Cs. Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 403. Perdülj, fordulj! – Hetedik pörgetés. A közvetlen hajtás, második lendület
Már a közvetlen hajtású lemezjátszók megjelenésekor éreztek rá sokan, hogy a szép műszaki adatok ellenére valami nincs rendben, de évtizedekkel ezelőtt még sem a mérőeszközök, sem a mérési módszerek, sem a számítógépes szimulátorok nem voltak elég kifinomultak ahhoz, hogy e problémákat ne csak érezzék, hanem bizonyítani, majd ezt követően mérsékelni is tudják.
Az egyik, és viszonylag könnyen csökkenthető zavar a fluxusszivárgás. Ez olyan mágneses tér, amelyik a motor határain túlra lép, és utat talál a hangszedőbe vagy a vezetékekbe. Hiszen a legtöbb, nem kristály- vagy kerámia hangszedő lényegében egy műszer, amely érzékeli a mágneses tér változásait. A hangszedők még árnyékolt állapotban is nagyon érzékenyek maradnak, és sok közülük egyáltalán nincs is árnyékolva. A következő kép egy DD motor egyszerűsített terét mutatja.

A fekete vonalak a mágneses fluxust jelképezik, e vonalak a tányér (kék téglalap) fölé szöknek, ahol a hangszedő érzékelheti őket. A fluxusszivárgás figyelmen kívül hagyása sok, egyébként jól megtervezett lemezjátszó minőségét rontotta le. A legszomorúbb és legismertebb példa a különben a maga idejében csodálatos Kenwood-Trio L-07D, amibe tényleg beleálmodtak és bele is raktak apait-anyait.

A fluxusszivárgás a hang fátyolossá válásában és a hangkép árnyalatainak elvesztésében nyilvánul meg. Napjainkban már nem gond a megfelelő árnyékolás, viszont házilag készített árnyékolási megoldások ritkán hoznak jelentős változást, hiszen nem mérésekkel derítik föl, hogy hová szivárog a mágneses tér.
Ha egy DD lemezjátszó hirdetését, de még akár műszaki leírását is olvasod, legtöbbször azzal henceg a gyártó, hogy milyen pici, szinte mérhetetlen a nyafi. A kvarcoszcillátoros és PLL szabályozású készülék sebessége olyan pontos és stabil, hogy egy LP lejátszása során legfeljebb egy másodperc az eltérés a lemezborítón feltüntetett időtől. Az úgynevezett fogazást pedig teljesen kiküszöbölték. Ezen állítások mind igazak, csak mondhatnánk úgy is, hogy elnagyoltak.
A következő kép a tényleges sebesség eloszlását mutatja két, névlegesen 33 1/3 rpm sebességű lemezjátszón. Mindkettőn ugyanannak a rockzenét tartalmazó lemeznek ugyanazt a részletét játszották le, és másodpercenként ötezerszer mérték a sebességet. A barna oszlopok egy csúcsminőségű, a múlt század ’70-es végén készült DD, a világoskékek az ugyanekkor gyártott szíjhajtású lemezjátszó mérési eredménye; a sötétkék színezések a közös tartományt jelzik. Az oszlopok magassága az adott eltérés gyakoriságát mutatja, tehát ahol a barna, illetve a világoskék kiemelkedik, azon a sebességen gyakrabban pörög a DD, illetve a szíjhajtású lemezjátszó.

