist nach wie vor der Plattenspieler. Jederzeit kann damit - ohne Rücksicht auf das laufende Rundfunkprogramm - ein individuelles Wunschkonzert zusammengestellt werden. Außerdem bietet die Platte die bei der Wiedergabe im Heim höchstmögliche Klangqualität.

Das Verfahren der Schallplattenaufzeichnung ist wesentlich älter als Magnetband und Rundfunk. Es ist deshalb sehr hoch entwickelt und bietet den Vorteil eines nahezu unerschöpflichen Repertoires. Ob Jazzfan oder Klassikliebhaber, für jeden gibt es eine Riesenauswahl an schönen Aufnahmen.

Die technischen Voraussetzungen

Technisch sind für Hi-Fi-Wiedergabe folgende Voraussetzungen zu erfüllen: Damit sich bei der Abtastung der Schallplatte keine Verfälschungen ergeben, muß die Umdrehungszahl des Plattentellers sehr genau eingehalten werden. Es dürfen sich keine fremden Schwingungen auf das Tonabnehmersystem übertragen. Der Diamant muß beinahe trägheitslos der Wellenform der Schallplattenrille folgen können, und das Wandlersystem muß den mechanischen genau entsprechende elektrische Schwingungen erzeugen.

Welches Laufwerk ist am besten?

Das Laufwerk des Plattenspielers hat die Aufgabe, den Plattenteller mit möglichst konstanter Geschwindigkeit zu drehen und dabei störende Schwingungen vom Plattenteller fernzuhalten. Der Antriebsmotor allein ist nicht in der Lage, die hohen Ansprüche an den Gleichlauf, nach DIN maximal ±0,2%, zu erfüllen. Deshalb wird der Plattenteller als Schwungmasse ausgebildet, die durch ihre Trägheit selbst für eine Stabilisierung der Drehzahl sorgt.

Bei Plattenspielern ohne elektronische Gleichlaufkontrolle gilt: Je schwerer der Plattenteller, desto besser. Doch kommt es nicht nur auf das große Gewicht, sondern auch darauf an, daß möglichst viel davon am Rand des Tellers verteilt ist (hohes Trägheitsmoment).

Die Hochlaufzeit

Ein Plattenteller mit großem Trägheitsmoment führt zwangsläufig zu einer großen Hochlaufzeit, d.h. er braucht beim Start lange, bis er die Sollgeschwindigkeit erreicht hat. Deshalb muß ein kräftiger Motor verwendet werden, der aber wegen des stärkeren Magnetfeldes, das er erzeugt, zu Brummstörungen führen kann und aufwendige Abschirmungen erfordert.

Die elektronische Drehzahlkontrolle

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wurde die elektronische Drehzahlkontrolle entwickelt: Während des Laufs wird am Motor oder noch besser direkt am Plattenteller die tatsächliche Drehzahl durch einen sogenannten Tacho-Generator ermittelt (deshalb nennt man die elektronische Gleichlaufkontrolle auch Tachoregelung) und ständig mit der programmierten Soll-Umlaufgeschwindigkeit verglichen. Bei Abweichungen wird die Drehzahl durch ein entsprechendes Steuersignal korrigiert.

Der Plattenteller kann dann sehr viel leichter sein, der Motor braucht nicht so viel Kraft, die Hochlaufzeit ist kürzer und die Brummstörungen sind geringer. Während gute konventionelle Plattenspieler ohne elektronische Drehzahlsteuerung meist ein Plattentellergewicht von 2 bis 3 kg haben, besitzen moderne Laufwerke mit Steuerelektronik einen Plattenteller von nur etwa 1kg Gewicht und erreichen damit gleich gute Werte in der Gleichlaufkonstanz.

Die Hi-Fi-Norm DIN 45500 für Plattenspieler

Die Hi-Fi-Norm DIN 45500 läßt Gleichlaufschwankungen bis maximal ±0,2% zu. Gute Laufwerke erreichen Werte um ±0,1%, die besten sogar unter ±0,06%. Auch das empfindlichste Gehör nimmt die durch ungleichmäßigen Lauf verursachten kurzzeitigen Tonhöhenschwankungen nicht mehr als Jaulen wahr, wenn sie unter etwa 0,12% bleiben. Das Jaulen wirkt sich am störendsten bei Klaviermusik aus. Lassen Sie sich also vor Ihrem Kauf eine technisch einwandfreie Klavierplatte auflegen und achten Sie besonders auf langsam gespielte Stellen mit lang anhaltenden Tönen.

Die Gleichlaufschwankungen

In den Prospekten und Katalogen vieler ausländischer Hersteller werden die Gleichlaufschwankungen als „Wow and Flutter" bezeichnet. Dabei steht „Wow" für die das Jaulen verursachenden niederfrequenten (langsameren) Schwankungen und "Flutter" für die den Tönen eine unangenehme Rauhigkeit gebende höherfrequenten (schnelleren) Schwankungen.

Manchmal werden beide Arten auch getrennt angegeben. Ist die Drehzahl zwar konstant, aber etwas zu hoch oder zu niedrig, wirkt sich das nicht auf die Klangqualität, sondern nur auf die Tonhöhe aus. Dreht sich der Plattenteller um etwa 6% zu schnell, klingt die Musik gerade um einen Halbtonschritt zu hoch. Es wird also zum Beispiel aus C-Dur Cis-Dur.

Die Drehzahlregelung

Die meisten Plattenspielerlaufwerke besitzen eine Vorrichtung zur Feinkorrektur der Drehzahl innerhalb eines Bereichs von ±3%. Aber nur, wer über ein sogenanntes absolutes Gehör verfügt, (d.h. wer die Höhe eines Tones ohne den Vergleich zu einem Bezugston bekannter Höhe erkennen kann), vermag damit allein etwas anzufangen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn zur Drehzahlkontrolle ein Stroboskop eingebaut ist. Das ist ein am Plattenteller angebrachter Ring mit abwechselnden schwarzen und weißen Feldern. Bei den meisten damit ausgestatteten Modellen befindet sich dieser Ring an der Außenseite des Plattentellers.

