8.2 Plattenspieler: Technik

Die Komponenten im Detail

In den folgenden Kapiteln beschreibe ich die Komponenten eines Plattenspielers. Ich beschreibe nicht alle Bit & Pieces der Innereien, sondern die Komponenten, die für die Klangwiedergabe verantwortlich sind und daher für den Anwender interessant sind, z.B. die Abtastnadel, das Tonabnehmer-System, der Tonarm, Antrieb usw. ...

 

 

Die Beschreibungen halte ich relativ allgemein, sodass diese für den Einsteiger aber auch für den HiFi-Freak interessant sind. 

 

 

Wie ein Plattenspieler generell funktioniert, kann man sich  auf diesen beiden tollen YouTube-Videos anschauen:

- klick HIER  (in Englisch, Dauer: ca. 2 Minuten, mit super Animationen)

- klick HIER  (in Englisch, Dauer: ca. 5 Minuten, Schwerpunkt Fertigung) 

 

 

 

 

8.2.1 Antriebe

Der Antrieb eines Plattenspielers hat die Aufgabe, den Plattenteller gleichmäßig, d.h. mit geringsten Gleichlaufschwankungen anzutreiben. Neben einer Gleichlaufschwankung hat auch die Antriebsmechanik einen Einfluss auf den Klang, nämlich durch das sogenannte Rumpeln. Rumpeln ist ein gleichförmiges niederfrequentes  Störgeräusch (liegt etwa zw. 10 bis 50 Hz) und kann durch den Antrieb (Lager, Aufhängung) aber auch durch die Schallplatte selbst (Güte der Pressung, Wellung der Plattenoberfläche) verursacht werden. Diese mechanischen Störungen (Vibrationen) werden leider vom Tonabnehmersystem (Abtastnadel, Tonkopf) übertragen und verursachen im Verstärker eine messbare Rumpelspannung. 

 

Starkes Rumpeln kann man nicht nur hören (ganz zartes, dumpfes Grollen (=Rumpeln) und u. U. sogar am Tieftöner sehen (!), nämlich durch starke Bewegungen der Lautsprecher-Membran!

 

Tipp: 

Rumpeln (verursacht durch eine Schallplatte) ist sehr oft bei Picture-Discs hörbar, sehr stark schon im Bereich der Einlaufrille hörbar.

 

Als Antriebsmotor hat sich in den letzten Jahrzehnten der Synchronmotor mit elektronischer Motorsteuerung (Phasen-Generator) durchgesetzt, der Gleichlaufschwankungen von unterhalb 0,5% ... 0,025% (nach DIN) ermöglicht.

 

Heutzutage ist die Antriebsmechanik in Verbindung diverser Konstruktionselemente des Plattenspielers, wie z.B. massive Plattenteller, Einsatz von Antriebsriemen, entkoppelte Chassis mit Dämpfungssystem etc. sehr ausgereift, sodass Gleichlaufschwankungen und Rumpeln nur noch eine untergeordnete Rolle spielen sollte (außer bei Billig-Plattenspielern). 

       

Folgende Antriebskonzepte sind mir bekannt und diese möchte ich hier vorstellen:

  • der Reibradantrieb (Andruckrolle)
  • der Riemenantrieb (Belt Drive)
  • der Direktantrieb (Direct Drive)
  • Magnetischer Antrieb 

Der Reibradantrieb

 

Am Beispiel eines Thorens TD 124 ...  

Hier ein sehr schönes Foto eines restaurierten Thorens TD124 (Quelle: www.schopper.ch) mit Reibradantrieb

(eigentlich ein "Hybrid" bestehend aus einem Riemen-Antrieb plus einem Reibrad-Antrieb).

 

Das schwarze Reibrad (rechts im Bild) wird über einen Hebel beim Einschalten waagrecht von innen  an den Plattenteller gedrückt (der Plattenteller wurde hier abgenommen, damit man die gesamte Antriebsmechanik sehen kann).

 

Das Besondere beim Reibradantrieb ist eine zwischengeschaltete Stufenscheibe. Je nach vorgewählter Drehzahl wird die Stufenscheibe so positioniert wird, dass das Reibrad mit einer entsprechenden Scheibe angetrieben wird.  

 Foto: Schopper AG /Schweiz

 

Die hier im Foto gezeigte Antriebskette sieht wie folgt aus:  Motor--> Riemen --> Stufenscheibe --> Reibrad --> Plattenteller

Mehr Details zum Thorens TD 124 unter http://www.schopper.ch/index.php?page=motor-chassis-restoration-DE

 

Die Funktionsweise eines "klassischen" Reibrad-Antriebs sieht so aus: 

Hier eine Prinzip-Skizze einer klassischen Reibrad-Konstruktion, wie sie in vielen älteren Plattenspieler-Modellen zur Anwendung kam.

 

Vorteile des Reibradantriebes:

- einfache Antriebskonstruktion

- starker Antrieb (hohes Drehmoment, daher
   DJ-tauglich

- gute Wartbarkeit

Nachteile:

- anfällig für Rumpeln

- Verschmutzung des Reibrades

- Alterung des Reibradgummies 

 Foto: dampfradioforum.de

 

Reibradantrieb bei einem Plattenspieler von DUAL

Modell DUAL 410


Der Riemenantrieb

Nach dem gleichen Prinzip wie die Transmission mit Lederriemen bei einer Wassermühle aus dem Mittelalter, funktioniert auch Riemenantrieb bei einem Plattenspieler. Der Riemenantrieb ist z.Zt. der am häufigsten angewandte Plattenspieler-Antrieb. Dies liegt daran, dass heutzutage sehr gute, kostengünstige Synchronmotoren mit stufenloser (elektronischer) Drehzahlregelung verfügbar sind. Mit einem Riemen aus Gummi lässt sich eine vibrationsfreie Kraftübertragung direkt auf dem Plattenteller realisieren. Ein weiterer Pluspunkt ist die einfache Wartung, wenn mal ein Gummi durch Alterung verschließen oder spröde ist kann dieser sehr einfach ausgetauscht werden. 

