Template Joomla scaricato da Joomlashow

  • PDF
  • Lunedì 15 Giugno 2009 13:06
  • Ultimo aggiornamento Domenica 28 Giugno 2009 09:59
  • Scritto da David Guanciarossa

Indietro

La catena HI-FI

(VII parte - fonorivelatore)

 

Compongono il fonorivelatore due parti: una mobile, della quale fa parte la puntina (ne abbiamo parlato il mese passato) ed una fissa, di cui ci accingiamo a trattare: essa si trova all' interno della cartuccia, in posizione non accessibile alla vista, ed e per cosi dire il cuore della testina, lo strumento fondamentale per la trasduzione della vibrazione meccanica in segnale elettrico.

Dicemmo l'altra volta che al termine dell'astina di sostegno, dalla parte opposta della puntina, si trova un piccolo elemento che é diverso a seconda del tipo di fonorivelatore. Per specificare la natura di questo componente bisogna descrivere i più importanti tipi di trasduttori, ed occorre parlare innanzi tutto di due importanti fenomeni elettrici: la piezoelettricità e l'induzione. Il più delle volte, infatti, la trasduzione avviene tramite uno di questi due, il che ci permette già di distinguere due grandi categorie di fonorivelatori. Le testine che utilizzano la piezoelettricità sono oggi poco usate nel campo dell'Hi-Fi, per i risultati non ineccepibili che offrono.

"Piezoelettricità" é una parola composta, dal greco "piezo", che significa premo. É il fenomeno per cui deformando meccanicamente alcuni corpi cristallini (cristalli piezoelettrici) essi si polarizzano elettricamente, ossia si crea una differenza di potenziale tra le due facce opposte all'asse lungo il quale avviene la deformazione: questo é I'effetto piezoelettrico diretto, ed stato scoperto verso il 1880 da Pietro Curie nel quarzo; pochi anni dopo Lippmann scoprì quello inverso, che viene da lui chiamato effetto Lippmann, e consiste nella deformazione elastica subita dai cristalli sottoposti all'azione di un campo elettrico. Il ritardo con cui la polarizzazione elettrica segue la deformazione meccanica (o viceversa) é minimo (dell'ordine del centomilionesimo di secondo), e la tensione che si crea e strettamente dipendente dall'intensità della sollecitazione subita dal cristallo, il che permette di utilizzare i cristalli piezoelettrici come trasduttori elettromeccanici.

La piezoelettricità é particolarmente intensa nel quarzo, nel sale di Seignette e nella Tormalina, ma tutti i cristalli appartenenti alle 21 classi cristallografiche prive di centro di simmetria (nota per i pignoli: unica eccezione é la classe plagioedrica del sistema cubico!) vanno soggetti a questo fenomeno. Il quarzo é il cristallo piezoelettrico per eccellenza, sia perché abbonda di cristalli relativamente grandi, sia per la buona lavorabilità meccanica, sia per la costanza e linearità con cui si presenta in esso l'effetto piezoelettrico. Perciò é impiegato nella maggior parte delle cartucce di questo tipo.

fig.1

Un fonorivelatore piezoelettrico dunque é costituito da due lamine di cristallo sovrapposte ed incollate, collegate meccanicamente con l'asta porta-puntina, che arreca loro delle piccole deformazioni in conseguenza degli spostamenti impressile dal solco del disco. Per quanto detto finora si genera fra le due lamine una differenza di potenziale elettrico: i cristalli sono collegati per mezzo di due cavetti con l'entrata dell'amplificatore, poiché il segnale sarebbe insufficiente ad alimentare un altoparlante. Se la testina é stereofonica, le coppie di lamine saranno due, ciascuna coppia sensibile alle vibrazioni in un senso, ed i cavi di collegamento all'amplificatore quattro.

Funzionamento analogo al fonorivelatore piezoelettrico ha quello ceramico: i cristalli sono sensibili alle variazioni di temperatura e di umidità, e in luogo di essi si può usare un materiale ceramico, che generalmente é titanato di bario, che viene reso artificialmente piezoelettrico, attraverso una polarizzazione elettrica. Questo materiale presenta lo svantaggio, però, di essere molto fragile.