Die Kontrolle mit dem Stroboskop

Bei einigen anderen Modellen ist die Stroboskopteilung an der Unterseite des Plattentellers angebracht und kann durch ein Fenster auf dem Chassis über ein Spiegelsystem betrachtet werden. Wenn der Plattenspieler kein Stroboskop besitzt, kann eine als Zubehör lieferbare Stroboskopscheibe aufgelegt werden. Wird der sich drehende Ring von einer Glimmlampe beleuchtet, die im Gegensatz zu normalen Glühlampen nicht gleichmäßig leuchtet, sondern im Rhythmus des Wechelstromes flimmert, dann scheint die schwarz-weiße Teilung des Stroboskops bei genau richtig eingestellter Drehzahl stillzustehen. Dreht sich der Plattenteller zu schnell oder zu langsam, wandern die Felder scheinbar nach der einen oder der anderen Seite.

Die meisten Hi-Fi-Hörer nehmen eine etwas abweichende Drehzahl nicht wahr. Die Feinregulierung ist dann nicht so wesentlich. Wichtig wird sie aber, wenn Sie vorhaben, selbst ein Instrument zur Schallplattenmusik zu spielen. Weil Sie ein Klavier oder eine Flöte nicht stimmen können, müssen Sie die Tonlage der Schallplattenmusik durch die Einstellung der Drehzahl auf die des Instruments abstimmen können.

Über das Schwingen und Brummen

Außer gutem Gleichlauf und exakter Einhaltung der Nenndrehzahl soll das Laufwerk eine hohe Störfreiheit bieten. Das bezieht sich sowohl auf die Abschirmung von Schwingungen, die vom Antriebsmechanismus erzeugt werden, als auch auf solche, die von außen auf das Gehäuse übertragen werden.

Die Schwingungen des Antriebsmotors können auf zweierlei Art gering gehalten werden: durch einen laufruhigen Motor und durch ein geeignetes Kraftübertragungssystem vom Motor zum Plattenteller, das die Störungen herausfiltert. Als Faustregel kann man davon ausgehen, daß die unerwünschten Eigenschwingungen um so geringer sind, je langsamer der Motor läuft und je mehr „Pole" er besitzt. (Diese Zahl wird von vielen Herstellern in den technischen Daten angegeben.) Bei den ganz langsam laufenden Motoren liegt die Frequenz der Eigenschwingungen unterhalb des Hörbereichs (unterhalb 20 Hz).

Die verschiedenen Antriebe - das Reibrad

Die Kraftübertragung vom Motor zum Plattenteller erfolgt bei einfacheren Laufwerken meist mittels Reibrad, das bei Start und Stop zugleich auch als Kupplung dient. Zur Umschaltung der Drehzahl von 33 1/3 auf 45 Upm ist eine Stufenwelle vorhanden, so daß das Reibrad wahlweise am größeren oder am kleineren Durchmesser aufliegt. Einige Modelle haben statt der Stufenwelle eine konische Welle, so daß auch Zwischenwerte eingestellt werden können.

Der Vorteil des Reibradantriebs ist die einfache Konstruktion. Weil das Reibrad aber nicht zu weich sein darf, damit eine ausreichend große Reibung zur Übertragung der Antriebskraft vorhanden ist und im Laufe der Zeit keine zu Gleichlaufstörungen führende Deformation des Rades eintritt, läßt es sich nicht vermeiden, daß die Schwingungen des Motors doch ein wenig auf den Plattenteller übertragen werden.

Das Rumpeln beim Reibradantieb

Dieses Rumpeln fällt um so stärker auf, je besser der Verstärker und vor allem je besser die Lautsprecher sind. Allerdings gibt es auch einige gute Laufwerkskonstruktionen mit Reibradantrieb, bei denen das Rumpeln auch bei den leisesten Musikpassagen nicht mehr stört.

Der Riemenantrieb

Eine weitgehende Schwingungsentkopplung wird durch den Riemenantrieb erreicht. Der elastische, mit geringsten Toleranzen geschliffene Gummi-Treibriemen fängt praktisch alle Stöße auf und überträgt nur die konstante Antriebskraft.

Zur Umstellung der Drehzahl werden beim Riemenantrieb verschiedene Verfahren angewandt. Eine Möglichkeit besteht darin, den Riemenantrieb mit Reibrad und Stufenwelle zu kombinieren. So läßt sich auch eine zusätzliche Untersetzung für schnell laufende Motoren einfach realisieren. Natürlich erfolgt die Kraftübertragung dann zuerst über das Reibrad und dann über den Riemen, um den Vorteil der guten Schwingungsentkopplung voll zu erhalten.

Eine andere Möglichkeit für die Drehzahlumschaltung besteht darin, den Riemen selbst wahlweise über den kleineren oder größeren Durchmesser einer Stufenwelle zu führen. Die Umlenkung während des Laufs erfolgt dann meistens mit einer beweglichen Gabel. Wird während des Stillstandes umgeschaltet, besteht die Gefahr, daß der Riemen deformiert wird. Deshalb ist bei vielen Modellen die Drehzahlumschaltung mit dem Schalter für den Motorlauf kombiniert.

Die elektronische Drehzahlumstellung

Bei Plattenspielern mit elektronischer Drehzahlkontrolle ist eine mechanische „Gangschaltung" überflüssig. Das Untersetzungsverhältnis des Antriebs bleibt immer gleich, nur der Motor läuft langsamer oder schneller. Das ist die eleganteste Lösung, denn durch das elektronische Getriebe wird der verschleißanfällige mechanische Aufwand geringer.