Im wesentlichen gibt es zwei unterschiedliche Bauarten von Riemenantrieben bei Plattenspielern:

a) mit innen liegenden Riemenantrieb (unterhalb des Plattentellers)

b) den außen liegenden Riemenantrieb 

 

Bei hochwertigen Plattenspielern mit Riemenantrieb ist der Motor komplett entkoppelt vom Chassis des Plattentellers und man verwendet oftmals zusätzlich sehr schwere Plattenteller (große Schwungmasse zur Eliminierung von Gleichlaufschwankungen).

 

Der Riemen ist meißt ein Flachgummi (braucht keine Führung) oder seltener ein runder Gummi (benötigt eine Führung): 

Prinzip eines Plattenspielers mit innen liegenden Riemenantrieb:

  A: Abtastsystem,

  T : Tonarm,

  S: Schallplatte,

  P: Plattenteller,

  R: Riemen (hier rot dargestellt),

  Z: Zwischenchassis,

  eA: elastische Aufhängung.

    

 

 

 

Copyright 1998 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

Hier ein praktisches Beispiel:

So sieht der Riemenantrieb des Plattenspieler OVATION der Firma Clearaudio (Erlangen/Deutschland) aus. Das ist deutsche Fertigungspräzision mit Reduktion auf das Wesentliche, gepaart mit technischer Eleganz. 

Natürlich gibt es auch beim Riemenantrieb unterschiedliche technische Umsetzungen.

Hier einige Beispiele:

Hier ein Video wie man einen innen liegenden Riemen an einem DUAL-Plattenspieler (DUAL 1239) austauscht: klick HIER

 

Vorteil: 

- einfache Konstruktion (wenig u. einfache Bauteile) 

- Verwendung von kostengünstigen Motoren 

- der Riemen entkoppelt den Antrieb vom Plattenteller 

- Wartungsfrei, schnelle Reparatur/Riemenwechsel einfach möglich

 

Nachteil: 

- schwacher Antrieb (niedriges Drehmoment)

- langsamer Anlauf bis zur Nenndrehzahl (nicht für DJs geeignet, z.B. zum scratchen)


Direktantrieb

- wurde in den 1970er erstmals eingeführt

 

- Antriebskonzept mit Antriebsachse des Motors auch
  gleichzeitig die Achse des Plattentellers

 

- Vielpol-Motoren, elektronisch geregelt (Quarzoszillator) daher
   sehr niedrigen Gleichlaufschwankungen realisierbar

 

- bei manchen Modellen ist der Plattenteller ein Teil des Motors

 

- üblicherweise kommen kräftige Motoren in Verbindung mit
   leichten bis mittelschweren Plattentellern zum Einsatz

 

 

Direktantrieb im Detail am Beispiel eines JVC - JL-B44 , Dual - 701Technics SP-10 und einem Technics SL-1210: 

Quelle: www.vinylengine.com

 

Typische Vertreter sind die bei DJ beliebten Plattenspieler wie der legendäre Technics - SL 1200 MK2 (wurde in 2016 neu aufgelegt), der Pioneer - PLX1000, der Audio-Technica - AT-LP120USB-C, Stanton - STR8-150 oder der ONKYO CP-1050D

 

Im HiFi-Bereich (Mid-Range-Systeme)  ist z.B. der legendäre DUAL CS 731Q (Direktantrieb, Vollautomatik) wohl einer der besten DUAL-Plattenspieler die jemals gebaut wurden.  

Vorteile:

- starkes Drehmoment

- schneller Start bis zur Nenndrehzahl 

- nahezu wartungsfrei

- sehr kleine Gleichlaufschwankungen (z.B. nur 0.025% (DIN))

 

Nachteile:

- sehr aufwendiger Antrieb


Linear-Motor

Eine sehr seltenes Antriebskonzept beim Plattenspieler ist der Antrieb mit einem Linear-Motor. Vermutlich der erste 

Plattenspieler mit diesem Antriebskonzept war der Fisher MT 6225. Es gab weitere Plattenspieler von Onkyo, B&O, Stratos und Kenwood (die Modelle muss ich noch raussuchen).

 

Die Firma Fisher konstruierte einen 120-poligen Linear-Motor, bei dem der Plattenteller-Rand berührungslos durch einen Antriebsspalt gleitet. Auf dem Plattenteller-Rand ist ein Magnetstreifen angebracht.

Induktionsspulen die in einem Bogen von 90 Grad angeordnet sind, erzeugen ein Magnetfeld und durch den Magnetstreifen im Plattenteller wird der Plattenteller in Rotation versetzt (Prinzip wie bei einer Magnetschwebebahn). Somit ist der Plattenteller selbst der Rotor dieses Linear-Antriebssystems. 

Magnetischer Antrieb

Bei dieser Antriebsart erfolgt die Kraftübertragung zwischen Antrieb und Plattenteller über eine magnetische Kupplung, d.h. der Motor und der Plattenteller sind mechanisch durch einen Luftspalt entkoppelt.  Der Kraftschluss erfolgt über ein Magnetfeld, wobei der untere Teil bzw. das untere Magnetfeld rotiert und somit die Drehmoment überträgt.

 

Ein brandneuer Plattenspieler ist der MAG-LEV (Details s.u.). Der MAG-LEV wird gerade zur Serienreife gebracht und ist mit ca. 950€ m.E. nicht überteuert. Bei diesem Plattenspieler schwebt und rotiert der Plattenteller frei in der Luft (!!!) mit Hilfe eines Magnetfelds. Das untere Magnetfeld hat eine Rotation, sodass der Plattenteller ebenfalls rotiert. Laut Hersteller-angaben beeinträchtigt dieses Magnetfeld nicht das Tonabnehmer-System.