I pick up piezoelettrici sono usati nella maggior parte degli apparecchi economici, perché il loro livello di uscita e considerevolmente più alto rispetto a quello delle cartucce magnetiche: esso si aggira infatti attorno ai 300 mV (milliVolt, = 1/1.000 di Volt), contro i 5 mV delle testine magnetiche: queste ultime perciò hanno bisogno di un apposito stadio di preamplificazione che non é presente negli amplificatori economici, ai quali esse non possono quindi adattarsi.

Nella quasi totalità degli impianti ad alta fedeltà sono usate oggi testine magnetiche. Ve ne sono diversi tipi: a magnete mobile, a bobina mobile, a magnete indotto, a riluttanza variabile, etc. Alla base del funzionamento di tutti questi trasduttori si trova ili fenomeno dell'induzione elettromagnetica: esso e stato scoperto dall'inglese Michael Faraday nel 1831.

Se abbiamo un solenoide (cioé una bobina di cavo elettrico ricoperto di isolante ed avvolto a spire) che si trovi immerso in un campo magnetico, mediante un elettrometro possiamo osservare che muovendo il solenoide entro il campo si produce tra i due capi dell'avvolgimento una differenza di potenziale elettrico.

II fenomeno dura finché il circuito del solenoide é in movimento (si tratta ovviamente di movimento relativo tra magnete e bobina, per cui l'induzione é presente anche non muovendo il solenoide ma il magnete). Perciò possiamo dire che ogni volta che in un circuito elettrico si produce una variazione del flusso di induzione magnetica nasce in esso una corrente, che si dice corrente indotta; indotto é il circuito, induttore il magnete. Ernst Neumann, poi, constata che il potenziale della corrente indotta é direttamente proporzionale alla variazione del flusso ed inversamente proporzionale al tempo in cui la variazione avviene: più lo spostamento sarà veloce, quindi, maggiore sarà il potenziale assunto dal circuito.

Di conseguenza, se attorno alla parte terminale dell'astina del pick up si pone un piccolissimo solenoide, che oscilli nel campo magnetico creato dai due poli di un magnete permanente posto all'interno della cartuccia, avremo una tensione ai capi dell'avvolgimento; ecco nato il fonorivelatore magnetico dassico, la prima applicazione nel campo della trasduzione elettromeccanica. Tuttavia questo sistema é ormai superato, ed ha ceduto il passo ai più moderni tipi di testine che comunque funzionano in modo analogo. II difetto fondamentale del rivelatore magnetico classico consiste nell'eccessiva massa dell'equipaggio mobile, che non consente pressioni di appoggio abbastanza lievi della puntina sul disco. Il rivelatore a riluttanza variabile può considerarsi un perfezionamento del precedente: l'astina é priva dell'avvolgimento ed oscilla tra i nuclei di due bobine fisse poste lateralmente, ed é magnetizzata per contatto da un magnetino permanente, anch'esso immobile. Ma anche la testina a riluttanza variabile é stata ormai superata dai sistemi più evoluti.

fig.2

Il sistema a bobina mobile, ad esempio, sfrutta le variazioni di direzione della bobina collegata all'asticella rispetto al magnete; ma non é tutta la bobina che si sposta (come nel rivelatore magnetico classico), bensì é l'asse di questa che ruota. In questo modo si ottiene una massa minore di quella che si avrebbe dovendo far muovere completamente il solenoide.

fig.3

Poiché abbiamo detto che non é necessario che sia la bobina a spostarsi, ma può essere il campo magnetico, si profila caso della testina a magnete mobile. All'opposto della puntina é fissato un piccolissimo magnetino. Intorno ad esso si crea quindi un campo magnetico, e nella zona di influenza si trovano due bobine. quando il magnetino, seguendo le oscillazioni della puntina, muta la sua posizione, cambia anche la direzione del suo campo: per induzione elettromagnetica si crea una corrente nel circuito dei solenoidi. Questo sistema offre eccellenti risultati, ed e oggi uno dei più usati (Empire, Ortofon, Pickering, Shure); una sua variazione é il fonorivelatore a magnete indotto.