Philips entwickelte für diese fortschrittliche Version des Riemenantriebs eine Regeleinrichtung, die mit einem sogenannten Tachogenerator die augenblickliche Drehzahl ermittelt, sie mit der Solldrehzahl vergleicht und bereits bei einer minimalen Abweichung die Spannung des Antriebsmotors anhebt oder absenkt, so daß die Abweichung rückgängig gemacht wird. Die Gleichlaufschwankungen können auf diese Weise sehr gering gehalten werden.

Das als Servo-Belt-Drive bezeichnete Prinzip wird mittlerweile auch von anderen Herstellern für Hi-Fi-Plattenspieler mit elektronischer Gleichlaufkontrolle benutzt.

Der Direktantrieb

Die modernste Form des Antriebs ist der Direktantrieb. Dabei sitzt der Plattenteller auf der Motorachse. Kraftübertragungsmechanismen werden überflüssig und die immer damit verbundenen Toleranzen (z.B. Schlupf) entfallen. Allerdings ist eine Schwingungsentkopplung dabei nicht möglich. Deshalb ließ sich diese durchaus naheliegende und im Prinzip einfachste Bauform erst verwirklichen, als es gelungen war, extrem langsam und erschütterungsfrei laufende Motoren zu bauen.

Eine weitere wichtige Voraussetzung für den Direktantrieb war die elektronische Drehzahlregelung, da ja kein Getriebe mit veränderlicher Übersetzung mehr zwischen Motor und Plattenteller geschaltet ist. Damit vermindert sich zugleich der Verschleiß.

Über den Preisvergleich der Antriebs-Systeme

Seit es gelungen ist, Direktantriebe auch zu günstigeren Preisen zu fertigen, findet man sie nicht nur in der Spitzengruppe, sondern auch in der Mittelklasse. Allerdings sind solche Modelle, etwa zu Preisen zwischen 400 und 600 Mark, gleich teuren riemengetriebenen Plattenspielern keineswegs immer überlegen. Vielmehr kommt es auf einige konstruktive und fertigungstechnische Details (Trägheitsmoment des Tellers, Laufruhe des Motors, Präzision der Lager, Regelcharakteristik der elektronischen Drehzahlstabilisierung usw.) viel mehr als auf die Antriebsart an.

So gibt es sogar in der Gruppe der besten und teuersten Laufwerke noch Modelle mit Riemenantrieb, die hinsichtlich Gleichlaufkonstanz, Rumpelarmut und Langlebigkeit Vergleiche mit direktgetriebenen Laufwerken nicht scheuen müssen.

Der Gleichlauf

Die mit beiden Antriebsformen erreichbaren Gleichlaufwerte, etwa ±0,05% bis ±0,03%, liegen nicht nur deutlich unter der Hörbarkeitsgrenze, sondern sind erheblich besser als die der Schallplatten (befindet sich das Mittelloch nur 1/10mm außerhalb der exakten Mitte, entstehen bereits mehr als doppelt so starke Gleichlaufschwankungen). Ähnlich ist es mit den Rumpelgeräuschen: Was mit den besten Hi-Fi-Anlagen noch als Rumpeln hörbar ist, hat seine Ursache nicht im Plattenspieler, sondern in der verwendeten Schallplatte.

Die Quarzstabilisierung der Solldrehzahl

Insbesondere die Abweichung der mittleren von der Solldrehzahl konnte durch eine weitere Neuerung der letzten Jahre verringert werden, durch die Quarzstabilisierung. Wie genau Quarzuhren gehen, weiß jeder. Quarzstabilisierte Plattenspieler halten die Solldrehzahl praktisch mit der gleichen Genauigkeit ein, denn die mittlere Drehzahl wird bei solchen Geräten ständig mit einer quarzgesteuerten Frequenz verglichen und schon bei der geringsten Abweichung korrigiert.

Statische und dynamische Gleichlaufschwankungen

Es muß hier jedoch betont werden, daß diese Art der Drehzahlabweichungen, die man auch als statisch bezeichnen könnte, etwas prinzipiell anderes als die weiter oben dargestellten Gleichlaufschwankungen sind, die in diesem Vergleich als dynamisch anzusehen wären. Eine Quarzstabilisierung muß also nicht unbedingt auch eine Reduzierung der Gleichlaufschwankungen bringen, auch wenn gern dieser Eindruck erweckt wird.

Die PLL (phase locked loop) Technik

In gewissem Umfang ist dies jedoch dann der Fall, wenn die Quarzstabilisierung über eine sogenannte PLL-Schaltung erfolgt (PLL = phase locked loop = phasenstarre Regelschleife). Interessante Varianten des Direktantriebs sind der von Hitachi entwickelte und inzwischen auch von anderen Herstellern benutzte Unitorque-Motor und der von Fisher entwickelte Linearantrieb. Beim Unitorque-Motor werden durch zwei gegeneinander um 22,5 Grad versetzte Spulenwicklungsgruppen zwei sich in der Summe zu einem konstanten Wert addierende Drehmomente erzeugt, was sich positiv auf die Gleichlaufeigenschaften auswirkt.

Beim Linearantrieb erzeugen auf dem Plattenspielerchassis bogenförmig angeordnete Elektromagnete in Wechselwirkung mit Permanentmagneten, die in einem Ring unten am Plattenteller eingelassen sind, Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die den Plattenteller in Drehung versetzen.