MAG-LEV (Ljublijana, Slowenien)

Kickstarter-Projekt, z.Zt. noch in Prototyp-Phase. Lieferbar voraussichtlich Ende 2017.

 

Preis: ca. 920€ (1090 USD)

 

Präsentation bei der HiFi in München 05/2017 :
https://www.kickstarter.com/projects/245727224/mag-lev-audio-the-first-levitating-turntable/posts/1898322

 

https://www.indiegogo.com/projects/mag-lev-audio-the-first-levitating-turntable-vinyl#/

 

 

Transrotor - Gravita  (Deutschland)

 

http://www.transrotor.de/de/produkte/1-plattenspieler/39-gravita-tmd.html

 

Transrotor Magnetfeld-Antrieb in Verbindung mit einem Gravitationspendel (Prinzip wie bei einem Schiffskompass).

 

Preis: ca. 30.000€ 

 

Zählt zu den besten Plattenspielern der Welt!

 


8.2.2 Plattenteller

tbd: Materialen, Gewicht, Stroboskob-Markierungen, separat zu kaufen, Auflagen (Matten)

 

8.2.3 Tonarm

Der Tonarm eines Plattenspielers ist technisch eines der aufwendigsten Bauteile. Er hat zwei Bewegungsachsen, eine horizontal (links-rechts-Drehbewegung) und vertikal (Auf- und Abbewegung). Hauptaufgabe eines Tonarms ist die 

exakte Positionierung, Führung und die Gewichtsbalance des Tonabnehmer-System beim Abspielen. 

Die Hauptkomponenten dazu sind die Lager mit den Bügeln, der Tonarm-Bügel (gerade, J-, S-förmig), das Gegengewicht inkl. Justierung, sowie das Antiskating-System und der Tonarm-Lift. Je nach Plattenspieler-Typ (Manuell, Halbautomat, Vollautomat (s.u.)) kommt ggf. noch die Tonarm-Automatik mit hinzu.

 

Ausführliche Informationen zum Tonarm gibt es auf Wikipedia: klick HIER

 

Komponenten eines Tonarm

Diese beiden Graphiken (Draufsicht und ein Schnittbild) zeigen die Komponenten eines Bügel-Tonarms (gerader Tonarm mit Kröpfung) am Beispiel eines Tonarms der Fa. Pro-Ject vom Plattenspieler-Model "The Classic":


(zum vergrößern bitte die Graphik anklicken)

Von Low-End bis High-End

Der ambitionierte Anwender hat die Möglichkeit seinen Plattenspieler durch hochwertige Tonarme zu erweitern oder

aufzurüsten. Viele namhafte Hersteller von Plattenspielern und Plattenspieler-Komponenten bieten eine große Palette von

Tonarm-Systemen an und es gibt auch kleinere, hochspezialisierte Manufakturen, die Tonarm-Systeme im hohen 4-stelligen Euro-Preissegment anbieten. (Werde hier später exemplarische einige Tonarm-Systeme beispielhaft präsentieren, z.B. von Ortofon, Clearaudio, Pro-Ject, SME,  EAT, Amazon-Audio, Scheuch-Analog ...

vgl. dz. 

http://www.phonophono.de/phono/tonarme/hifi-tonarme/brinkmann.html)

http://www.amazon-audio.de/Morch.html

http://www.scheu-analog.de/tonarme/

 

 

 

Tonarm-Bedienung 

Plattenspieler ohne Automatik (manuelle Bedienung)

Hier ist der gesamte Abspielprozess  (Kontrolle und Bedienung)  durch den manuellen Eingriff des Benutzers gesteuert.

Manuell bedeutet das der Benutzer selbst (mit dem Tonarm-Lift) das Tonabnehmer-System mit Hilfe des Tonarms aufsetzt, d.h. die Abtastnadel wird in die Tonrille eingesetzt. Ebenso muss der Benutzer selbst den Tonarm abnehmen, wenn die Auslaufrille erreicht wurde. 

 

Plattenspieler mit Halbautomatik:

Das Tonabnehmer-System wird wie oben beschrieben manuell aufgesetzt aber sobald die Auslaufrille erreicht wurde,

wird der Tonarm durch eine Automatik in die Ruheposition gebracht und der  Antrieb abgeschaltet. 

 

Plattenspieler mit Vollautomatik:

Mit Hilfe von Tasten (Start, Stop, Lift) kann der Abspielprozess eingeschaltet werden, z.B. drückt man die Ein-Taste so wird das Abspielen gestartet (der Antriebsmotor wird gestartet und das Tonarm wird selbständig positioniert und das Tonabnehmer-System aufgesetzt. Sobald die Auslaufrille erreicht wird (die Endposition), dann wird der Tonarm automatisch in die Ruheposition zurückgefahren, auf der Tonarm-Ablage abgesetzt und der Antrieb wird abgeschaltet.  

 

 

 Tonarm-Typen: Bügel-Tonarm und Tangential- Tonarm 

 

Hier die beiden Tonarm-Typen in der Theorie und tolle praktische Beispiele: 

(Fotos: Kai Schäfer www.worldrecords.me --> klick HIER oder HIER)

Bügel-Tonarm (Formen und praktische Beispiele):  

(Plattenspieler-Fotos: Kai Schäfer - www.worldrecords.me --> klick HIER oder HIER)

 

Gedankensammlung  ...

