Le Tourne Disque

Platines tourne-disques audio1HiFi Partie 6 Chapitre 6 page 1

Partie 6 : Dpannage

atines tourne-disques

Table des matires

Technique du son reproduit l'aide d'une pointe Gnralits Enregistrement sonore Procds d'enregistrement Fabrication d'un disque Technique de reproduction Pointe de lecture Tte de lecture Bras de lecture Mcanisme d'entranement

7 e complment

Partie 6 Chapitre 6 page 2 Platines tourne-disques audio/HiFi

Partie 6 : Dpannage

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Partie 6 : Dpannage

Technique du son reproduit d'une pointe

La technique du son reproduit l'aide d'une pointe est un procd qui ne ncessite a priori auciine conversion du signal acoustique en signal lectrique. C'est pour cette raison qu'il tait dj possible d'utiliser ce procd de stockage de sons avant mme l'invention des tubes amplificateurs. L'ondulation du son tait alors transmise une membrane situe au niveau de la tte de lecture. Nanmoins, dans la technique d'aujourd'hui, le signal acoustique est converti, l'aide d'un microphone, en signal lectrique (appel signal

audiofrquence), signal qui peut alors aisment tre amplifi, transmis et enregistr. L'enregistrement se fait l'aide d'une pointe de gravure traant un sillon en spirale sur un support (disque phonographique). La spirale est rgulire lorsque aucun son n'est mis ; par contre en prsence d'un son, son signal traverse un amplificateur d'enregistrement et atteint le transducteur lectro-mcanique de la pointe de gravure qui provoque ainsi une ondulation latrale du sillon. A l'oppos, le signal ainsi mmoris est lu sur une pointe de

Reproduction

1 - Microphone 2 - Amplificateur 3 - Transformateur 4 - Pointe de gravure 5 - Disque 6 - Haut-parleur 7 - Pointe de lecture

Fig. 1 : Schma de principe du son reproduit l'aide d'une pointe 7e cornpltnent

Partie 6 Cha~itre 6.1 Dacie 2 Platines tourne-disques audio1HiFi

Partie 6 : Dpannage 6.1 Technique du son reproduit l'aide d'une pointe

lecture qui excite un transducteur lectro- magntique. Le signal sortant du transducteur est transmis dans un amplificateur de reproduction et restitu sur le haut-parleur (Fig. 1). Pour 1 'utilisateur, seule la technique de reproduction prsente un intrct ; nous allons donc l'tudier en dtails. En principe, une platine tourne-disque se compose de trois lments : - la tte de lecture; - le bras (portant la tte de lecture) ; - le mcanisme d'entranement ; Nous pouvons trouver dans le commerce des platines tourne-disques ordinaires qui, dans ce cas, sont prsentes sous forme d'unit complte. Par contre, pour des amateurs d'Hi-fi, une gamme plus sophistique existe et leur permet ainsi de combiner les trois l- ments suivant leurs critres de choix. Le fonctionnement d'une tte de lecture Hi- fi est trs proche du principe du transducteur lectro-dynamique. Deux systmes de tte de lecture existent nanmoins ; il faut diff- rencier : - le systme magntique dont la pointe de lecture est dans ce cas asservie un aimant, - le systme dynamique dont la pointe de lecture est cette fois asservie une bobine. La tension de sortie d'un systme dynamique s'lve environ 1 / 10 de la valeur de tension d'un systme magntique ; un tage amplificateur auxiliaire est donc indispensable pour suppler l'amplificateur final ventuel. La tte de lecture est porte par un bras qui assure, pour la pointe de lecture, un support insensible la distorsion lors de la lecture du disque phonographique. Le frottement du palier du bras de lecture doit tre infiniment faible pour que la tte de lecture puisse tre dplace sans erreur dans le sillon du disque.

Par consquent, le couple de frottement du bras devra tre maintenu le plus faible possible ; s'il est trop grand, la tte de lecture ne sera plus place correctement pour suivre, sans erreur, l'ondulation verticale du sillon du disque (erreur de piste verticale). En plus, lors de la lecture, une force skatting se produit sur le bras ; elle est dirige vers le centre du disque. Pour remdier cela, il est important que le bras de lecture soit coud. Parfois, pour neutraliser cette force, des systmes Hi-fi possdent une ((compensation skatting , quelques rares constructions allant mme jusqu9 proposer le bras tangentiel. La rotation constante du disque est ralise grce au mcanisme d'entranement offrant des vitesses de 45 tours/minute et 33 1/3 tours/minute. Ces principales caractristiques sont le synchronisme et son insensibilit envers les parasites. Quand des variations de vitesse angulaire se produisent, il se cre alors des vibrations de hauteur tonale engendrant du pleurage non ngligeable. Des bruits parasites du mcanisme d'entranement sont for- tement mis en vidence par le renforcement des basses dans le correcteur de distorsion de reproduction. Nous trouvons aujourd'hui dans le commerce des tourne-disques ordinaires, des changeurs automatiques de disques et des platines tourne-disques automatiques. La dsignation ordinaire n'est pas pjorative ; il s'agit en effet d'appareils entrant dans une catgorie de prix lev et possdant les qualits de studio. Par contre les changeurs automatiques de disques permettent la reproduction auto- matique de plusieurs disques les uns derrire les autres. Aujourd'hui, la prfrence se tourne vers les tourne-disques automatiques, c'est--dire les platines dont le bras est guid sur le sillon de dpart, relev la fin du sillon et ramen enfin sur son support.