Die Aufsetz- und Abschaltautomatik

An dieser Stelle muß ein Wort zur Aufsetz- und Abschalt- automatik gesagt werden, die vor allem bei deutschen Plattenspielern zu finden ist: Früher waren die Vorbehalte kritischer Hi-Fi-Freunde berechtigt, daß die mechanische Kopplung des Plattentellerantriebs mit der Aufsetz- und Abschaltautomatik (über eine Kurvenscheibe) die Gleichlauf- eigenschaften des Laufwerks und die Abtastfähigkeit des Tonarms negativ beeinflußt. Doch sind solche Bedenken heute bei guten Automatikspielern nicht mehr angebracht, weil dort das mechanische System während des gesamten Abspielvorgangs vom Plattenteller entkoppelt ist.
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Lediglich in der Auslaufrille der Platte wird die Tonarmautomatik wieder über den Plattentellerantrieb bewegt. Bei einigen Modellen wird die Endabschaltung sogar optisch oder durch Hochfrequenz ohne mechanische Verbindung ausgelöst. Es gibt ferner Plattenspieler, die für die Aufsetz- und Rückführungsautomatik einen eigenen Motor enthalten. So ist bei den Modellen der Serie 550 von Braun ein Elektromotor vorhanden, dessen Arbeitsprinzip dem Direktantrieb entspricht (hier wird der Tonarm nicht nur beim automatischen, sondern auch beim manuellen Schwenken zu einer beliebigen Plattenstelle nicht berührt, sondern über eine Scheibe bzw. Sensoren feinfühlig gesteuert).

Spezielle Servomotoren übernehmen ferner bei den Plattenspielern mit Tangentialtonarm (darauf gehen wir später ein) dessen parallele Verschiebung auch während des Spielens.

Die Chassisaufhängung und die Federbeine

Revox B795 Federbein

Wir sagten weiter vorn schon, daß nicht nur die vom Antriebsmotor, sondern auch die von außen kommenden Erschütterungen vom Plattenteller ferngehalten werden müssen. Dazu ist das Chassis im Gehäuse oder das ganze Gehäuse auf seinen Beinen federnd und möglichst schwingungsbedämpft aufgehängt.

Es sei hier nicht verschwiegen, daß in diesem Punkt selbst manches hochwertige Laufwerk Mängel zeigt. Leider sind auch nur sehr wenige Laufwerke - selbst unter den teuersten - so gebaut, daß die Bedienungselemente für Start, Stop, Drehzahlwahl und Tonarmabsenkung vom eigentlichen Laufwerk schwingungsentkoppelt sind.

Über die Entkopplung der Bedienungsknöpfe

Sind die Bedienungsknöpfe und -hebel mit dem schwingenden Chassis starr verbunden, löst jeder Ein- oder Umschaltvorgang Erschütterungen aus. Beim Einschalten ist das nicht so wichtig, weil sich das Laufwerk wieder beruhigen kann, bis der abgesenkte Tonarm die Platte erreicht hat, aber wenn mitten im Lauf umgeschaltet wird, überträgt sich der Stoß auf das Tonabnehmersystem. Um zu prüfen, ob die gewünschte Entkopplung vorhanden ist, fassen Sie die etwas über den Plattenteller herausragende Achse (die in das Loch der Schallplatte eingreift) an und bewegen Sie sie vorsichtig hin und her. Dabei muß die Tonarmauflage die Bewegungen des Plattentellers mitmachen (Tonarmachse und Plattentellerachse müssen zueinander starr sein), das Bedienungspaneel dagegen darf nicht mitschwingen.

Über den Tonarm

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Der Tonarm steckt voller Kompromisse

Bei den meisten Plattenspielern ist der Tonarm fest eingebaut. Es gibt jedoch auch solche, die mit einem Tonarm nach Wunsch ausgerüstet werden können. Der Tonarm hat die Aufgabe, das Tonabnehmersystem so zu halten, daß es möglichst kräftefrei und tangential zur Rille deren Verlauf von äußeren Plattenrand zur Mitte folgen kann. Die übliche Konstruktion ist ein gerades oder geschwungenes Aluminiumrohr von etwas über 20cm Länge, das an einem Ende eine Haltevorrichtung für das Abtastsystem besitzt.
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  • Anmerkung : Daß der Tonarm auch heute noch im Jahr 2015 in Gerät voller (physikalischer) Kompromisse ist, wollen die Edel-Anbieter der 12.000.- Euro "Dreher" natürlich nicht wahr haben, denn das gäbe doch ganz heiße Preis-Diskussionen. Aber auch diese "Spezialisten" können die Physik nicht überlisten.

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Anforderungen mit gegensätzlichem Charakter

Die an den Tonarm gestellten Forderungen haben zum Teil gegensätzlichen Charakter. Das bedeutet, daß eine Eigenschaft oft nur auf Kosten der anderen verbessert werden kann und daß die Kunst darin besteht, den optimalen Kompromiß zu finden.

Einerseits soll der Tonarm eine geringe Lagerreibung und ein kleines Trägheitsmoment haben, andererseits soll er lang und stabil sein und eine niedrige Eigenresonanz besitzen.
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Die Lagerreibung der vertikalen und horizontalen Achsen

Die geringe Lagerreibung wird durch eine präzise Ausführung des Lagers (Kugel- oder Spitzenlager) und durch eine geringe Gesamtmasse erreicht. Verbreitet ist die kardanische Lagerung, bei der die senkrechte Achse (für seitliche Bewegung) und die waagerechte Achse (für das Absenken und Anheben) durch einen gemeinsamen Punkt laufen.

Die Reibung um die vertikale Achse muß gering sein, damit der Tonarm von der Rille ohne wesentliche Kraft geführt werden kann und die Abtastspitze (Diamant) nicht ungleichmäßigen Druck auf die beiden Rillenflanken ausübt.

Die Reibung um die horizontale Achse wäre nicht so wichtig, wenn alle Schallplatten wirklich völlig eben wären. Da sie aber immer einen gewissen Höhenschlag aufweisen, muß der Tonarm auch nach oben und unten frei beweglich sein. Andernfalls ändert sich mit dem Höhenschlag ständig die Auflagekraft. (Wenn Sie einen laufenden Plattenspieler genau von der Seite beobachten, können Sie sehen, wie der Tonarm sich entsprechend dem Höhenschlag rhythmisch um wenige Millimeter auf und ab bewegt.)

