GRAMMOFONO
GRAMMOFONO (XVII, p. 650)
La tecnica dell'incisione e della riproduzione grammofonica ha seguito l'evoluzione dell'elettroacustica e dell'amplificazione elettronica.
Particolari perfezionamenti sono stati apportati ai pick-up, allo scopo di migliorare la curva di risposta, sia come fedeltà sia come distorsione, e di diminuire l'usura del disco.
In alcuni pick-up elettromagnetici le dimensioni ed il peso dell'ancorina vibrante sono stati ridotti grandemente (0,05 grammi, contro 1,5 ÷ 2 grammi del tipo normale); in essi si usa una punta di pietra dura (zaffiro artificiale), perché le piccole dimensioni non permettono l'applicazione della punta di acciaio normale. L'ancorina è sopportata da un nastro di bronzo opportunamente sagomato (fig.1-B), senza sospensioni di gomma. La pressione sul disco è inferiorea 30 gr. La tensione fornita è di cirm 50 mV, ma data la bassa impedenza si può usare un trasformatore elevatore, e ottenere così 0,8 ÷ 1 V, come da un pick-up normale. La frequenza di risonanza dell'equipaggio risulta al disopra di 10.000 Hz, per cui la curva di risposta è molto estesa.
Grande diffusione hanno ottenuto i pick-up a cristallo, nei quali viene sfruttato l'effetto piezoelettrico eccezionalmente alto (500 volte quello del quarzo) del sale di Seignette (v. piezoelettricità, XXVII, p. 259). Dai cristalli, che possono essere ottenuti da questo sale in dimensioni notevoli, vengono tagliate lamette di 0,3 ÷ 0,5 mm. di spessore, eccitabili per flessione o per torsione secondo il piano del taglio in rapporto alla posizione degli assi cristallografici. Per ridurre gli effetti di saturazione o isteresi, proprî del sale di Seignette, l'elemento sensibile viene formato accoppiando due laminette in opposizione. Come elettrodi servono fogli di stagnola o di argento applicati sulle facce; tutto l'elemento è poi coperto con vernice o cera, che lo protegge dall'umidità. La temperatura massima cui può essere sottoposto è di 55°, oltre la quale cessa ogni effetto piezoelettrico.
Nella fig. 2 sono rappresentati schematicamente due tipi di pick-up piezoelettrico per riproduzione di solchi ad incisione laterale (A funzionante per flessione, B per torsione). L'ancoretta è sopportata da un tubetto di gomma, che funziona contemporaneamente da cuscinetto di rotazione e da smorzatore; essa ha ad un estremo una pinza, entro cui viene preso il cristallo, che dalla parte opposta è fissato alla custodia, obbligandolo così a piegarsi (A) e a torcersi (B) in funzione dello spostamento della punta. La tensione che appare agli elettrodi è funzione della deformazione del cristallo, e quindi dell'ampiezza dell'incisione.
Essendo i dischi grammofonici generalmente incisi ad ampiezza costante, dalle frequenze più basse sino a 250 Hz, e a velocità costante, da 250 Hz in su, la curva teorica di risposta (v. fig. 3, curva A) di un pick-up piezoelettrico è lineare da 0 a 250 Hz, mentre scende di 6 db per ottava da 250 Hz in su (tensione dimezzata per ogni raddoppiamento di frequenza).
In pratica, la curva (curva B) si discosta da quella teorica specialmente per la risonanza dell'ancorina sulle frequenze più alte; comunque si ha un'esaltazione delle frequenze basse ed una diminuzione delle alte. A questo inconveniente si può rimediare con mezzi semplici: essendo l'impedenza del cristallo capacitiva (0,002 μF circa), basta caricare il pick-up con una resistenza (schema C′) per ottenere una riduzione della tensione alle frequenze basse (fig. 3, curva C). Migliore egualizzazione può essere ottenuto a mezzo di un filtro costituito da resistenze e capacità (schema D′, curva D). Nel diagramma il livello 0 db. è arbitrario.
Anche i pick-up piezoelettrici possono essere molto leggeri, in modo di esercitare sul disco una pressione non superiore a 40 gr.
Altro tipo di pick-up che ha avuto qualche applicazione pratica è quello a modulazione di frequenza; in esso lo spostamento della puntina produce una variazione nella frequenza di un oscillatore termoionico, che viene poi tradotta in variazione di ampiezza in un discriminatore analogo a quello usato nei ricevitori a modulazione di frequenza.