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Partie 6 : Dpannage

6.1 Technique du son reproduit l'aide d'une pointe

616.1.2 Enregistrement sonore

L'information est stocke sur la piste strophonique du support (le disque phonographique). Cette piste a la forme d'une spirale trace l'aide d'une tte de gravure, appele aussi burin, de l'extrieur vers l'intrieur sur la surface d'un disque en aluminium recou- vert d'un vernis spcial. Le burin prsente un profil triangulaire et est chauff afin d'obtenir une section du sillon sans dfaut, nette et lisse. Le copeau obtenu est limin par un dispositif (buse aspirante). Pour amortir la frquence propre du burin, le rpouvement de ce dernier a une forte contre-raction.

Fig. 2 : Schma de la pointe de gravure

616.1.2. i Procds d'enregistrement

Pour graver une information sonore sur un disque phonographique, il existe deux types de gravure qui sont : - la gravure en profondeur (ou verticale) qui fut ralise en 1877 par Edison, - la gravure latrale qui le fut en 1888 par Berliner. Ensuite, en 193 1, une gravure dite stro )) fut mise au point par A.D. Blmlein. Celle- ci permet le stockage simultan de deux infor- mations (ncessaire lors d'enregistrements st- rophoniques). C'est en fait la combinaison des deux types de gravure prcdents.

La gravure en profondeur (ou verticale) Quand un sillon est grav avec une profondeur variable, c'est--dire lorsque le systme d'enregistrement actionne la tte de gravure

perpendiculairement la surface du disque, on obtient alors une gravure dite en profondeur )). Lors de la lecture d'un sillon grav ainsi, la pointe de lecture se meut exactement de la mme manire que la tte de gravure (c'est--dire perpendiculairement la surface du disque). Ce type de gravure est utilis encore aujourd'hui mais seulement lors de la rali- sation de disques talon pour des mesures de distorsions et de paradiophonie.

La' gravure latrale

Quand un sillon est grav avec une profondeur uniforme dans la surface du disque, la tte de gravure se dplace alors paralllement la surface du disque ; nous sommes en prsence de la gravue dite latrale . Lors de

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la reproduction, la pointe de lecture est dvie latralement. Ce procd est encore appliqu lors d'enregistrements monophoniques.

La gravure

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616.1.3 Fabrication d'un disque

Les diffrentes phases pour fabriquer un disque sont les suivantes : L'enregistrement musical effectu en studio est mmoris sur un magntophone 24 pistes. Aprs une phase de mixage, ces informa- tions sont enregistres sur un magntophone 2 pistes. D'aprs la bande originale ainsi obtenue, l'enregistrement musical est alors grav avec le burin sur un disque verni. Le disque verni, appel aussi disque original, est trs souple. A ce stade, il ne peut pas tre utilis pour de multiples reproductions. Pour rendre ce disque rsistant, une solution de nitrate d'argent est pulvrise. Le disque verni est prsent lectriquement conducteur. Il est fortifi dans un bain galvanique grce un revtement protecteur de Nickel. La phase suivante consiste le cuivrer (paisseur de la couche = 0,5 mm). Le disque cuivr ainsi obtenu est spar du disque verni. On obtient ainsi le ngatif du disque original (qui correspond en fait un moule) ; il porte les sillons entaills du disque original en relief. Ce disque de cuivre est appel pre mais ne peut servir presser que quelques centai- nes de disques.

Pour pouvoir raliser des sries de disques plus importantes, il nous faut fabriquer une mre . On l'obtient de la faon suivante : des couches de nickel et d'argent sont cou- les dans le moule pre et spares ensuite de ce dernier. Le positif (disque identique l'original) est appel mre . Il nous faut alors la contrler.

Pour pouvoir presser plusieurs milliers de disques, il faut fabriquer, partir de la mre, plusieurs matrices de pressage identiques au pre. Elles sont appels fils . Chaque matrice permet de raliser un millier de disques.

