Montując wkładkę do ramienia warto wiedzieć, że oba elementy powinny zostać właściwie dobrane pod względem parametrów mechanicznych. Spośród wielu wartości podawanych w danych technicznych podstawę stanowi informacja czy masa całkowita wkładki mieści się w zakresie regulacji siły nacisku na ramieniu. Dopasowanie wagi wkładki z zakresem obciążenia obsługiwanym przez ramię jest przeprowadzane w sposób intuicyjny bowiem oba parametry są łatwe w interpretacji. W przypadku wkładki jest to po prostu jej waga, natomiast przy ramieniu zwracamy uwagę na parametr opisywany zwykle jako zakres obsługiwanych wkładek "recommended cartridge mass". Dodatkowo warto zwrócić uwagę na fakt, że część producentów ramion wyposaża je w wymienne ciężarki co rozszerza zakres obsługiwanych wkładek.

Wśród danych technicznych wkładki znajdziemy również parametr o nazwie "compliance", który można przetłumaczyć na język polski jako podatność. Cóż on oznacza ? Jak wiemy bezpośredni kontakt z płytą ma igła, która stanowi część wkładki gramofonowej. Tworzy ona wraz ze wspornikiem oraz elastycznym zawieszeniem, układ drgający dzięki czemu posiada swobodę ruchu w przestrzeni rowka płyty - jest podatna na drgania, które we wkładce są przetwarzane na sygnał elektryczny. Podatność wkładki można nazwać współczynnikiem sprężystości czy też twardości zawieszenia, a umownie, na potrzeby tego tekstu, można ją uznać za sprężynę. Przejdźmy teraz do ramienia, które w naszym modelu możemy potraktować jako masę obciążającą sprężynę (podatność wkładki). Każde ramię posiada parametr określany jako "effective mass" czyli masę efektywną, która jest wypadkową wielu składowych sił działających na ramię podczas jego pracy i będąca w ścisłym związku z jego momentem bezwładności. Nie należy go mylić ze wspomnianym wcześniej zakresem obciążenia, czy regulacją siły nacisku, które to parametry są wartościami statycznymi - nie zmieniają się w trakcie pracy układu. Masa efektywna ramienia tworzy wraz z zamontowaną do niego wkładką całkowitą masę systemu, którą obliczamy dodając poszczególne wartości uwzględniając nawet masę śrubek, podkładek i nakrętek.

 

Jak obliczyć masę efektywną systemu.

 

Nie wdając się w szczegóły możemy założyć, że w naszych rozważaniach całkowitą masę systemu potraktujemy po prostu jako masę, która działa jako obciążenie dla naszej sprężyny, czyli podatności wkładki. Mając dwa elementy - sprężynę oraz przyłożoną do niej siłę w postaci obciążenia łatwo możemy przewidzieć wpływ jednego na drugi. Za duże obciążenie rozciągnie sprężynę wydłużając okres drgań, zaś odwrócenie ról sprawi, że sprężyna okaże się zbyt twarda skracając okres drgań i zbyt szybko je wytłumi usztywniając cały układ. W mechanice drgania sprężyny pod wpływem obciążenia wyraża się parametrem znanym każdemu z nas czyli częstotliwością, a każdy taki układ posiada określoną częstotliwość rezonansową. I tu dochodzimy do związku tych elementów z odtwarzaniem dźwięku, który w gramofonie powstaje właśnie z przetworzenia drgań igły w zmodulowanym rowku na sygnał elektryczny. Za użyteczny zakres sygnału akustycznego uznaje się przedział w paśmie od 20 do 20000 herców (20Kz - 20kHz) i należy dochować wszelkich starań by w tym zakresie nie był on zakłócony i zniekształcony przez czynniki zewnętrzne. Jednym z nich może być właśnie częstotliwość rezonansowa systemu wkładka/ramię. W praktyce oznacza to, iż jeśli zamontujemy zbyt sztywną sprężynę (wkładkę o małej podatności) do systemu o małej masie efektywnej, jego częstotliwość rezonansowa może zbliżyć się do zakresu użytecznego sygnału i go zakłócić. Podobnie będzie w przypadku, gdy do systemu o dużej masie efektywnej założymy wkładkę o dużej podatności uzyskamy bardzo niską częstotliwość rezonansową, która również może zakłócić dźwięk w postaci tzw. "rumble" czyli dudnienia niskich częstotliwości. W ekstremalnym wypadku rezonanse mechaniczne układu w połączeniu z naturalnymi drganiami igły mogą spowodować dosłownie wyskoczenie igły z rowka ! Ustalono iż bezpiecznym zakresem częstotliwości rezonansowej omawianego układu jest zakres pomiędzy 8 -12 Herców. Poza tym obszarem istnieje prawdopodobieństwo zakłócenia użytecznego sygnału, a nawet mechaniczną dysfunkcję układu, która w najgorszym wypadku może doprowadzić do uszkodzenia płyty lub wkładki.

Na załączonym wykresie można ustalić częstotliwość rezonansową układu wkładka/ramię. Wystarczy znać podatność wkładki, oraz efektywną masę systemu i odczytać z wykresu odpowiednią wartość. Optymalny będzie rezonans układu mieszczący się w zielonym zakresie, żółty zakres sygnalizuje potencjalne ryzyko wystąpienia zakłóceń, natomiast wartości z obszaru zaznaczonego na pomarańczowo oznaczają brak dopasowania systemu wkładka - ramię i nie są zalecane do wykorzystania.

 

Nomogram do ustalenia rezonansu systemu wkładka/ramię.