Come materiale per le puntine dei pick-up di riproduzione viene sempre più usata la pietra dura (zaffiro sintetico), data la diminuzione della pressione sul disco sopra accennata, che riduce l'usura sia del disco sia della punta. Tali puntine sono di solito inamovibili dall'ancoretta; qualche volta invece sono applicate su di uno stelo di bronzo o di acciaio, e vengono sostituite alle punte di acciaio in pick-up di tipo normale.
Altra tendenza moderna, nella riproduzione dei dischi, è quella di aumentare il raggio col quale è lavorata l'estremità della punta; dal normale raggio di 0,05 mm. si passa in qualche caso sino a 0,1 mm. Si ottiene così un miglior rapporto tra segnale e disturbo, e una migliore riproduzione delle frequenze elevate, contrariamente a quanto sembrerebbe a prima vista, perché non sempre tali frequenze risultano incise verso il fondo del solco, ma solo sui bordi piú alti del solco stesso.
Nella tecnica dell'incisione vi è tendenza a portare il limite della incisione ad ampiezza costante da 250 Hz a 500 ed anche a 800 Hz; viene corrispondentemente estesa la gamma di incisione alle alte frequenze, sino a 10.000 Hz ed oltre. Tali sistemi di incisione, più che nei dischi da porre in commercio, sono impiegati in quelli prodotti per la radiodiffusione, in particolare per le stazioni a modulazione di frequenza.
Recentemente sono stati messi in commercio negli Stati Uniti dischi detti microgroove ("microicanalatura") nei quali il solco sonoro occupa una larghezza radiale assai minore che nei dischi normali, potendosi praticare 10 incisioni per mm. anziché 4. Questo fatto, associato alla diminuzione della velocità di rotazione a 33 giri (anziché 78: v. sotto) dà modo di ottenere, da una faccia di disco di 30 cm. di diametro, circa mezz'ora di audizione. Il pick-up e la punta debbono, naturalmente, essere di tipo particolare.
Motorini grammofonici. - I motori ad orologeria, azionati da una molla, oggi non vengono quasi più usati, se non in alcuni tipi di grammofoni portatili. Attualmente sono più usati motori elettrici, di funzionamento più comodo e sicuro.
Di essi il tipo più diffuso è quello monofase asincrono a induzione, a due o a quattro poli, munito di regolatore centrifugo a frizione. Nella fig. 4 è mostrato, sezionato, uno di tali motori, che rappresenta un esempio tipico di costruzione. Sull'albero orizzontale è calettato il rotore a gabbia di scoiattolo. Lo statore, che circonda il rotore, porta apposite cave nelle quali trovano posto le matasse di filo degli avvolgimenti. Sullo stesso albero orizzontale si trova il regolatore centrifugo, costituito da tre masse applicate a molle a balestra; queste sono bloccate sull'albero ad una estremità, mentre dall'altra portano un piatto che gira in un piano normale all'albero. Dinanzi a questo piatto si trova un pattino di frizione, mentre sempre sull'albero orizzontale vi è una vite senza fine, che ingrana con una ruota calettata su di un secondo albero (verticale) portante il piatto giradischi. Quando il motore gira, le masse del regolatore tendono ad allontanarsi dalla posizione di riposo e assumono una posizione che è funzione della forza centrifuga, cioè della velocità; il loro spostamento provoca una flessione delle molle e uno scorrimento in senso assiale del piatto del regolatore, che è spinto così contro il pattino di frizione. La posizione di tale pattino che è comandabile dall'esterno, regolando gli attriti, fa variare lo scorrimento del motore e permette di portarlo al valore desiderato, valore che è mantenuto costante dal regolatore centrifugo. La coppia di avviamento è ottenuta per mezzo di una capacità, o più generalmente con spire in corto circuito poste sulle espansioni dello statore. Il rendimento di tale complesso è assai basso, poiché la potenza viene quasi tutta perduta nella regolazione ad attrito; con un assorbimento di circa 30 watt, sul piatto giradischi si hanno 2 ÷ 3 watt utili.
Il motore ad induzione, nei grammofoni ad amplificazione termoionica, presenta anche il vantaggio di non avere parti a contatti intermittenti, e quindi di non dare alcun disturbo elettrico. Tuttavia per scopi speciali (ad esempio, dove si dispone soltanto di corrente continua, da linea di distribuzione o da batteria locale) vengono anche costruiti motori a spazzole e a collettore, sempre muniti di filtri per ridurre i disturbi allo scintillio. La parte meccanica segue anche in tal caso lo schema sopra d escritto.