A DD lemezjátszó sebességeltérésének sávja sokkal szélesebb, mint a szíjhajtásúé, és legalább két csúcsa van: alul kb. 32,6 rpm-nél és felül kb. 33,8 rpm-nél. Viszont a sebességeltérés gyakorisága az egyes sebességeken sokkal egyenletesebb. A szíjhajtású „sávszélesség” nemcsak kisebb, hanem van egy nagyon jellemző tartomány kb. 32,8 rpm és 33,4 rpm között, továbbá jellemzően egy csúcsa van a gyakoriságnak. Mi több, azt is észreveheted, hogy a szíjhajtású kétszer gyakrabban forog a névleges sebességen, mint DD társa.
A nyafi, a nyávogás (wow and flutter) valójában két jelenség összemosása. Az egyik a sebesség, vagyis a hangmagasság lassú (wow) a másik a gyors, remegő (flutter) változása. S azért nem szokás szétválasztani a kettőt, mert így egyszerűbb a mérés. Ugyanis a hangmagasság ingadozása, legyen az akár gyors, akár lassú, frekvenciamoduláció, FM (lásd a sorozat 74. részét). Tehát legegyszerűbb úgy mérni, hogy valamilyen, közepes frekvenciájú szinusz alakú rezgést rögzítünk egy hanglemezre (az IEC előírás szerint 3 150 Hz-est, Japánban és az USA-ban 3 kHz-est), és ezt tekintjük vivőnek. A nyafi, a sebességingadozás, ezt a rezgést modulálja, tehát ha FM demodulátorral leválasztjuk a vívőről, akkor csak ez az ingadozás marad, aminek a nagysága mérhető. Így született meg a klasszikus nyafimérő. Sajnos, a való életben ez nem volt olyan egyszerű. A demodulált jelet a tesztlemez excentricitása és a vivőhang-harmonikusokból származó nagyfrekvenciás zaja is befolyásolta, gyakran meg is határozta. A kapott adatok nem mutatták meg a lemezjátszó tényleges tudását. A mérnökök azonban nem csüggedtek, és kitalálták, hogy a mérést zavaró jeleket úgy lehet kiszűrni, hogy a demodulált jelet sáváteresztő szűrőn (lásd a sorozat 63. részét) kergetik át, és csak egy keskeny sávot hagynak meg. Ezt a megoldást a sorozat más részeiből már ismerheted, ez az ún. súlyozott mérés. Lényegében az 1Hz-100Hz közötti tartomány mehet csak át a szűrőn. Az alábbi ábrán a szaggatott vonal a szűrő elméleti karakterisztikája, a vastag vonalak azt jelzik, hogy ettől mekkora lehet az eltérés, mekkora a tűrés.

Ha még így sem lenne szép az adat, nem csúcsértéket, hanem annak egyik átlagát, a négyzetes középértéket (lásd a sorozat 357. részét) adják meg. Az oszlopokat tartalmazó ábra ennél sokkal több információt nyújt, és a 33,8 rpm-nél jelentkező barna csúcs megmagyaráz valamit abból, hogy miért érezhetjük maszatosabbnak, fárasztóbbnak a DD lemezjátszók hangját, mint a szíjhajtásúakét. Hozzáteszem, hogy ezt a 2022 novemberében közzétett mérést szakmai körökben többen is bírálják, holott az így kimutatott sajátosságra már évtizedekkel korábban fölhívták a figyelmet, pl. a Hi-Fi Magazin 1985. januári számában is pedzegették, csak mérni nem tudták.
Jusson eszedbe, hogy a szíjhajtás egyik legfontosabb funkciója a nyomatékhullámzás csökkentése! A dörzshajtás pedig lehetővé teszi, hogy egy tányér nehéz lendkerékként viselkedve, megszűrje a gyorsan forgó motor viszonylag magas frekvenciájú nyomatékhullámát. A DD lemezjátszóknál azonban egy lassan forgó, nagy teljesítményű motor kisfrekvenciájú nyomatékváltozása döf tőrt érzékeny és sértődékeny lelkünkbe, és ami sokkal nagyobb baj, a lemeztányérba.

Az elektronikának valahogy tudnia kell, hogy mikor kell kapcsolni a motor egyes tekercseit, és meg kell bizonyosodnia arról, hogy a tányér az előírt 33 1/3, 45, esetleg 78 rpm-mel forog. Ehhez a DD motorok egy vagy több visszacsatoló hurkot használnak. Ám a természet közel sem olyan egyszerű vagy jóindulatú, mint amilyennek látszik. Az emberek gyakran úgy gondolnak az elektromos motorokra, hogy azok az elektromos feszültséget forgássá alakítják át. A motorok valójában az villamos áramot alakítják át nyomatékká. Mivel egyetlen villanymotor sem jelent tökéletesen stabil terhelést, egyetlen motor sem vesz fel állandó áramot. Az áram változása elkerülhetetlenül a nyomaték változását jelenti, s mint már tudod, ezt a változást hívjuk nyomatékhullámzásnak. Minden villanymotornak van nyomatékhullámzása: magos, mag nélküli, kefés, kefe nélküli, szinkron, aszinkron, egyenáramú, BLDC, stb. Ha most nagyon leegyszerűsítjük a dolgokat, a nyomaték hullámzásának három fő forrását emelhetjük ki: a nem megfelelő meghajtó áramot, a fogazást, valamit a tekercsek és mágnesek tökéletlenségét.
Ha kézzel megforgatjuk a tányért, és megnézzük a direkt hajtású lemezjátszó motor által generált hullámformát, szinuszhullámot fogunk látni, vagy valami nagyon hasonlót.