Der Tonarm - nicht zu lang und nicht zu kurz

Das Trägheitsmoment ist dann gering, wenn der Tonarm nicht zu lang und seine Masse, besonders am Tonarmende, gering ist. Ein hohes Trägheitsmoment hindert den Tonarm daran, ohne Verzögerung dem Rillenverlauf zu folgen, hat also eine ähnliche Wirkung wie eine zu große Reibung.

Keine Eigenschwingungen

Stabil muß der Tonarm sein, damit er nicht Eigenschwingungen ausführt, die sich auf das empfindliche Tonabnehmersystem übertragen und störend hörbar werden.

Eine definiert niedrige Eigenresonanz

Die Eigenresonanz, das ist die sich aus effektiver Länge, Masse und Massenverteilung des Tonarms sowie der Masse und der Nadelnachgiebigkeit des Tonabnehmers ergebende Neigung zu Eigenschwingungen, muß in einem Frequenzbereich unter der Hörgrenze, am besten bei 10 bis 12 Hz liegen. Weil der Tonabnehmer also auch eine Rolle spielt, sollten bei seiner Wahl die Empfehlungen des Tonarmherstellers beachtet werden.

Resonanzfrequenzen und Nadelnachgiebigkeit

Hochwertige Magnet-Tonabnehmer haben meist eine hohe Nadelnachgiebigkeit und liefern in Verbindung mit leichten Tonarmen günstige Resonanzfrequenzen, dynamische, sogenannte Moving-Coil Tonabnehmer dagegen eine geringe Nadelnachgiebigkeit und eignen sich besser für schwere Tonarme.

Der tangentiale Spurfehlerwinkel

Weil sich der Tonarm während seiner Bewegung vom Plattenrand zur Mitte um seine Achse dreht, bildet er zur Plattenrille ständig einen anderen Winkel. Im Idealfall sollte das Tonabnehmersystem tangential zur Rille stehen. Um den entstehenden Spurfehlerwinkel möglichst gering zu halten, gibt es mehrere Maßnahmen.

Je länger der Tonarm ist, um so geringer ist der Winkel, um den er auf seinem Weg schwenken muß. Studio-Tonarme sind deshalb bis zu etwa 30cm lang, also fast ein Drittel länger als die normaler Plattenspieler. Wir sahen aber weiter oben, daß Lagerreibung und Trägheitsmoment mit der Tonarmlänge anwachsen. Ein guter Kompromiß, auch in Bezug auf den Preis, liegt bei einer Länge von etwa 22cm.

Über die sogenannte Kröpfung des Tonarms

Eine andere Maßnahme zur Verminderung des Spurfehlwinkels ist die Kröpfung des Tonarms. Es ist Ihnen sicher schon aufgefallen, daß das Tonabnehmersystem nicht zur Tonarmachse zeigt, sondern um einen Winkel von rund 20° abgewinkel ist (Kröpfungswinkel). Schließlich kann durch die genaue Einhaltung eines bestimmten Abstandes zwischen Plattenteller- und Tonarmachse erreicht werden, daß der Spurfehlwinkel über die gesamte bespielte Plattenbreite keinen unzulässig hohen Wert annimmt. Bei guten Plattenspielern liegt der maximale Wert um etwa 1,8°.

Der Garrad - Modell Zero 100

Einen recht interessanten Weg zur Reduzierung des Spurfehlwinkels ging die Firma Garrad bei ihrem allerdings inzwischen nicht mehr produzierten Modell Zero 100. Dieser Plattenspieler hatte einen Tonarm, der ähnlich wie der Schwenkmechanismus einer Zeichenmaschine aufgebaut ist: Ein zweiter, parallel zum Tonarm geführter Stab hält die am Tonarmende drehbar gelagerte Tonarmhalterung stets tangential zur Rille. Doch bei diesem komplizierten Tonarm gab es andere Probleme (vierfache Lagerung und Skatingkompensation), so daß er wieder verschwand.

Der Tangentialtonarm

Eine wiederum andere und in vieler Hinsicht geradezu ideale Konstruktion liegt im parallel (zur "Tangente" der Platte) geführten Tangentialtonarm vor, wie er erstmals vor vielen Jahren von Rabco zum Einbau in reine Laufwerke angeboten wurde. Heute gibt es Plattenspieler mit fest eingebautem Tangentialtonarm von Bang&Olufsen, Rabco, Revox, in Japan auch von Aiwa, Mitsubishi, Pioneer und Yamaha sowie ein professionelles Modell von Makara.

Ein Tangentialtonarm ist nicht drehbar gelagert, sondern läuft auf einem Schlitten parallel von außen nach innen (und zurück). Er wird dabei keineswegs etwa mechanisch von der Rille nach innen gezogen, sondern in seiner beweglichen Lagerung kaum merklich zur Plattenmitte hin geschwenkt, woraufhin der Tonarmschlitten motorisch so weit nachgeführt wird, bis der Tonarm wieder exakt tangential zur Rille steht. (Beim Revox Arm geht das sehr präzise in beide Richtungen, sodaß sogar "unrunde" Platten sehr gut abgetastet werden können.)
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Konstruktionen von Rabco bis Revox

Bei der Rabco-Konstruktion geschieht dies mittels einer rein mechanischen Steuerung. Der Tonarmschlitten steht auf einem mit dem Tonarm mitschwenkenden Gummirad, unter dem sich eine Walze dreht; steht das Rad auch nur ein ganz klein wenig schräg auf der Walze, so läuft es automatisch nach der Seite und verschiebt dadurch den Schlitten in der richtigen Richtung.

Beim Beogram- und beim Revox-Modell werden mechanische Rückwirkungen der Regeleinrichtung auf den Tonarm vermieden, denn hier löst eine minimale Tonarmauslenkung kräftefrei ein elektrisches Signal zur Nachsteuerung des Schlittens durch einen Servomotor aus. Bei diesen Tangentialtonarmen bleibt der Spurfehlwinkel unter 0,1° (beim Beogram sogar unter 0,04°) und kann deshalb völlig vernachlässigt werden.