  • Größen 
  • Befestigungen Tonabnehmer (SME Norm Anschluß, 1/2 Zoll ...)
  • Lager 
  • Resonanz/Anti-Resonator
  • Antiskating-Systeme (s. Kapitel Aufstellung und Justierung)
  • Lift


8.2.4 Headshell

 

Die Headshell  (Tonabnehmer-Befestigung) dient zum einem zur Montage und Justierung des Tonabnehmer-Systems am Tonarm und zum Anschluss der 4 elektrischen Ausgänge (rechtes und linkes Stereo-Tonsignal) des Tonabnehmers.

 

Die Headshell soll möglichst aus hartem Material gefertigt sein, um mechanische Schwingungen des Tonabnehmers zu absorbieren.  

 

Die Pins (elektrischen Anschlüsse) sind durch Farbcodes oder Zahlen gekennzeichnet.   

 

 

Die sogenannte Headshell dient zur Montage des  Tonabnehmer-Systems und ist mit dem hinteren Ende am Tonarm befestigt. 

 

Die Headshell gibt es in unterschiedlichen Materialien,

 z.B. aus Metall, Kunststoff und aus Holz . 

 

Die Befestigung am Tonarm erfolgt bei vielen Headshells via einem 1/2 Zoll SME Bajonett-Anschluss.   

 

Manche Hersteller von Plattenspielern/Tonarmen haben ein proprietäres (nicht standardisiertes) Befestigungssystem für ihre Headshells (z.B. DUAL).  

             Foto: recordstore.com.au                                                   Es gibt auch Tonarme bei denen die Headshell komplett in das 

                                                                                                               Tonarmrohr integriert ist.   

                                                             

 


Elemente einer Headshell:

  • Körper:  kann aus Metall, Kunststoff oder Holz sein
  • Griff:  dient dazu den Tonkopf/Tonarm manuell zu positionieren
  • Längsnut: dient zur Montage des Tonabnehmer. Der Tonabnehmer kann durch die Längsnut justiert werden
  • Bohrung: dient zur Befestigung eines Tonabnehmer-Systems oder zur Montage eine Zusatzgewichts
  • Headshell-Pins: 4 Pins dienen zum elektr. Anschluss des Tonabnehmer-Systems / Anschluss an die Tonarmkabel
  • 1/2 Zoll SME Bajonett-Anschluss: dient zur Befestigung der Headshell am Tonarm 
  • Verbindungskabel: Verkabelung des Tonabnehmersystems mit den Headshell-Pins 

Hier eine Fotostrecke mit Headshells in unterschiedliche Ausführungen und Bauformen, Pinbelegung und Montagebeispiel:

Montage:

Hier beispielhaft eine Montageanleitung für den Einbau eines Tonabnehmers an eine Headshell:

http://www.fl-electronic.de/analog/tonabnehmermontage.html

8.2.5 Tonabnehmer

Das Funktionsprinzip (kleiner Exkurs in die Physik / Elektrotechnik):

Der Tonabnehmer bzw. das Tonabnehmer-System (Tonabnehmer + Tonnadel) ist das Element das die Flankenschrift der Plattenrille in elektrische Signale umwandelt. Das physikalische Prinzip der elektrischen Signalerzeugung ist die elektromagnetische Induktion (sie wird z.B. bei Strom-Generatoren, Fahrrad-Dynamos, kabellosen Ladegeräten etc angewandt; mehr dazu auf Wikipedia (klick HIER).  Bewegt man einen Magneten an einer Spule oder man bewegt die Spule an einem Magneten, so wird in der Spule ein elektrische Spannungsimpulse erzeugt.

 

 Foto: REGA - APHETA2 MC Tonabnhmer


Eine sehr schöne Graphik aus dem Jahr 1977 zeigt das Innere eines MM-Tonabnehmers Ortonfon FF 15 E MKII

Grafik: Ortofon, 1977

Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Tonabnehmer-Systeme, die sich in der Erzeugung der Tonsignalspannung 

unterscheiden:

1. der MM - Tonabnehmer   (MM = Moving Magnet)

2. der MC - Tonabnehmer    (MC  = Moving Coil)

 

MM-Prinzip (Moving Magnet):

 

Im inneren des Tonabnehmer-Systems bewegt der Schaft der Tonnadel einen angedockten Magneten und dieser induziert an zwei Spulen (für die beiden Stereo-Kanäle) die Spannungsimpulse (Prinzip des sogenannten MM-Tonabnehmer-Systems (MM=Moving Magnet=Bewegter Magnet). Diese Spannungsimpulse liegen im einstelligen mV-Bereich (ca. 3-6 mV).

 

Komplette Beschreibung des MM-Tonabnehmer mit Beispielen: klick HIER  (externes Händlerportal)

 

 

 

Quelle Grafik:
http://www.soundfountain.com/amb/ttcartridge.html

 

 

MC-Prinzip (Moving Coil):

 

Beim MC-Tonabnehmer-System bewegt der Schaft der Tonnadel zwei sehr kleine Spulen (Coils), die von einen Magneten umgeben sind. Die so erzeugten Spannungsimpulse liegen im Bereich von 0,x mV. Also um eine 10ner-Potenz kleiner als beim o.g. MM-Prinzip. Diese erklärt warum beim MC-Tonabnehmer ein Vorverstärker für das elektrische  Tonsignal benötigt wird.