É usato in tutta la gamma ADC e in varie testine giapponesi. Anziché esservi un magnete fissato all'astina in questi trasduttori esso non é in movimento, come non lo sono neppure le bobine. L'astina é circondata da una sottile lamina di metallo erromagnetico (cioè che abbia una permeabilità magnetica molto elevata). Questa é magnetizzata tramite un magnete posto nelle sue vicinanze, per induzione magnetica (che é diversa dalla elettromagnetica: è il fenomeno per cui un corpo immerso in un campo magnetico si magnetizza). La parte terminale dell'astina, perciò, si comporta esattamente come se vi fosse fissato il magnetino; analogamente al rivelatore a magnete mobile, l'estremità dell'astina oscilla in prossimità di due bobine influenzate dalle variazioni di direzione del suo campo magnetico. Il pick up a magnete indotto é senza dubbio uno dei migliori, poiché risolve egregiamente il problema delle masse, mantenendo fissi tutti gli elementi più pesanti (magnete, bobine) e presentando un equipaggio mobile ridotto al minimo indispensabile: infatti l'astina servirebbe comunque per sorreggere la puntina, ed un involucro metallico attorno ad essa non compromette certo la sua mobilità.

A mano a mano che la tecnica procede si fa sempre strada dunque la tendenza a ridurre quanta possibile le masse in movimento, per cui da pochissimo tempo é stato escogitato un rivoluzionario sistema che all'inizio, dobbiamo confessare, ci aveva lasciati piuttosto perplessi: si tratta della testina fotoelettronica, costruita dalla giapponese Toshiba. All'estremità dell'astina si trova un piccolissimo schermo non trasparente, con due fessure. Da una parte vi é una sorgente di luce, dall'altra vi sono dei fototransistor, che hanno la proprietà, alimentati da una corrente esterna, di modificare in proporzione alla variazione di intensità nel raggio luminoso la quantità di corrente che restituiscono. Le vibrazioni dello schermo modificano la quantità di luce che raggiunge i fototransistor, e varia quindi il potenziale ai capi di essi. É necessario un particolare alimentatore, che fornisca corrente per la sorgente luminosa e per i fotodiodi, e che funga anche da preamplificatore; questo, unitamente alla complessità costruttiva del tutto, comporta un prezzo elevatissimo (il costo di un amplificatore di media potenza!).

Poco usati sono il rivelatore elettrostatico (o a condensatore) e quello a semiconduttori (o a resistenza variabile). Il primo costituito da due lamine metalliche affiancate, che costituiscono un condensatore, che é un sistema di elevata capacità elettrica (la capacità di un conduttore é il rapporto costante tra la carica comunicatagli ed il potenziale assunto).

Per le leggi dei condensatori, la loro capacità cambia al variare della distanza delle due armature (nel nostro caso le lamine metalliche); una delle due lamine é fissa, l'altra solidale alla puntina. Quindi variando la posizione relativa delle lamine varia la capacità del condensatore, attraverso il quale si fa scorrere una corrente alternata costante fornita da un alimentatore esterno, di frequenza molto elevata; all'altro capo del condensatore la tensione sarà minore quando la capacità sarà maggiore e viceversa, ed avviene così la trasduzione.

L'ultimo sistema che descriviamo, quello a resistenza variabile, utilizza un semiconduttore (silicio), attraverso il quale scorre una corrente elettrica (anche qui e necessaria quindi un'alimentazione esterna). Al semiconduttore é collegata l'astina, che vibrando esercita delle pressioni, le quali modificandosi modificano la resistenza del silicio, e di conseguenza il segnale elettrico assume caratteristiche precise.


M.M. (marzo 1972)

 

Inizio pagina | Indietro