Es ist ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion, daß der Tonarm sehr kurz sein kann, weshalb Trägheitsmoment und Lagerreibung besonders niedrig sind. Beim Revox B-790 beträgt die effektive Tonarmlänge nur 4 Zentimeter, was als sensationell gelten kann. Gleichgültig, mit welchem Tonarm ein Plattenspieler ausgestattet ist, in jedem Falle muß eine Einstellung der Auflagekraft möglich sein. Die Auflagekraft ist diejenige Kraft, mit der die Abtastspitze in die Rille gedrückt wird.

Der Kompromiss der Auflagekraft

Eine hohe Auflagekraft gibt eine sichere Führung, führt aber zu einer stärkeren Abnützung der Platte. Außerdem ist die optimale Auflagekraft auch von der Art des Tonabnehmersystems abhängig. Es ist zweckmäßig, wenn sie so gewählt wird, daß sie in dem vom Tonabnehmer-Hersteller angegebenen Toleranzbereich liegt.
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Das Ausbalancieren des Tonarmes

Das meistens durch Drehung verschiebbare Gegengewicht am rückwärtigen Ende des Tonarms dient zunächst dazu, den Tonarm auszubalancieren. Die Balance ist dann richtig eingestellt, wenn der Arm frei schwebt und sich gerade in der Höhe einpendelt, daß die Tonabnehmerspitze etwa auf Höhe der Schallplattenoberseite schwebt, wenn die Auflagekraft auf 0 eingestellt ist.

Erst wenn dieses Gleichgewicht hergestellt ist, darf die Auflagekraft eingestellt werden, weil sich sonst ein Teil des Tonarmgewichts der Auflagekraft überlagert und den Wert verfälscht. Die Auflagekraft wird entweder mit einem zweiten Gegengewicht oder durch Federkraft eingestellt. Beide Verfahren sind gleichwertig. Wichtig ist nur, daß eine genaue Einstellung möglich ist.

Der Kompromiss der Mindestauflagekraft

Wegen der Lagerreibung und des Trägheitsmoments gibt es für jeden Tonarm eine Mindestauflagekraft, unterhalb der eine sichere Führung durch die Plattenrille nicht mehr gewährleistet ist. Es hat deshalb keinen Sinn, einen mittelmäßigen Tonarm mit einem hochwertigen Tonabnehmer auszurüsten, dessen empfohlene Auflagekraft unter der Mindestauflagekraft des Arms oder in dessen unmittelbarem Grenzbereich liegt.

Die Skating-Kraft

Antiskating Ring beim DUAL 1019

Durch die Auflagekraft entsteht eine Reibung zwischen Diamant und Schallplatte. Da das Tonabnehmersystem wegen der Kröpfung des Tonarms nicht in Richtung zur Drehachse weist, wird die Reibungskraft nicht vollständig vom Gelenk aufgefangen, sondern es verbleibt eine Restkraft, die den Tonarm nach innen zieht. Diese Restkraft wird Skating-Kraft genannt und muß kompensiert werden, weil die Abtastspitze sonst stärker auf die innere als auf die äußere Rillenflanke drückt.

  • Anmerkung : Das Konzept mit der Messung und Kompensation der Skating Kraft wurde mit dem DUAL 1019 etwa 1965 mit einem Paukenschlag eingeläutet und hatte viele Mitbewerber fürchterlich in Schwierigkeiten gebracht. BRAUN brauchte fast 18 Monate, um den Luxusplattenspieler PS1000 in der Version PS1000A nun Antiskating tauglich zu machen.


Zur Skatingkompensation werden Gewichte, Federn oder Magnetkräfte herangezogen. Praktisch sind solche Lösungen, bei denen eine Einstellskala vorhanden ist, die die jeweils richtige Position des Hebels oder Drehknopfes in Abhängigkeit vom eingestellten Auflagegewicht angibt. Andernfalls muß in der Anleitung nachgelesen werden.

Die Größe der Skatingkraft hängt aber nicht nur von der Auflagekraft, sondern auch von der Form der Diamantspitze im Tonabnehmersystem (sphärisch, elliptisch bzw. biradial, CD-4-Schliff) und davon ab, ob die Platte trocken oder mit einem flüssigen Reinigungsmittel, z.B. Lencoclean, abgespielt wird. Dementsprechend haben gute Plattenspieler mehrere Skalen für die Einstellung des Skatingausgleichs. Die Tangentialtonarme der Plattenspieler von Beogram, Rabco und Revox besitzen keine Skatingkompensation, weil dort überhaupt keine Skatingkraft entsteht.

Über das Tonabnehmersystem

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Beim Tonabnehmersystem ist Sparen verkehrt

Viele Hersteller bieten ihre Plattenspieler zusammen mit einem Tonabnehmersystem an, das in Leistung und Preis auf Laufwerk und Tonarm abgestimmt ist. Andere Hersteller geben nur eine Empfehlung oder bleiben sogar völlig neutral. Dann haben Sie die Möglichkeit, selbst zu entscheiden, welches Tonabnehmersystem Sie kaufen.

Unverständlicherweise achten die meisten Käufer gar nicht auf den Tonabnehmer, selbst wenn sie sich sonst mit der Auswahl der Hi-Fi-Komponenten sehr viel Mühe machen. Manchmal wird das ausgenutzt, indem gute Plattenspieler mit billigen Systemen zu scheinbar günstigen Sonderangeboten kombiniert werden.

Weil aber die Klangqualität nicht unwesentlich von der Güte des Tonabnehmers bestimmt wird, lohnt es sich, diesem kleinsten Hi-Fi-Baustein einige Aufmerksamkeit zu schenken.