Aujourd'hui, les disques sont raliss principalement avec du polyvinyl chloride (PVC). Ce PVC arrive dans une presse chauffe dont les parties suprieure et infrieure sont com- poses par les fils. D'aprs le principe des gau- friers, les disques sont comprims avec une pression d'environ 100 tonnes. Aprs le refroidissement, l'arte est coupe et le produit final (disque phonographique) est prt.

7e complment



6l6.1.4 Technique de reproduction

Lors de la reproduction, la pointe de lecture est contrainte glisser le long du sillon du disque correspondant au trac effectu par la tte de gravure lors de l'enregistrement. Mieux la pointe suit le sillon, meilleure est la reproduction et donc moins de distorsions apparaissent. Aujourd'hui, les pointes de lecture sont fabriques le plus souvent en saphir. Dans le systme Hi-fi, on utilise cependant la pointe diamant qui est plus rsistante l'usure grce un meilleur usinage, mais aussi plus chre.

La qualit du systme de tte de lecture dpend avant tout de la qualit de la pointe qui est dtermine en fonction de l'exploration sans distorsion du sillon, du dfaut mini- mal provoqu par un mauvais rglage du bras de lecture ou de la pointe, et enfin de l'usure de la pointe ou du disque. Par rapport une pointe traditionnelle, une pointe de bonne qualit s'obtient grce une fabrication dif- frente et son polissage. Lors de la reproduction, la pointe doit glisser le long du sillon ; les dimensions de la pointe doivent tre choisies pour que celle-ci aille profond- ment dans le sillon sans toutefois toucher le fond car dans ce cas un bruit de friture serait entendu. Le sillon est parcouru par la pointe dont la force applique son support est irr- gulire. Nous appellerons par la suite F la force applique au support de la pointe. Pour conserver une reproduction sans dfaut, la position de la pointe dans le sillon n'est pas la seule condition remplir. Lors de la lec-

Les mouvements des pointes de lecture sont post-traits en tension alternative lectrique.

La transformation du mouvement des pointes en tension se fait grce au transducteur lectro-mcanique se trouvant dans le systme de tte de lecture. Il existe deux formes de transducteurs : ceux qui travaillent d'aprs le principe lectro-magntique et deux d'aprs le principe lectro-dynamique ou pizo lectrique.

ture, la pointe doit rester dans le sillon. Si F est choisie trop faible, la pointe sort du sillon ; par contre si elle est choisie trop grande, de faibles carts par rapport la piste du sillon se produisent, engendrant ainsi non seulement une mauvaise qualit de reproduction mais aussi une dtrioration du disque et de la pointe. Pour couter un disque avec une prcision suffisante, nous devons choisir F gale quelques millinewtons et la masse de la pointe environ 1/10 de milligramme. Mme si F est relativement faible, une pression de surface considrable est applique au point de contact. Les calculs suivants nous le prouvent : Soit p la pression de surface, Supposons F gale 30 mN et un point de contact d'un diamtre de 5 Pm. Si en plus les versants du sillon sont infiniment durs, alors :


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Comme F forme un angle de 45" par rapport au versant du sillon, la projection de F sur sa normale est : 30mN x cos45" = 30mN x = =21mN

-

2 On obtient donc :

Dans la pratique, les points de contact ont un diamtre plus grand d la dformation lastique du disque, la configuration de la surface et au polissage ; de ce fait, la pression de surface diminue. D'aprs ce calcul, on .s'aperoit que la pointe de lecture doit tre fabrique en matriau trs dur. Aujourd'hui, elles sont en saphir pur ou en diamant natu- rel. Avec une telle pointe, nous pouvons couter jusqu' 1 000 disques sans abmer ni le disque ni la pointe. Au-del, une usure due au polissage apparatra ; la surface de contact entre la pointe et le disque ne sera plus ponctuelle mais ellipsodale et la lecture se fera dans de moins bonnes conditions. La vitesse d'usure se rduit au fur et mesure de l'agrandissement de la surface de contact. La dure d'utilisation d'une pointe en diamant est peu prs dix fois plus longue que celle d'une pointe en saphir. Cependant, elle dpend principalement de l'tat du disque et de l'entretien ; poussires et rayures en tra- vers du sillon sont les pires ennemis d'une tte de lecture. Une pointe de lecture dtriore provoque d'une part une dtrioration du sillon et d'autre part l'apparition de brusques distorsions et d'un souffle. C'est pourquoi la reproduction doit constamment faire l'objet d'une attention particulire.