A motor így tudja megmondani, hogy milyen alakú árammal kell munkára fogni őt. A korai DD lemezjátszókban ehelyett a legtöbb gyártó egyszerű trapéz ("be/ki") jellel masszírozta a motort.

Egyes gyártók megpróbálták kicsit megszépíteni a csúnya trapézt, változó sikerrel. A többiek úgy tervezték a tekercselést, hogy minimálisra csökkentsék a nyomaték hullámzását. Ez utóbbira példa a Hitachi Lo-D HT-660, 1977-ből.

Fél évszázad múltán teljesen más a helyzet. Egy pár száz forintos mikrovezérlő bármilyen hullámformát képes szintetizálni a motortekercsek meghajtására. Az ezt megvalósító technikát DDS-nek (Direct Digital Synthesis, közvetlen digitális szintézis) hívják. A DDS referencia oszcillátorból, pl. kvarcoszcillátorból, numerikus vezérlésű oszcillátorból (NCO) és egy digitális-analóg átalakítóból áll.

A referenciaoszcillátor a rendszer stabil időalapja, és meghatározza a DDS frekvenciapontosságát. Órajelet ad az NCO-nak, amely a kimenetén a kívánt hullámforma diszkrét idejű, kvantált, tehát digitális változatát állítja elő, s amelynek a periódusát a frekvenciavezérlő regiszter nevű tárolóban levő digitális szó (adat) vezérli. Az így keletkezett digitális hullámformából a DA átalakító analóg hullámformát varázsol. A kimeneti szűrő simítja a még cikk-cakkos analóg jelet, eltünteti a DA-átalakítás során esetlegesen keletkezett, hamis összetevőket. A DDS az analóg PLL digitális megfelelője, de sokkal rugalmasabb a frekvenciaértékek és jelalakok meghatározását illetően. pontosabban vezérel, viszont nagyobb lehet a zaja a DA átalakító minőségétől függően. Alaposabban mutatja be a DDS-t az alábbi videó.
A DD lemezjátszók prospektusaiban ügyesnek látszó húzás, hogy szándékosan összekeverik a nyomatékhullámzást a fogazással. Ha hinnél ezeknek, megnyugodnál, hogy a fogazás megszüntetése a nyomatékhullámzás megszűnésével jár. De mi is a fogazás? Esetünkben nem az, amikor a tapasztalatlan leány a gyöngyszem fogaival megsérti a férfiúi büszkeséget.

Fogazás akkor van, amikor a motor mozgó alkatrészei mágnesesen vonzódnak az állókhoz.

A fenti példában az „A” mágnesek vonzzák a „B” állórész réseket. A forgórész forgatásakor lesz egy pillanat, amikor a mágnes "ugrik" az egyik állórész résből a másikba. A mag nélküli motoroknak nincs mágneses állórész rése, és legtöbbször egyáltalán nem tapasztalható fogazás. A célunk a nyomaték hullámzásának csökkentése, nem pedig a fogazás megszüntetése. Mégis, hogyan függ össze a kettő? A fogazás rossz érzés, de nagyrészt jóindulatú. A lemezjátszó szempontjából csak akkor fontos tényező, ha a motor nincs feszültség alatt. Miután az áram átfolyik a tekercseken, az állórész réseinek mágneses vonzása csak kisebb része a motor belsejében ható erőknek. Beállítható a motort hajtó áram úgy, hogy ellensúlyozza ezt a nem kívánt erőt. A fogazás csak a "szabadfutó" motoroknál jelent problémát, és a lemezjátszó motorok soha nem pörögnek alapjáraton. Viszont, ha a hajtóáram nem tükrözi a motor belső felépítését, akkor a fogazás hozzájárul a nyomaték hullámzásához. Ám minél közelebb van a hajtóáram hullámformája a motor "igényéhez", annál kevésbé számít a fogazás.
Az az érzésem, hogy kissé elnehezültél, lazulj hát, aztán legközelebb lendülünk még egyet.