 

Komplette Beschreibung des MC-Tonabnehmer mit Beispielen: klick HIER (externes Händlerportal)

 

 

 

 

 

 

 

 

Quelle Grafik:
http://www.soundfountain.com/amb/ttcartridge.html

 

 

Vor- und Nachteile von MM und MC-Tonabnehmer

 

MM-Tonabnehmer

- Vorteil: Anschaffung billiger als MC, Nadel austauschbar, höhere Signal-Spannung 

- Nachteil: höheres Auflagegewicht, Klangliche Nachteile gegenüber MC

MC-Tonabnehmer

- Vorteil: besserer Klang als MM
- Nachteil: teurer als MM-Systeme: Anschaffung und die Abtastnadel kann nicht separat ausgetauscht werden

 

Background:

Kleiner Video-Beitrag von "HiFi-im Hinterhof.de" zum Thema Vorverstärker und Tonabnehmer:

https://plus.google.com/+hifiimhinterhof/posts/TqdmXdiKMt1

 


Exkurs: Beschreibung einer gesamten Tonsignal-Kette 

Bei einer klassischen HiFi-Anlage sieht die gesamte Signal-Kette (von der Schallplatten-Rille bis zum Lautsprecher) wie folgt aus:

 

Schallplatte & Schallplattenspieler:

Flankenschrift der Tonrille --> Nadel-Spitze --> Nadelspitzenschaft --> Spulen im Tonabnehmer

--> elektrische Impulse (elektrische Tonsignale) --> Kabel im Tonarm --> Ausgangs-Buchse 

 

Verstärker/Receiver:

MC-Vorverstärker-Eingang oder direkt in den MM/MC-Verstärker-Eingang des HiFi-Verstärker/Receiver --> Verstärkung und Modulation durch elektronische Filter (Klangregler, Balance) in der Vorverstärker-Stufe --> Signal-Verstärkung in der Endstufe --> Ausgangsbuchsen der Endstufe

 

Lautsprecher:

Übertragung via Lautsprecherkabel an die Lautsprecher-Box-Buchsen  ---> in der Frequenzbereichen Aufspaltung des Tonsignals in Frequenzbereiche für die Hoch-, Mittel- und Tiefton-Lautsprecher (bei 3-Wege-Boxen) --> Spule im Lautsprecher --> Magnet --> Lautsprecher-Membran --> Schallwellen (Ton).

 

Im Lautsprecher erfolgt die Umwandlung des elektrischen Tonsignals in das akustische Tonsignal (im Lautsprecher befinden sich Spulen die einen Magneten zum schwingen bringen. Eine am Lautsprecher-Magnet befestigte bewegliche Membran erzeugt durch ihre Bewegungen (im Rhythmus des Tonsignals) die Schallwelle(n). Diese Schallwellen bilden das akustische Tonsignale (den Klang) den wir nun am Ende der oben beschriebenen Übertragungskette hören.

 


Genereller Überblick "Tonabnehmer"

 

Beschreibung auf auf Wikipedia: 

https://de.wikipedia.org/wiki/Tonabnehmer

 

Geschichtliche Entwicklung und Technologie:

http://www.fl-electronic.de/analog/tonabnehmer.html

http://www.badenhausen.com/VSR1Pickups.htm

 

Hersteller, Marktführer 

In Sachen HiFi-Tonabnehmer-Systeme sind diese Firmen stark präsent: Ortofon, Audio Technica, Denon, Shure, Clearaudio, Sumiko, Goldring, Lyra, Benz, Linn, Rega  usw.  (mehr Details dazu in meiner Rubrik "Tonabnehmer").

 

Für HiFi-Freaks:

Eine detaillierte Einführung zur Tonabnehmer-Technik findet man auf der Homepage von Jochen Soppa:

klick HIER

 

Prospekt von Ortovon

Hier ein original Ortofon-Prospekt aus dem Jahre 1977 zum download, das wirklich sehr schön die damalige Tonabnehmer-Technik und auch einige prinzipielle Tonabnehmer-Technologien detailliert beschreibt.  

 

Sehr interessant und extrem selten vorzufinden sind in diesem Prospekt Mikroskop-Aufnahmen, die die Abnutzung einer Tonrille durch eine defekte Abtastnadel aufzeigen:  

Download
Magnetische Tonabnehmer-Systeme von Ortonfon (977)
ortofon2.pdf
Adobe Acrobat Dokument 5.4 MB

 

Fotostrecke Tonabnehmer:

8.2.6 Tonarm- / Tonabnehmer-Justage

 

"Zum Plattenhören benötigt man die richte Einstellung"

und 

    "Man muss den Plattenspieler "ins Wasser legen""

 

Um einen optimalen Klang zu erzielen müssen bei einem Plattenspieler alle Komponenten, die an der Abtastung beteiligt sind, exakt justiert sein. 

  • Position des Chassis bzw. des Plattentellers
  • Drehzahl des Plattentellers   
  • Tonarm Positio
  • Headshell 
  • Tonabnehmer-System (Einbauposition, Auflagegewicht)
  • Abtastnadel 
  • Auflagegewicht und Antiskating

 

 

Hinweis:

Ein ausführliche Beschreibung über die Justierung  und eine Erläuterung der o.g. Fachbegriffe findet Ihr in meinem 
Kapitel "Aufstellung und Justierung" , klick HIER.

 

8.2.7 Abtastnadel

 

"Der Rillen-Spürhund"

 

Den direktesten Kontakt aller Plattenspieler-Komponenten zur Schallplatte hat die Abtastnadel. Sie überträgt unmittelbar die Flankenschrift (Gravur in der Tonrille) in Form von mechanischen Schwingungen an an das Tonabnehmer-System (Tonkopf). Dort werden diese Schwingungen (mechanische Bewegungen) durch eine Magnet-System in elektrische Impulse umgewandelt. 

 

Die Schwingungen sind so stark, dass man bei abgschaltetem HiFi-Verstärker die Töne sogar leise hören kann. 

 Da die Auflagekräfte der Tonnadel relativ gering ist (liegt so zwischen 1-4 Gramm, je nach Tonabnehmer-System) reagiert die Abtastung sehr empfindlich auf äußere Erschütterungen und mehr noch auf Schmutzpartikel (daher das häufige Rauschen und Knistern bei älteren Schallplatten oder auf Kratzer in der Plattenoberfläche (Knack-Geräusche). 