Pointe en saphir

Dans les systmes pizo-lectriques, les pointes de lecture sont principalement fabriques en saphir synthtique obtenu grce la fusion

Fig. 5 : Pointe en saphir dans un microsillon stro d'oxyde - aluminium haute pression. Elles peuvent facilement et aisment tre polies avec une poudre de diamant. En raison du prix d'usinage relativement faible, elles sont, toute proportion garde, avantageuses.

Pointe en diamant

Les pointes en diamant sont uniquement utilises dans les systmes de tte de lecture Hi- fi. Un diamant est environ 100 fois plus dur qu'un saphir. Il se compose de carbone pur chimique et offre une duret de 10. Le prix beaucoup plus lev que celui d'un saphir ne dpend pas seulement du prix de la matire mais surtout de l'usinage coteux. La pointe en diamant prsente deux avantages lis tous les deux la faible vitesse d'usure : - dure d'utilisation beaucoup plus longue, - disque pargn longtemps de toute dtrioration. Deux types de pointe en diamant existent : - Le diamant A qui est fabriqu en diamant trouv dans la nature. Il se distingue par sa duret optimale et une trs faible masse d'environ 0'2 mg.

7' con~plment



broche mtallique

clat de diamant

Fig. 6 : Diamant A taill dans un octadre Fig. 7 : Diamant B compos d'une broche mtallique et d'un clat de diamant

- Le diamant B qui est l'assemblage de deux Diffrentes formes d e pointe parties, l'une tant une broche mtallique et L~ sillon partant de l'extrieur vers l'intrieur l'autre un clat de diamant. et le systme d'entranement donnant une Ce type de diamant forme un ensemble de vitesse angulaire constante au disque, la lon- moins bonne qualit que le prcdent. gueur d'onde du son enregistr devra dimi-

Fig. 8 : Pointe conique Fig. 9 : Pointe ellipsodale


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nuer petit petit. Par exemple, quand on note une ondulation de 15 kHz, les longueurs d'enregistrement s'lvent : 33 pm sur la piste extrieure et 13 pm sur le sillon qui se trouve le plus prs du centre du disque. Par consquent, une pointe conique avec un rayon de courbure de 15 pm n'est plus dans la bonne position pour suivre exactement le sillon. Par contre, l'utilisation d'une pointe taille en ellipse, de grand axe gal 2 x 5 pm, permet une lecture (analyse) de piste impeccable. Une pointe ellipsodale est proche, de part sa forme, de la pointe de gravure. On atteint,

"6.1.4.2 Tte de lecture

lors de la lecture, une bande de frquence plus large, particulirement dans les plus hautes frquences. Ces pointes de lecture sont cependant utilises exclusivement dans des systmes de haute qualit. En raison de la surface de contact relativement petite et de la pression applique cette surface produite spcifique- ment haute, la force applique au support doit tre trs prcise ; jamais la valeur exige ne doit tre change par les fabricants.

Les figures 8 et 9 montrent les formes des pointes utilises.

Les systmes de tte de lecture sont de trs complexes transducteurs lectro-mcaniques petits et prcis. Ils transforment le mouvement du sillon, communiqu par la pointe de lecture, en tension lectrique alternative.

Tte de lecture magntique

Dans le cas de ttes de lecture magntiques, les bobinages du transducteur sont parcou- rus par un flux de force magntique variable. La tension de sortie est proportionnelle la vlocit dviatrice de la pointe. Les sytmes de tte de lecture magntique n'mettent pas seulement une faible tension de sortie mais leur bande de frquence correspond exactement celle des pointes de gravure lors de l'enregistrement, ce qui permet d'adjoindre un pramplificateur-correcteur de distorsions dj intgr dans un amplificateur moderne.

Tte de lecture avec champ magntique variable

La figure 10 montre en dtail une tte de lecture avec un champ magntique variable.

Deux aimants en U disposs en croix portent chacun une spire. Les branchements de ces spires mnent chacun une voie de sortie du systme de tte de lecture. Une petite armature oscillante magntique est dispose libre- ment entre les panouissements polaires des aimants fixes et porte un mince tube d'aluminium auquel la pointe de lecture est colle l'extrmit antrieure. L'armature oscillante est simplement tenue l'autre extrmit par une couche molle et lastique de caoutchouc.

panouissement polaire

armature oscillante

pointe de lecture

Fig. 10 : Tte de lecture avec champ magntique variable

1 Partie 6 C h a ~ i t r e 6.1 ~ a a e 10 1 Platines tourneldisques audio1HiFi Partie 6 : Dpannage


Quand la broche de lecture est entrane dans le sillon, l'armature oscille devant l'panouissement polaire induisant une tension dans chacune des bobines ; ces tensions modlisent lectriquement le mouvement de la pointe de lecture. Grce la disposition gomtrique, un bon dcouplage est garanti.