Recentemente, soprattutto per ragioni di economia, sono stati introdotti in commercio complessi giradischi senza regolatore centrifugo. In essi il piatto, che costituisce di per sé una massa ad inerzia notevole, è folle sul suo perno, e il motorino, sempre del tipo a induzione monofase, è accoppiato ad esso per mezzo di una piccola puleggia di gomma o feltro, che agisce per frizione sull'orlo del piatto. Essendo la potenza richiesta molto bassa, lo scorrimento è quasi nullo e la costanza della velocità consegue dalla costanza della frequenza della corrente alternata di alimentazione. I complessi giradischi vengono costruiti talora per due velocità (78 e 33,5 giri al minuto), munendoli di un cambio a ingranaggi inserito sull'albero del piatto. Essi sono quasi sempre muniti di interruttore automatico di fine corsa.
Un accenno meritano i cambia-dischi automatici, di cui si hanno numerosi esempî. In alcuni di essi i dischi vengono suonati soltanto sulla faccia superiore, mentre altri possono riprodurre sia l'incisione della faccia superiore, sia quella della faccia inferiore, in qualsiasi ordine, eventualmente ripetendole secondo può essere predisposto dall'operatore.
Dittafono.
Il dittafono, o macchina per dettare è un apparecchio simile al grammofono, particolarmente costruito allo scopo di permettere l'incisione della voce e la sua riproduzione immediata, senza bisogno di speciali trattamenti del disco o del cilindro usati come supporto. Riproducendo per mezzo dello stesso apparecchio o di altro analogo i suoni incisi, si può così, anche a distanza di tempo, trascrivere con facilità il testo del discorso. I dittafoni in uso sino a qualche tempo fa ripetevano il primitivo fonografo di Edison, naturalmente con perfezionamenti tecnologici atti a renderne l'uso pratico e sicuro. In essi l'incisione veniva fatta su di un cilindro munito di uno strato di cera speciale, utilizzando un diaframma incisore del tipo meccanico (senza cioè amplificazione elettrica). Un dispositivo a coltello, togliendo un leggero strato di cera, permetteva di cancellare l'incisione e di riutilizzare parecchie volte il cilindro. Attualmente nelle macchine per dettare viene usato quasi generalmente il principio della registrazione magnetica del suono, applicato per la prima volta dal Poulsen nel suo telegrafono.
Secondo tale principio le correnti elettriche a frequenza acustica, provenienti dal microfono e convenientemente amplificate, vengono inviate a magnetizzare uno speciale supporto, ch'e scorre con velocità costante davanti alle espansioni di un elettromagnete. Il supporto è un filo o un nastro di acciaio, o anche un nastro flessibile di carta o celluloide, che porta un sottile strato di materiale magnetico; riportato nella posizione iniziale e fatto scorrere di nuovo davanti all'elettromagnete, genera in questo correnti a frequenza acustica corrispondenti alle primitive; si può quindi riprodurre il suono con un altoparlante o un ricevitore telefonico, dopo conveniente amplificazione. Particolari accorgimenti debbono essere osservati per ottenere una fedele riproduzione. Poiché nella registrazione il flusso è proporzionale alla tensione di entrata fornita dal microfono, mentre nella riproduzione la tensione generata è funzione della variazione del flusso, si ha che la tensione riprodotta è proporzionale alla derivata della tensione d'ingresso. La tensione di uscita per correnti sinusoidali risulta proporzionale alla frequenza, cioè cresce col crescere della frequenza stessa in ragione di 6 db per ottava. Questo fatto obbliga a correggere la curva di fedeltà dell'amplificatore, per migliorare la riproduzione. Inoltre, affinché il flusso registrato risulti quanto più è possibile proporzionale alla tensione applicata all'elettromagnete, occorre che il materiale magnetico del supporto sia portato a lavorare in un determinato punto del suo ciclo di isteresi. Perciò al flusso di registrazione sonora viene sovrapposto un altro flusso a frequenza ultraacustica, da 20 a 70 Kilocicli, generato da un oscillatore contenuto nell'apparecchio.
Il supporto può essere utilizzato per nuove incisioni facendolo ripassare davanti all'elettromagnete percorso da corrente continua, o dalla corrente ad alta frequenza dell'oscillatore, e cancellando così ogni traccia dell'incisione precedente. Il supporto si avvolge in bobine o rocchetti, che pur in piccolo spazio perniettono incisioni della durata anche di parecchie ore.
I dittafoni sono muniti di dispositivi atti a facilitare le operazioni di incisione e di riproduzione; alcuni di essi permettono la registrazione di conversazioni telefoniche, per cui la dettatura può farsi a distanza, potendosi comandare automaticamente anche la partenza e l'arresto dell'apparecchio.