 

Die Spitze der Abtastnadel besteht aus einem geschliffenen Diamantensplitter, der auf einen Träger aufgeklebt ist.

 

Ferner ist zu beachten, dass die Abtastnadel-Spitze mechanisch belastet wird (Reibung auf dem Vinyl) und daher eine begrenzte Betriebszeit hat. Je nach Schliff, Material der Spitze, Zustand der Tonrille liegt die max. Betriebsdauer zwischen 500 bis 2000 Betriebsstunden. Eine erste Überprüfung der Nadel ist nach 100-200 Betriebsstunden empfehlenswert. 

 

Pflege der Abtastnadel

Die Tonnadelspitze verschmutzt immer wieder, insbesondere beim Abspielen älterer Schallplatten. Es kommt immer wieder mal  zu Schmutzansammlungen

 

Dies erkennt man sehr gut an Fäden, Schmutzteilchen oder Schmutz-Knäuel um die Nadelspitze herum (siehe linkes Foto: hier hat sich ein Schmutzpolster vor der Nadelspitze aufgebaut und rückseitig hängen feine Fusseln).

 

Mit steigender Verschmutzung der Nadelspitze wird der Klang immer dumpfer. Dies liegt daran, dass die Schmutzpartikel sich wie ein Polster (Stoßdämpfer) um die Nadelspitze legen und dadurch die Abtastung der Flankenschrift immer schwächer wird. Die Nadel hat dadurch geringere mechanische Auslenkungen (Schwingungen) und kann die hohen Frequenzen nicht mehr richtig "lesen".

 

Mein Tipp:

Immer wieder mal die Nadelspitze mit einer Taschenlampe und einer Lupe kontrollieren und ggf. mit einem sehr feinen, weichen Pinselchen (in sehr flachen Winkel in Laufrichtung) vorsichtig abbürsten!!! Vorher die Lautstärke am Verstärker abdrehen oder den Verstärker ganz abschalten, ansonsten kracht und dröhnt es laut in den Lautsprecherboxen oder Kopfhörer! Optimal ist dabei auch noch ein fusselfreies Tuch (Microfasertuch) drunter zu legen, damit sich der Staub nicht auf dem Plattenspieler (Plattenteller) ablegt.  

 

Man kann natürlich zum Reinigen den Tonkopf abnehmen, dann kommt man besser an die Nadelspitze und man verschmutzt nicht den Plattenspieler (mikroskopisch betrachtet).

 

Hier eine Foto-Strecke mit Bildern, die ich mit einer USB-Mikroskop selbst gemacht habe, mit ca. 500-facher Vergrößerung:

(Die Mikroskop-Beschreibung findet man in "Mein vinyles Tagebuch", Eintrag vom 06.09.2016)

Reinigungszubehör im Handel:

- spezielle Bürsten (z.B. Carbon Reinigungsbürste Needbrush o. Pro-Ject ca. 9€ oder Ortofon ca. 13€)

- Reinigungsflüssigkeit (ab 4€ im Set, d.h. inkl. Bürste)

- Reinigungsschwamm (Mr. Clean Cleaning Eraser, ist sehr feinporiger Schwamm (Nadel wird hier kurz eingetaucht)

- Reinigungsgerät (z.B. FLUX SONIC ca. 145€ (z.B. in ebay o. amazon)

Fotostrecke Abtastnadeln:

 

Schöne Fotos zu Plattennadeln bei www.plattennadel.de:  klick HIER 

8.3 - Plattenspieler-Technologie im Detail

8.3.1 Tonrille / Tongenerierung

Ein kleiner Exkurs in den  µm-Bereich einer Schallplatte und deren Abtastung

Geometrie der Tonrille von Schallplatten

 

 

Diese Graphik zeigt die Unterschiede zwischen einer Mono- und der Stereo-Tonrille. 

 

Hier sieht man, dass bei einer Stereo-Tonspur

die Maße der Rille (Breite und Tiefe) sowie der Spitze der Abtastnadel kleiner sind.

 

Bei Stereo wird die Tonrille in zwei Bewegungsebenen beim Abtasten ausgenutzt.

Sowohl die Eindringtiefe- als auch die Seitwärtsbewegung der Nadelspitze erzeugt das Stereo-Tonsignals. 

 

Bei der "Flankenschrift" der Stereoplatte sind die Schallinformation für den linken und rechten Kanal in den Rillenflanken im Winkel von 45° eingeprägt. In der innen liegenden Flanke (zum Zentrierloch  betrachtet) wird dabei der linke Kanal, in der außen liegenden Flanke der rechte Kanal dreidimensional abgebildet.

Schallplatte im Elektronen-Mikroskop:

Hier die Zeitlupen-Simulation einer Abtastung mit zusammengesetzten Bildern aus einem Elektronen-Mikroskop:

Video veröffentlicht  von Applied Sience USA, 14.06.2015 auf Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=GuCdsyCWmt8 )

Es sind zusammengesetzte Bildern von einem Elektronen-Mikroskop, die hintereinander betrachtet ein simulierte Bewegung erzeugen.

 

Video veröffentlicht von TESLA500 auf YouTube am 29.12.2017: https://www.youtube.com/watch?time_continue=368&v=mYE67fVny4c

Hier wurde die Abtastung in "Echtzeit" gefilmt!


Fotos aufgenommen vom Core Facility of Integrated Microscopy, University of Copenhagen:

1. Foto: ein Schallplatten-Bruchstück vorbereitet auf einem runden Mikroskop-Träger

2. Foto: mehrere Schallplatten-Rillen (200 µm)
3. Foto: Sicht auf eine Schallplattenrille (20 µm)

Original Kommentar zu Foto 1-3:

"Scanning Electron Microscopy image of the record "je t'aime...moi non plus" with Jane Birkin and Serge Gainsbourg. To the left is shown a stub with a piece of the record mounted with double adhesive carbon tape and sputter coated with gold. To the right is shown two different magnifications of the surface. In the rightmost image note the epithelial cell (most likely from the mouth) sitting in the groove on the lefthand side (arrow). Imaged at the Core Facility for Integrated Microscopy, University of Copenhagen."