Die Aufgabe Tonabnehmers

Der Tonabnehmer hat die Aufgabe, die an der Abtastspitze durch die Wellenform der Schallplattenrille erzeugten mechanischen Schwingungen in elektrische zu verwandeln. Dafür gibt es verschiedenartige Lösungen.
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  • Die einfachsten Systeme sind die keramischen und die Kristall-Tonabnehmer. Sie erzeugen eine höhere Spannung als andere Systeme und benötigen keinen Entzerrer-Vorverstärker, so daß sie direkt an ein Radio angeschlossen werden können. Ihr Nachteil ist jedoch die vergleichsweise geringe Elastizität der Nadelführung, die eine hohe Auflagekraft (ab etwa 3 Pond) erfordert. Das aber führt zu einer stärkeren Abnutzung der Platten. Außerdem ist der Frequenzgang nicht so ausgeglichen wie bei anderen Systemen, und die Verzerrungen sind größer. Keramische und Kristall-Tonabnehmer werden deshalb hauptsächlich in Modellen unterhalb der HiFi-Grenze und zum Abspielen von Schellack-Platten verwendet.
  • Die hochwertigen Systeme sind überwiegend nach dem Induktionsprinzip gebaut. Ein kleiner, für seine Größe jedoch sehr starker Magnet wird vom Nadelträger bewegt und erzeugt in einer elektrischen Spule eine den mechanischen Schwingungen entsprechende Spannung. Solche Tonabnehmer heißen Magnetsysteme.
  • Wird dagegen eine Spule in einem Magnetfeld bewegt - das Induktionsprinzip ist hier dasselbe -, spricht man von einem dynamischen Tonabnehmer. Sie gelten als die derzeit besten Systeme.
  • Seltener sind Kondensator-Systeme. Auch sie haben hervorragende Wiedergabeeigenschaften, die in manchen Punkten sogar Magnetsystemen überlegen sind. Das Angebot an solchen Systemen ist jedoch verschwindend gering, und die Preise sind nicht niedrig.
  • Eine Außenseiterrolle nimmt das optoelektronische Prinzip ein. Hierbei steuert der Nadelträger mit Hilfe einer Maske die Helligkeit eines Lichtstrahls, der in einer Fotozelle eine elektrische Spannung erzeugt. Dieses Verfahren könnte in Zukunft eine größere Bedeutung erlangen, da in den letzten Jahren gerade auf dem Gebiet der optoelektronischen Bauelemente (Leuchtdioden, Siliziumzellen) beachtliche Fortschritte erzielt wurden.
  • Die letzte Sonderform, die hier zu nennen ist, stellt das Halbleitersystem dar, bei dem die mechanischen Schwingungen in einem hauchdünn geschliffenen Silizium-Halbleiter elektrische Widerstandsänderungen hervorrufen, die wiederum eine von außen zugeführte elektrische Spannung im Rhythmus der Schwingungen verändern.

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Nur noch Diamanten als "Nadel"

Alle hochwertigen Tonabnehmersysteme besitzen als Abtastspitze einen geschliffenen Diamanten. Dieses Material hat die größte Härte und deshalb - da die Spitze ständig auf Reibung beansprucht wird - die höchste Lebensdauer (etwa die zehnfache Lebensdauer gegenüber einem Saphir, wie er in den einfachen Systemen verwendet wird). Mehr steht hier bei Diamanten.

Volldiamanten oder Diamantsplitter

Manche Hersteller verwenden einen Volldiamanten, andere einen Diamantsplitter, der in einer Metallhülse gefaßt wird. Der Volldiamant ist robuster, die Fassung in der Leichtmetallhülse dagegen ermöglicht eine geringere träge Masse. Die Unterschiede sind jedoch gering und sollten für Ihre Kaufentscheidung keine wesentliche Rolle spielen.

Als positiv sollten Sie es aber werten, wenn der Nadelhersteller den Schliff auf die Kristallstruktur abstimmt, weil sich dann der Diamant von seiner härtesten Seite zeigt und die geringste Abnutzung ergibt. (Die Hersteller weisen in ihren Angaben darauf hin, oft mit der Bezeichnung „orientiertes Stäbchen".)

Der Schliff des Diamanten

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal ist der Schliff des Diamanten. Man unterscheidet sphärisch und elliptisch bzw. biradial verrundete Diamanten. Für die Abtastung von CD-4- (Quadro-) Platten gibt es noch eine andere Form, den Shibata-Schliff, von dem wieder weitere Varianten unter verschiedenen Bezeichnungen existieren (z.B. Pramanik).

Der sphärisch verrundeter Diamant mit 12 bis 18µm

Ein sphärisch verrundeter Diamant ist kegelförmig mit einer halbkugeligen Kuppe geschliffen. Etwa an der Berührungsstelle mit den Rillenflanken (der Diamant berührt sie seitlich und sitzt nicht etwa unten in der Furche auf) beträgt der Verrundungsradius 12 bis 18µm. Das ist ein günstiger Wert, der sowohl eine saubere Abtastung der feinsten Wellenform (höchste Frequenzen) als auch ein geringes Auflagegewicht ermöglicht.

Der elliptische oder biradial geschliffene Diamant

Die teureren Tonabnehmersysteme besitzen elliptisch oder biradial geschliffene Diamanten, die im Querschnitt, wie der Name verrät, die Form einer Ellipse haben, die quer zur Schallplattenrille liegt. An den seitlichen Berührungsstellen beträgt der Verrundungsradius nur etwa 5µm, senkrecht dazu dagegen mindestens 17µm, meistens jedoch über 20µm.