Tte de lecture avec rsistance magntique variable

La figure 11 montre le principe de la rsistance magntique variable sur une tte de lecture. Le flux magntique ncessaire est produit par un aimant permanent et fixe. Le circuit magntique est compos d'un induit (synchrone au support de la pointe). Il est command partir de la dviation de la pointe de lecture ; de cette faon, l'entrefer se modifie entre les noyaux des bobines et l'induit. La rsistance magntique dans l'entrefer et le flux magntique l'intrieur de la bobine varient.

Tte de lecture dynamique

La conception d'une tte de lecture dynamique ressemble celle d'un microphone ou

ointe de lecture

Fig. 7 1 : Tte avec rsistance magntique variable

haut parleur dynamique. Nous nous trouvons donc en prsence de bobines dans un champ magntique constant. Le mouvement de la pointe de lecture rend mobiles des petites bobines dans le champ de l'aimant permanent de faon ce qu'une tension soit induite dans les bobines grce la variation du flux. Une tte de lecture dynamique provoque des tensions de sortie proportionnelles la vitesse de dviation de la pointe. Ainsi, comme dans le cas d'une tte magntique, le montagne pos- trieur d'un amplificateur correcteur de distorsions est ncessaire. Les bobines d'une tte dynamique sont peu volumineuses et de faible masse, ce qui entrane aussi des tensions induites faibles ncessitant donc une transformation lvatrice. Les systmes dynamiques prsentent cependant des proprits de trans- mission exceptionnelles. Grce la position des bobines dans un champ homogne, il ne se produit que peu d'influence sur le signal transmettre. Grce cela, le taux.de distorsion est petit.

Tte de lecture pizo lectrique Avec ce systme, on tire profit de l'effet pizo-lectrique. Un sel de seignette m~nocris- ta1 met une tension lectrique si 1'01-1 dforme celui-ci mcaniquement. On transmet les mouvements de la pointe de lecture aux transducteurs qui sont dforms mcaniquement et mettent ainsi une tension lectrique. Ici aussi la tension est proportionnelle la vitesse de dviation de la pointe. Une correction de distorsions spciale comme celle utilise dans le cas d'une tte magntique n'est pas ncessaire. La conception d'un systme pizo lectrique est relativement simple raliser ; c'est pourquoi il est, toutes proportions gardes, bon march.

Tte de lecture pizo lectrique stro

La figure 12 montre une tte pizo lectrique stro. Elle se compose d'une espce de sel

Platines tourne-disques audio1HiFi Partie 6 Chapitre 6.1 page 1 1


Fig. 1 2 : Tte de lecture pizo-lectrique

de seignette monocristal taill en lamelles de 0,3 mm d'paisseur, 12 mm de long et 4 mm de large. Plusieurs lamelles superposes sont disposes de chaque ct et sont relies un support. Lors de la lecture du sillon, grce l'entretoise d'accouplement, l'lment de cris- tal, alimentant les voies respectives, travaille en traction. Il en rsulte alors des tensions qui peuvent atteindre de trs hautes valeurs.

Tte de lecture cramique

Dans le cas d'une tte de lecture cramique, les transducteurs se composent d'un matriau

616.1.4.3 Bras

d'oscillations ucteur cramique

traverse de couplage

support de la pointe

Fig. 13 : Tte de lecture cramique stro

polycristal, comme par exemple le plomb- zircon-titanate ou le baryum-titahate. Ces transducteurs sont, contrairement au seignette monocristal, rsistants la rupture, chimique- ment inactifs, et quasiment insensibles en prsence d'humidit. Ils sont, contrairement aux cristaux, vibrateurs de flexion et sont coupls linairement au support de la pointe. La figure 13 montre la conception d'un systme stro cramique. A l'arrire, les deux transducteurs cramiques sont tenus par un palier lastique. Le support de la pointe est reli, grce la traverse de couplage, aux transducteurs cramiques.

La fonction du bras de lecture consiste tenir le systme de tte de lecture et guider la pointe dans le sillon du disque phonographique sans que de gros efforts soient ncessaires. Pour parvenir cela, les lments suivants sont primordiaux: la gomtrie du bras, sa masse, l'effort appliqu au support et la compensation de la force skating .

Lors de la fabrication du disque, la pointe de gravure se meut radialement sur le disque. En outre l'angle form par son axe longitudinal et le rayon du disque est toujours gal 90". Ce mouvement devrait tre exig lors de la lecture. Avec le bras tangentiel, nous arrivons ce rsultat car ce bras parcourt le systme avec l'aide d'un rail de guidage sur le disque.