Quelle: Wikipedia.org (User Tbraunstein) "Gramophone_record"

Fotostrecke Mikroskop-Aufnahmen:

Fotos: Forum von SteveHoffmann.TV, University Rochester (Archive 2005), undrcom

8.3.2 Abtastnadel: Geometrie der Abtastnadel

Nadelschliffe (Nadelverrundung):

Die zwei bekanntesten Schliffe sind der sphärische (kugerlförmige) und der elliptische (ovalförmige) Nadelschliff.

 

Modulierte Schallplattenrille  mit eingezeichnetem "Schneidstichel" (1) sowie einer Abtastnadel mit elliptischem- (2) und mit sphärischem (3) Nadelschliff.

 

 

Foto: Multimediarevue (VSRT) 

Querschnitt einer sphärisch (links) und elliptisch (rechts) geschliffenen Abtastnadel in der Plattenrille. 

 

Sehr gut ist die unterschiedliche Auflagefläche / Kontaktfläche zur Tonrillenflanke zu erkennen.

 

 

In dieser Graphik ist deutlich gemacht worden, welchen Einfluß der Nadelschliff auf die Abtastung einer Plattenrille hat.

Obere Reihe zeigt die Nadelschliffe und die unter Reihe die Abtastung, Passgenauigkeit der Nadel in der Tonrille.

Z.B. ist der Klangunterschied zwischen einem sphärischen Schliff und dem elliptischen Schliff schon enorm.

 

Quelle: www.soundmattersblog.com, klick: HIER

 

 

Hier eine Modell-Set der 4 wichtigsten Nadel-Schliffe 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quelle: 

http://forums.stevehoffman.tv/threads/vinyl-needle-magnified-1000x.391696/page-3

 

 

 

Elliptische Nadel im Querschnitt (Draufsicht)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Foto: Shure Deutschland

Vor- und Nachteile der unterschiedlich Nadelschliffe (Nadelverrundungen):

Das Bild zeigt das fehlerhafte Abtasten einer sphärischen Nadel in der Rille. Die elliptische Nadelverrundung ist der kugelförmigen (spärisch) überlegen. Die Verzerrungen, die sich aus den geometrischen Abmessungen ergeben, werden geringer gehalten. Es sind sowohl Verzerrungen im Sinus als auch im zeitlichen Bezug L/R. Spezielle Nadelschliffe "Fine-Line" , "Micro-Ridge" oder "Van-den-Hul" haben  optimierte Verrundungsradien.

Da Schneidstichel und Abtastdiamant verschiedene Geometrien aufweisen trägt dies zu Abtastverzerrungen bei, die geringer ausfallen je näher sich der Schliff jener des Stichels nähert. D.h. Je kleiner die mit der Plattenmodulation (Rillenflanken) in Kontakt tretenden Verrundungsradien umso geringer die Verzerrungen. Die Nadel taucht tiefer in die Rille ein. Die geringeren Verrundungsradien, sphärisch ~15µm rund, elliptisch, z.B. Fine Line 8µm, Super Fine Line 6µm sorgen für ein feineres Austasten der Rilleninformation und für ein mehr an Klang vor allem im Hochtonbereich. Je schärfer der Schliff (geringere Radien vdH 4µm) umso mehr muß auf eine penible Justage geachtet werden damit es nicht zu irreversiblen plastischen Verformungen kommt bzw. durch "verkanteten" Einbau die Plattte neu geschnitten wird.

Zudem dürfte dies nicht zuträglich für den Klang (Verzerrungen) sein. Eine Sonderform ist der einst für CD4 Wiedergabe entwickelte Shibata Schliff. Die Auflagefläche an den Rillenflanken ist größer was den Druck auf diese erheblich mindert bzw. besser verteilt und so die Abtastung der benötigten Hilfsträgerfrequenz von 38kHz bei tolerablen Auflagedrücken erst ermöglichte.

Tipp:

Beschreibung zum Download von Ortofon "Alles was man über Nadeltypen wissen sollte"

https://www.ortofon.com/media/14912/everything_you_need_to_know_about_styli_types.pdf

 

1) spärisch
2) elliptisch
3) Shibata,
   auch als Ogura-Schliff bekannt, bei Weintz hieß das "Paroc", der erste Nadelschliff, mit dem CD-4 Abtastung möglich wurde

4) Hyper Elliptisch, auch MR-Schliff oder Twin-Tipp-Needle genannt
5) Jico SAS, ist aber auch nix anderes als ein v.d.Hul, Gyger, oder Replikant Schliff, ganz leichte Unterschiede sind im µ-Bereich
   vorhanden

(Gefunden im Forum "http://old-fidelity.de/index.php" (Rubrik Geraffel, Thread "Bilder unser Tonabnehmer" S. 98/99)

Vergleichstabelle unterschiedlicher Nadelschliffe/Verrundungen:

Im Gegensatz zu den sphärischen und elliptischen Nadelschliffen erreicht z.B. der Shibata-Schliff eine deutlich größere Kontaktfläche zur Schallplatte und damit eine exaktere Tongenerierung (mehr Nuancen vor allem in den Höhen).  

 

Quelle: http://www.audio-creativ.de/?tag=nadelschliff

 

Zeile A:  Kontaktfläche der Nadel in den Flanken der Tonrille 

Zeile B:  Verrundungsradien, Form der Nadelspitze in der Tonrille (Querschnitt)

Zeile C:  Außenradien an der Berührungsfläche in der Tonrille

Zeile D:  Geometrie der Nadelspitze in Laufrichtung

Zeile E:  Größe der Auflageflächen/Kontaktflächen (siehe auch Spalte A) ?