...... mit der deutich höheren Abnutzung

Das bedeutet, daß der Diamant die höchsten Frequenzen noch feinfühliger abtasten kann. Allerdings bedeutet es auch, daß die Abnutzung der Platte bei gleichem Auflagegewicht größer wird. Deshalb sollten Tonabnehmersysteme mit elliptischem oder biradialem Diamanten nur an Tonarmen verwendet werden, die aufgrund ihrer Konstruktion (kleines Trägheitsmoment, geringste Lagerreibung) auch noch bei sehr kleiner Auflagekraft, etwa bei 1,5 Pond (also nicht mehr "Gramm") oder darunter, einwandfrei arbeiten. Sonst ist es besser, auf das i-Tüpfelchen an Qualität zu verzichten und dafür die Platten lange neuwertig zu erhalten.

Der Shibata-Schliff

Für den Shibata-Schliff gilt das über elliptische Diamanten Gesagte in noch größerem Maße. Die besonderen Vorteile dieser Form, die der des bei der Plattenaufzeichnung verwendeten Schneidstichels ähnelt, kommen vor allem bei CD-4 Platten zur Geltung.

Stereohedron, Fine-Line, Hyperelliptic . . .

Nach den damit gewonnenen Erfahrungen wurden weitere Schliffvarianten (z. B. Stereohedron, Fine-Line, Hyperelliptic) für optimale Abtastung von Stereoplatten entwickelt. Sie zeichnen sich alle durch eine langgezogene Berührungsfläche zur Rille aus, wodurch sich trotz des kleinen Verrundungsradius für die präzise Wiedergabe ein geringer Auflagedruck und damit ein minimaler Verschleiß ergibt.

Über die Nadelnachgiebigkeit

Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen verschiedenen Tonabnehmersystemen besteht in der Nadelnachgiebigkeit, die auch Compliance genannt wird. Darunter ist ein Maß zu verstehen, das angibt, wie leicht die Nadel mit ihrer elastischen Aufhängung schnellen Schwingungen folgen kann.

Die Hi-Fi-Norm verlangt als Mindestwert 8mm/N (bzw. 8•10~6cm/dyn, wenn die früher üblichen Einheiten benutzt werden). Heute bringen es selbst einfache Magnet-Tonabnehmer auf 20mm/N, und die besten erreichen 30mm/N und mehr.

Demgegenüber haben die meist viel teureren dynamischen Tonabnehmer eine geringere Nadelnachgiebigkeit, die oft nur knapp den obengenannten Mindestwert erreicht. Sie erfordern deshalb auch höhere Auflagekräfte. Auf die Bedeutung der Nadelnachgiebigkeit für die Tonarm-Resonanzfrequenz wurde schon im Zusammenhang mit dem Tonarm hingewiesen.

Nun die Kombination von Abtaster und Tonarm

Einige Tonabnehmerhersteller geben Empfehlungen, welche ihrer Systeme an welchen Plattenspielern bzw. Tonarmen verwendet werden können. Wenn Sie diesen Empfehlungen folgen, machen Sie nichts verkehrt. Im Zweifelsfalle lohnt es sich, beim Hersteller des Systems nachzufragen.

Das Tonabnehmersystem sollte also im Interesse einer möglichst unverfälschten Wiedergabe sehr gut, es darf aber für den Tonarm des Plattenspielers nicht zu empfindlich sein. Eine generelle Empfehlung läßt sich leider nicht geben. Hier sind Sie auf die sachkundige Beratung durch den Hi-Fi-Fachmann angewiesen. Sagen Sie ihm, daß Sie am Tonabnehmersystem nicht sparen wollen und lassen Sie sich die Herstellerempfehlungen für den von Ihnen ausgewählten Plattenspieler zeigen.

Bestehen Sio auf einem Hörvergleich

Die Möglichkeit zum Hörvergleich werden Ihnen allerdings nur wenige HiFi-Studios bieten, da die Montage des Systems im Tonarmkopf sehr sorgfältig vorgenommen werden muß und ein schneller Austausch daher nur mit einem steckbaren Tonkopf möglich ist.

Möglichst nicht selbst basteln

Wenn Sie nicht gerade handwerklich begabt sind, sollten Sie beim Kauf unbedingt darauf bestehen, daß das Tonabnehmersystem vom Fachmann in den Tonarm eingebaut wird. Wird es nämlich verkantet oder sonst unvorschriftsmäßig eingesetzt, verlieren Sie ein hohes Maß an Originaltreue bei der Wiedergabe.

  • Anmerkung : Wie ich bei der Reparatur der Lautsprechersicken (Refoaming genannt) schon angemerkt hatte, gibt es feinmechanische Tätigkeiten, für die man ein Auge und ein Händchen haben muß !! Und man braucht eine guten Schluck Erfahrung, sonst wird es nichts. Insbesondere die Erfahrung bei den alten oder neuen analogen Vinyl-Plattenspielern liegt in 2015 nur noch in ganz wenigen (altgewordenen) Händen.


Wenn Sie das System selbst montieren, ist die von manchen Plattenspieler- Herstellern mitgelieferte Justierschablone eine wertvolle Hilfe. Damit können Sie exakt feststellen, ob die Abtastspitze an der richtigen Stelle sitzt.

Wenn Sie sich nun für ein Tonabnehmersystem entschieden haben und dieses in Ihrem Plattenspieler korrekt eingebaut ist, müssen Sie noch die optimale Auflagekraft einstellen. Dafür ist in erster Linie die Angabe des System-Herstellers maßgebend. Einerseits soll die Kraft niedrig sein, um eine möglichst hohe Plattenschonung zu erreichen, andererseits aber muß der Mindestwert eingehalten werden, bei dem auch die lautesten Stellen noch verzerrungsfrei abgetastet werden. Am sichersten kommen Sie mit der dhfi-Testplatte Nr. 2 zur optimalen Einstellung. Sie enthält geeignete Aufnahmen (300-Hz Sinustöne), um das Abtastverhalten bei verschiedenen Auflagekräften gehörmäßig zu prüfen.

Ein Artikel aus dem DM-Hifi-Jahrbuch 1979 von Walter E. Schön
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