Några tankar om inställning av tonarm och pickup

Av: Lenn Art Labs

Datum: Maj 2006

Plats: Göteborg

Tvåpunktsinställningen

De flesta artiklar om inställning av tonarmar jag läst säger att nålmikrofonen kan och ska ställas in så att nålen vid två tillfällen under avspelningen ligger helt parallellt med skivspårets tangent. Kan man göra det, blir resultatet ett vinkelfel som är ”tillräckligt” litet.

För att underlätta inställningen använder vi en mall som vi lägger på skivtallriken. Mallen kallas på engelska för ”protractor”. Den är vanligen gjort av kartong, plast eller spegelglas. På mallen finns en radie och två punkter markerade. Vid punkterna finns ofta även ett antal parallella linjer dragna vinkelrätt mot radien.

Tanken bygger på att tonarmen ställs in så att nålmikrofonen under sin bågformade rörelse över skivan har störst positivt vinkelfel vid skivans yttersta och innersta spår samt störst negativt vinkelfel någonstans däremellan. Genom en sådan inställning kommer vinkelfelet således att vara noll vid två tillfällen.

Baerwald härledde ekvationer för beräkning av dessa punkter. Vid avspelning av vanliga 12-tums LP-skivor, på vilka han antar att det yttersta spåret ligger på radien 146 mm, och det innersta på radien 60,3 mm, ska radierna för noll vinkelfel enligt Baerwald ligga vid 66,0 respektive 120,9 mm. Därför markerar de flesta mallar de två punkterna med noll vinkelfel på just dessa avstånd från skivtallrikens centrum.

Inställningen är inte speciellt komplicerad. Den kräver dock en hel del tålamod, eftersom nålmikrofonens vinkel påverkas när tonarmens effektiva längd ändras och omvänt. Det finns också testskivor som erbjuder ytterligare hjälp med inställningen.

Resultatet blir vanligtvis att man stannar vid en inställning som spelar ”tillräckligt” bra. I min iver att göra saker lite bättre än tillräckligt bra vill jag dock försöka gå ett steg längre.

Resultatet av för stora vinkelfel yttrar sig som hörbar distorsion. Det kan visas att distorsionen nästan enbart består av andra övertonen. Graden av distorsion kan vara ganska hög, 10% THD är ingen ovanlig nivå.

Under avspelningen rör sig nålmikrofonen i en båge över skivan. Vid det yttersta spåret har nålmikrofonen ett positivt vinkelfel. När tonarmen under avselningen rör sig inåt minskar vinkelfelet successivt för att bli noll vid den yttre röda radien.
Därefter blir vinkelfelet negativt och fortsätter att minska till ett största negativa värde någonstans mellan de röda radierna.
Så minskar det negativa vinkelfelet, passerar nollan vid den inre röda radien och blir slutligen positivt igen in mot det innersta spåret.

Att felet är positivt vid ytter- och innerspåren, och negativt mitt på skivan, spelar ingen roll eftersom det är vinkelfelets absoluta belopp som avgör hur mycket distorsion vi får. Låt oss illustrera detta med ett diagram. En sak till först bara; om vinkelfelet vore konstant under hela avspelningen, skulle distorsionen öka när nålmikrofonen närmar sig skivan centrum. Distorsionen är omvänt proportionell mot skivans radie. Därför inför vi begreppet relativt vinkelfel, som är vinkelfelet dividerad med radien.

Följande diagram visar ett exempel på hur det relativa vinkelfelet varierar när nålmikrofonen rör sig från skivans yttersta spår (radie 145 mm) till dess innersta (radie 61 mm), innan nåmikrofonen ställts in med mallen:

Som vi ser varierar relativa vinkelfelt enligt beskrivningen. Det är visserligen noll vid två radier, men väldigt högt vid det innersta spåret. Därför finns behov av en bättre inställning:

Här har vi ställt in nålmikrofonen enligt mallen vid radien 66,0 mm. Relativa vinkelfelet är därför noll vid 66,0 mm, men nu har vi fått onödigt stora fel vid skivans yttersta spår.

När vi slutligen har lyckats ställa in nålmikrofonen vid båda punkterna kan det se ut som i nästa diagram. Det mallen hjälper oss med är att fördela vinkelfelet över skivan så att det är noll vid åtminstone två tillfällen under avspelningen. Andemeningen är givetvis att vinkelfelet utanför och mellan dessa radier (”null radii” på engelska) ska ligga i närheten av nollan.

I diagrammet är det största positiva felet +0,012 °/mm vid såväl det yttersta som vid det innersta spåret. Samtidigt är det största negativa felet -0,012 °/mm ungefär vid radien 86 mm. De största relativa vinkelfelen är därmed lika stora till sina belopp. Den här inställningen är mycket nära den optimala.

Är vi inte nöjda nu då?

I de flesta fall är vi nog nöjda, men det återstår ett par frågetecken. Om vi ställer in nålmikrofonen med en mall (protractor) finns det några saker att fundera på:

Mallen är giltig för endast en effektiv armlängd
Om tvåpunktsinställningen över huvud taget ska vara möjlig får tonarmens nav inte sitta vare sig för långt bort från eller för nära skivtallrikens centrum

Att använda en mall som inte är avsedd för just den aktuella tonarmen kan vara vanskligt. Därför behöver mallen skapas just för den aktuella armen med den aktuella nålmikrofonen monterad - så att den effektiva armlängden är känd.

Alltför många tonarmar är konstruerade och placerade på skivspelaren på sådant sätt att tvåpunktsinställningen inte är möjlig. Den ena punkten med noll vinkelfel ligger kanske utanför skivtallriken. Tonarmens placering vid skivtallriken är således avgörande viktig för resultatet.

Tyvärr kan man inte alltid utgå från att fabrikanten tänkt på det. Oftast kan man lossa på några skruvar, eller en stor mutter, och flytta tonarmens nav lite på måfå. Endast i undantagsfall finns möjlighet att ändra tonarmens läge med någon precision värd namnet.

Många tonarmar har medföljande instruktioner för justeringen som man bör följa. De flesta DIYare plockar kanske inte fram sin geometrimatte utan följer instruktionerna så gott de kan. Många instruktioner håller dessvärre låg kvalitet på olika sätt och resultatet kan ibland bli därefter;

När de båda punkterna med noll vinkelfel är inställda, har vi ingen uppfattning om hur stora vinkelfel vi har i övrigt
Justeringarna är ytterst känsliga

Många anar nog inte att det är noga med inställningarna. En millimeter hit eller dit för en armlängd på två decimeter kan väl inte göra så stor skada? Fel. Som vi senare ska se behöver vi vara mycket noggranna.

Som slutsats av det här resonemanget vill jag formulera en undran: när det kommer till kritan - hur pålitlig är mallen egentligen?

Jag har egen erfarenhet av att ha köpt en mall och ställt in tonarm och nålmikrofon så noga jag kunnat, för att sedan konstatera att ljudet inte blev särskilt bra alls. Det är den erfarenheten som gjort att jag försökt komma lite längre.