Zeile F:  tbd 

Verschleiß/Lebensdauer/Betriebsstunden

Dual Betriebsanleitung TK260 (Seite 2 ff)

"... Die Abtastnadel ist durch den Abspielvorgang einem natürlichen Verschleiß ausgesetzt. Wir empfehlen 

    daher eine Überprüfung der Diamant-Abtastnadel des Tonabnehmersystems nach ca. 300 Spielstunden. Ihr
    Fachhändler wird dies gern kostenlos für Sie tun. Abgenutzte oder beschädigte (abgesplitterte) Abtastnadeln
    meißeln die Modulation aus den Schallrillen und zerstören die Schallplatten. ..."

 

<<< muss hier noch genauer recherchieren >>>

- Abtastnadel mit elliptischem Schliff hat eine Betriebszeit von ca. 300 - 500 Std. (andere Quellen: 500-800 Std.).

- Abtastnadel z.B. mit einem Shibata-Schliff hat eine Betriebszeit von etwa  700 bis 1000 Std. 

 

Bzgl. der Angaben über die Betriebsstunden einer Abtastnadel geben die Hersteller eine Ungenauigkeit von ca. +/-30% an! 

 

Blog in discogs.com "How Often Should You Change Your Turntable’s Stylus?":  klick HIER  


Quellenangaben zum gesamten Abschnitt "6. - Der Plattenspieler ":

 

Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Schallplattenspieler

https://de.wikipedia.org/wiki/Tonabnehmer

https://en.wikipedia.org/wiki/Gramophone_record

https://en.wikipedia.org/wiki/Phonograph

 

Sonstige:

http://thevinylfactory.com/features/the-complete-guide-to-turntable-cartridges/

http://www.soundmattersblog.com/vinyl-stylus-shapes-explained/

http://home.foni.net/~glemser/turntable.htm

http://vintage-turntable.com/thorens-td-160-mk-ii.html

http://www.audioappraisal.com/guide-to-turntables-and-vinyl/

https://www.vinylengine.com/turntable_forum/viewtopic.php?t=22883 (thread über Nadel-Schliffe)

https://thevinylfactory.com/features/needle-work-incredible-photos-of-turntable-styli-under-the-microscope/

https://www.vinylengine.com/turntable_forum/viewtopic.php?f=19&t=11431&start=3990  (tolle Bilder von Tonnadeln)

http://www.hifi-forum.de/viewthread-26-17558-39.html (Fotos Tonabnehmer)

https://www.recordstore.com.au/replacement-needles-styli-cartridges-for-your-turntable/  (Headshell)

 

Geschichte und Technik:

http://www.dermaschinenraum.de/die-kultmaschine-plattenspieler-geschichte-technik/

  

http://new-hifi-classic.de/forum/index.php?topic=42.0

http://fl-electronic.de/analog/tonabnehmer.htm

http://www.doctor-vinyl.de/lexikon/

https://data.epo.org/publication-server/rest/v1.0/publication-dates/19810107/patents/EP0020843NWA1/document.html

http://www.audio-creativ.de/?tag=nadelschliff

http://www.expertentesten.de/elektronik/plattenspieler-test/

http://old-fidelity.de/forum-4-page-1.html  (Rubrik Geraffel, (Rubrik Geraffel, Thread "Bilder unser Tonabnehmer" S. 98/99)

http://www.rudi-zampa.at/Phonohistorie.html  (Schallplatten-Herstellung)

http://www.vinyl-fan.de/2-vinyl-fan/125-fragen-an-das-schallplatten-presswerk-optimal-media.html

http://www.abendblatt.de/wirtschaft/article126871529/Vinyl-ist-wieder-in-Das-Comeback-der-Schallplatte.html

https://shuredeutschland.wordpress.com/2015/09/16/die-plattennadel-herzstueck-der-analogen-musikwiedergabe/

 

Nadelschliffe:

https://www.vinylengine.com/turntable_forum/viewtopic.php?t=22894

https://thevinylfactory.com/features/needle-work-incredible-photos-of-turntable-styli-under-the-microscope/

https://www.ortofon.com/media/14912/everything_you_need_to_know_about_styli_types.pdf

 

Nadelreinigung mit FluxSonic

http://www.flux-hifi.de/index.cgi?f=flux-hifi.html

https://www.youtube.com/watch?v=vY24hREBfPk

https://www.youtube.com/watch?v=4XtS3yugyjM

 

Tonabnehmer-Justage

http://new-hifi-classic.de/forum/index.php?topic=39.0

http://www.soundfountain.com/amb/ttadjust.html

http://www.connect.de/ratgeber/tipps-plattenspieler-justieren-so-geht-s-1492618.html

http://www.rudi-zampa.at/Tonabnehmerjustage.html

https://www.topkaufmunich.com/index.php

http://www.plattenspieler-guru.de/plattenspieler-richtig-einstellen/#Kroepfung_und_Ueberhang_einstellen

http://www.simplyblack.net/WVC/Technical_F_wally.htm

http://www.hobby-bastelecke.de/hifi/plattenspieler_justierung.htm

http://fideliker.ocwev.de/technik_plattenspieler.htm

http://www.schiller-phono.de/de/tonarm-einstellen   !!!

 

http://www.soundfountain.com/amb/ttadjust.html  (viel Hintergrundinfo warum notwendig)

http://www.hifi-odenthal.de/Artikel/Tonarmjustage/tonarmjustage.htm

 

Youtube: "Plattenspieler richtig einstellen" von SG Akustik HiFi-Studio Karlsruhe (FONO.DE) : klick HIER

 

Makroaufnahmen (Nadel, Rillen):