7e comnpln~ent

Partie 6 Chapitre 6.1 page 1 2 Platines tourneldisques audioIHiFi - -


Fig. 14: Bras orientable

Cette conception de bras est rare et aujourd'hui encore le bras orientable est utilis la plupart du temps. Ce dernier est posi- tionn l'extrieur du disque. La pointe de lecture dcrit un arc de cercle et aucune des tangentes cet arc de cercle n'est radiale. Il se produit donc une erreur de piste; pour la minimiser, nous devons couder le bras et l'orienter vers le centre du disque. Il faut choisir en plus sa longueur plus grande que la dis- tance situe entre l'axe du bras et le centre du disque. Grce au bras coud, l'angle d'erreur de piste est nul pour deux positions du bras sur le disque. A ces points, la position de lecture idale est donc ralise. En principe, les distorsions dues l'angle d'erreur de piste sont plus faibles que celles invitables occasionnes par les systmes de lecture. La force sur le support de la pointe ne doit tre ni trop grande ni trop petite. Si elle est choisie trop faible, il n'est pas garanti que la pointe parcourt rgulirement le sillon. Le son paraft rauque et la pointe se soulevant et retombant dans le sillon peut amener de grosses dtriorations de celle-ci et du disque. La raction applique au systme est une grandeur vectorielle dpendant de sa masse et de la gomtrie de la zone de contact. La force habituellement applique au support se situe entre 10 mN et 50 mN; elle dpend

cependant du systme de tte de lecture choisi. Au niveau du coude, l'axe du systme n'est pas vertical. De cette faon, une force rsul- tante est dirige de telle faon que le bras bouge en direction du centre du disque. Cet effet s'appelle l'effet sltating. Il dpend de la force applique au support et de la forme de la pointe. La force skating n'est cependant pas souhaitable car elle engendre comme con- squence une exploration ingale des deux versants du sillon. A l'aide d'une installation anti-skating, un moment inverse, pour com- penser cette force, est introduit grce au systme levier - ressort. Ce dispositif com- pense automatiquement la force skating produite sur le parcours de la pointe.

Les proprits de reproduction Pour connatre les proprits des systmes de ttes de lecture, on a recours aux donnes techniques prcises par la norme Hi-fi 45500 lgale, partie 3. On peut nanmoins exprimer un jugement dfinitif d'aprs un test auditif; nous couterons dans ce cas une musique mais ne consulterons aucune donne technique. La bande passante est dfinie grce au champ de tolrance dans lequel une limite de la courbe de frquence doit tre au minimum. La bande de frquence, c'est--dire l'amplitude de cette courbe de frquence, est expri- me en dB et se rfre la frquence 1 kHz. Cette bande frquence est labore l'aide d'un disque de mesures de frquence selon DIN 45541 (Fig. 15). La tension de sortie mise par un systme de tte de lecture ne dpend pas seulement de la vlocit du disque mais aussi de la frquence et de la rsistance de charge. Ainsi, d'aprs DIN 45500, partie 3, dans le cas d'une frquence de rfrence de 1 kHz et d'une vlocit de 10 cm/s, une tte de lecture pizo-lectrique doit mettre, une rsistance de charge de 470 Kohm, une tension allant de 0'5 1'5 volt. Une tte magntique doit


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Frquence

-

Fig. 15: Champ de tolrance d'aprs DIN 45541

fournir, une rsistance de charge de 47 Kohm, une tension de sortie allant de 10 15 mVolt. Quand nous divisons la tension de sortie par la vitesse provoque, nous obtenons le rendement qui est exprim en mVs/cm pour la frquence de rfrence d'un Khz d'aprs DIN 45539.

Le rapport mesur en dB est appel affaiblissement de paradiaphonie (sparation des voies); cela montre combien est grande l'influence d'une des voies sur l'autre. L'affaiblissement de paradiaphonie n'est pas ncessaire pour une bonne reproduction stro. Celui-ci doit tre, entre 500 et 6 300 Hz, plus grand que 15 dB et mme suprieur 20 dB au voisinage de 1 000 Hz. Au niveau de la conception interne d'une tte de lecture, il existe d'autres facteurs influant sur la sparation des voies. Un de ces facteurs est la position perpendiculaire du systme de lecture par rapport au rayon du disque. Un non-respect, mme insignifiant, produit un effet non ngligeable sur la sparation des voies.

Un autre critre pour les proprits de reproduction est la diffrence de niveau, c'est-- dire la diffrence des tensions de sortie d'un systme stro. Cet cart est mesur en considrant une mme modulation des versants gauche et droit du sillon strophonique d'un disque de mesures. La frquence de rfrence tant de 1 kHz et considrant des appareils stro d'aprs DIN 45541, la diffrence de niveau est comprise entre + / - 2 dB. Un dernier critre non ngligeable est la compliance (dplacement par unit de force). On entend par l la souplesse de la pointe de lecture par rapport la force exer- ce sur elle. Le support de la pointe doit ainsi tre souple pour qu'il revienne de lui-mme sa position d'quilibre si la pointe dvie du sillon. Selon DIN 45500, la souplesse exige dans chaque direction est suprieure 0.8 cm/N. Cette valeur correspond une force antagoniste de 7,5 mN. En outre, la compliance doit tre plus grande dans la direction horizontale que dans la direction verticale.

1 Partie 6 Cha~ i t re 6.1 ~ a c i e 14 1 Platines tourneldisques audio1HiFi Partie 6 : Dpannage


"6. i .44 Mcanisme d'entranement

Lorsque des vibrations mcaniques, dues par exemple l'entranement, parviennent la pointe de lecture, celles-ci sont reproduites sur l'amplificateur puis dans le haut-parleur et apparaissent comme des bruits de fond sourds (graves). Pour loigner de telles vibrations de la pointe de lecture, on monte le plateau et le bras sur un deuxime chssis appel chssis secondaire . 11 est assembl avec le chssis principal grce une liaison lastique (voir repres 1 de la fig. 16) et pourvu d'un poids d'quilibrage. Avec une telle conception, l'entranement du disque ne peut plus s'effectuer l'aide d'un engrenage mais d'une courroie. En outre le moteur est solidaire du chssis principal. Grce la courroie, aucune oscillation ne peut tre transmise au disque.

recommands pour l'entranement des tourne-disques. Pour obtenir un meilleur synchronisme, les platines tourne-disques Hifi sont frquem- ment quipes de moteurs courant continu. Ces moteurs sont coupls avec un gnrateur d'impulsions qui engendre un signal dpendant de la frquence. Quand une erreur se produit sur le nombre de tours, il est alors rgl immdiatement grce un circuit lectronique. Le nombre de tours prrgl ne dpend plus, par ce moyen, des diffrentes charges comme par exemple le nettoyeur de disques coupl. Les moteurs courant continu ont un couple important et une courte phase de dmarrage lors de la mise en service.

Systmes d'entranement Le moteur d'entranement

Entranement pas friction En guise de moteurs d'entranements pour les tourne-disques, des moteurs asynchrones monophass sont principalement utiliss. Ils

prsentent un bon couple au dmarrage, sont fiables, ne ncessitent pas normment d'entretien, ne sontpas bruyants et c'est pour toutes ces raisons qu'ils sont particulirement

Avec ce type d'entranement, le nombre de tours du moteur est toujours plus lev que le nombre de tours voulu du disque. Ce systme d'entranement se situe entre le moteur et le plateau recevant le disque. Il comporte, dans ce cas le plus simple, une roue intermdiaire en bonite commande par l'arbre du moteur qui transmet le couple de rotation au plateau. L'arbre du moteur prsente des diamtres diffrents qui correspon- dent aux nombres thoriques de tours. Le rglage du nombre de tours se fait grce une installation de commande mcanique qui fait correspondre un diamtre de l'arbre du moteur avec la roue. Afin d'obtenir diffrents diamtres de l'arbre du moteur,on le choisi lgrement conique.

Fig. 16 : Conception d'un tourne-disques avec Avec cette mthode, nous obtenons une rci- chssis secondaire sion de + / - 3 % par rapport au nombre de

Platines tourne-disques audioIHiFi Partie 6 Chapitre 6.1 page 1 5

Partie 6 : Dpannage


tours thorique choisi. Les deux inconvnients de l'entranement par friction sont : - le durcissement du caoutchouc aprs une longue dure d'utilisation; celui-ci perdant ensuite son adhrence, - les vibrations propres du moteur commu- niques par celui-ci sur le disque, ce qui engendre des perturbations considrables.

Entranement par courroie

Les platines tourne-disques de haute qualit sont la plupart du temps quipes d'un entranement par courroie. Le couple est transmis avec une courroie plate, de l'arbre du moteur tages au plateau recevant le disque. En raison du diamtre diffrent de l'arbre du moteur et du plateau d'entranement du disque, le nombre lev de tours du moteur est align sur le nombre thorique de tours cor- respondants. Pour modifier le nombre de tours, on dplace la courroie sur un plus ou moins grand tage, la longueur de la courroie se modifiant aussi. Avec cette mthode, l'lasticit de la courroie peut, avec le temps, tre modifie provoquant ainsi un glissement et par consquent une variation du nombre de tours. Une solution lgante de rglage du nombre de tours consiste monter, sur le moteur, un variateur de vitesse lectronique qui peut soit tre asservi grce un capteur magntique,soit tre rgl grce un reprage stroboscopique afin de lire les vitesses. Le nombre de tours est rgl continuellement avec un courant de Foucault de freinage. Une rondelle en aluminium ou en cuivre est fixe sur l'arbre du moteur et est freine plus ou moins en fonction de la position d'un aimant permanent ; ceci permet de rgler le nombre de tours.

Entranement direct Avec cc type d'entranement, le plateau est plac immdiatement sur l'axe du moteur. Un

moteur courant continu ou alternatif tourne une vitesse de 45 tours/minute ou 33 tours/minute. Les systmes de transmis- sion mcanique ne sont plus ncessaires avec l'entranement direct qui est peu sensible aux perturbations. Les platines de haute qualit entranement direct sont gnralement quipes d'un moteur courant continu sans collecteur. Le changement du nombre de tours se fait l'aide de deux gnrateurs effet Hall mon- ts jointivement en opposition de telle faon que les quatre bobines d'excitation aient une disposition engendrant un champ rotatif homogne.

Entranement direct pilote par quartz Les mcanismes d'entranement de disques de haute qualit ont une vitesse angulaire trs stable qu'il ne serait pas possible d'obtenir avec un moteur synchrone multipolaire ali- ment directement par la frquence du secteur qui fluctue de + / - 0,3 % Hz. Pourtant cette prcision ne suffit pas pour un entranement de disques de haute qualit. Par contre, dans le cas d'un moteur pilot par quartz, la vitesse angulaire est sous le contrle d'un gnrateur quartz. Les tolrances de fabrication d'un quartz sont sensiblement 100 fois plus faibles que les fluctuations de la frquence du secteur. Un montage oscillateur pilot par quartz )) produit une oscillation de 4,608 MHz divi- se par un diviseur de frquece numrique de la faon suivante : - pour un nombre de tours thoriques de 33 1/3 t/rnn: dans le rapport 1/8 1 soit 56,8 KHz, - pour 45 / /mn: dans le rapport 1/60 soit 76,8 KHz, - puis nouveau dans le rapport 1 /5 12 pour obtention de la frquence de rfrence dfi- nitve de 111,1 Kz pour 33 1/3 t/mn et - 150 Hz pour 45 t/mn,

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ce qui reprsente la valeur thorique du circuit de rglage du moteur. Le moteur est coupl rigidement un gnrateur de frquence 200 ples qui met une tension sinusodale, prcise et proportionnelle la vitesse de rotation.

Les frquences de consigne sont de 11 1,1 Hz pour 33,1/3 tours/min. et de 150 Hz pour 45 tours/min. La tension alternative fournit la valeur relle obtenue de la boucle du circuit de rglage. Un trigger de Scmitt mont en aval transforme le signal en une tension rectangulaire et de mme frquence. Un limi- teur amne le rglage de l'amplitude moyenne au niveau logique.

Dans un montage PLL (Phase - Locked - Loop), la valeur thorique est compare la valeur relle l'aide d'un comparateur de phase trs sensible, 200 fois par minute. Le montage PLL fournit un signal rectangulaire dont le rapport d'impulsions est une donne exacte des variations de la vitesse de rotation ; ce signal est ensuite trait par un convertis- seur numrique - analogique. Dans l'tage pilote du moteur, la tension de rglage analogique est transforme en une variation de courant analogique, employe pour 1' asser- vissement du nombre de tours du moteur.

Le plateau

Pour viter de fortes variations du son ou du moins les rduire, on applique au plateau le principe du gyroscope, principe suivant lequel un corps tend conserver son tat de mouvement, ce phnomne tant d'autant plus prononc que la masse et la vitesse sont plus leves. Quand on l'applique au plateau, la vitesse est alors dtermine. On alourdit le plateau au maximum afin d'obtenir une inertie la plus forte possible. Pour des mcanismes d'entranement de haute qualit, les plateaux sont fabriqus en aluminium ou dans un alliage de zinc avec une masse variant de 3 5 kg. Le diamtre est d'environ 32 cm. Pour obtenir un moment d'inertie maximal, on concentre la masse sur le pourtour. Les plateaux sont antimagntiques et n'ont ainsi aucune influence lectro-magntique nfaste sur le tourne-disque. Pour viter un glissement entre le disque et le plateau ou encore pour amortir d'ventuelles vibrations, on munit le plateau d'une protection caoutchoute. Pour cela, on utilise une gomme latex molle de faon pouvoir y incorporer une poudre trs fine ne devant cependant pas dtriorer la surface des disques.

Documents

Le Tourne Disque