Articolo di Werner Ogiers - TNT Belgio
Pubblicato: Ottobre, 2009
Traduttore: Massimiliano Bertuzzi

Spinto dall'errore incredibilmente grossolano che ho fatto nel test del bilancino digitale per la misura del VTF CanRong, ho deciso di investigare gli effetti della geometria del braccio e della distribuzione della massa sulla misura del VTF, in un punto non perfettamente coincidente con la posizione reale di funzionamento dello stilo, come succede quando si usano bilancini più spessi (o più sottili, se fosse possibile) di un disco LP.
In effetti, che senso ha usare bilancini apparentemente accurati a 0.001 g quando, a seconda del braccio usato, possono introdurre un errore sistematico di misura fino a 0.3 g?

Lo schema qui sopra riportato è la rappresentazione di un braccio con un contrappeso a profilo basso. Il diagramma superiore si riferisce ad un braccio fluttuante, perfettamente bilanciato, cioè prima della regolazione del VTF. In questo stato il suo baricentro è situato su una linea verticale che attraversa il perno, o fulcro. La forza di gravità spinge su questo baricentro, ed è rappresentata dalla freccia rossa, ma non ne consegue alcun movimento, poiché questa forza non ha momento né coppia intorno al fulcro (notare che la forza di reazione verticale del fulcro non è indicata, per mantenere semplice il diagramma)

Quando il braccio è sollevato a fine corsa, più in alto della sua normale zona di funzionamento, il baricentro del braccio si sposta a sinistra e in alto. A causa dello spostamento orizzontale del baricentro, la forza gravitazionale ora applica una coppia intorno al perno, la quale tende a ruotare il braccio in senso antiorario. Se il braccio è tenuto fermo in questa posizione, ciò implica una forza di reazione verticale sulla puntina: ed ecco che improvvisamente abbiamo un VTF fantasma, componente che scompare non appena il braccio ritorna in posizione orizzontale.

Ne consegue che misurare il VTF reale sulla puntina, a qualsiasi altezza superiore alla superficie del disco, darà come risultato un VTF sovrastimato, un errore. La grandezza dell'errore dipende molto dalla reale distribuzione della massa, e dalla geometria del braccio usato. Diamo un'occhiata ad alcuni tipi di braccio:

Ho schematizzato un certo numero di bracci virtuali, tutti con la stessa massa e dimensioni principali (lunghezza 233 mm, massa 16 g, contrappeso 100 g, lunghezza della shell 50 mm, massa della shell 20 g, massa della testina 10 g) ma differenti per disegno e caratteristiche, e li ho regolati con un'effettiva forza di tracciamento verticale di 2 g, alla superficie del disco. La figura sopra mostra questi bracci, ognuno con un punto rosso, che indica la posizione in cui si troverebbe il baricentro del braccio mentre suona un disco.

Poi ho sollevato (virtualmente, s'intende) i bracci di 5 millimetri alla puntina, e ricalcolato la forza di tracciamento misurata in questa posizione. Ho anche dato un'occhiata allo spostamento dei baricentri. Ecco i risultati (tutte le figure si riferiscono ovviamente solo alle masse e dimensioni indicate nel modello, e non ai bracci nella realtà):

Tipo di braccio	Pos. orizz. baricentro (mm)	Pos. vert. baricentro (mm)	Misura VTF in pos. sollevata (g)
Generico	-2.7	0	1.999
Generico con un peso in basso	-2.7	-6.8	2.120
Generico con molla VTF verso il basso	0	0	2.000
RB-300 con molla VTF verso l'alto	-4.8	0	1.998
SME IV	-3.2	-1.4	2.018
Uni-pivot	-3.2	-21	2.285

Il primo è un braccio generico, dove tutte le masse stanno più o meno su una linea orizzontale che attraversa il perno, con il VTF applicato staticamente, ovvero muovendo il contrappeso. Il Rega RB-250 appartiene a questa categoria, così come i tanti bracci montati sui giradischi commerciali giapponesi degli anni settanta e ottanta. Con il VTF regolato, il baricentro si trova a sinistra del fulcro, ma alla stessa altezza. Questa posizione fa sì che il setup sia quasi immune da errori di lettura del VTF, quando il braccio è sollevato.

Il secondo braccio è come il primo, ma con il contrappeso situato in posizione considerevolmente ribassata rispetto al fulcro, come si può trovare, per esempio, nei tanti upgrade dei contrappesi disponibili per i bracci Rega. In questa configurazione, il baricentro si trova a sinistra e al di sotto del fulcro. Ne risulta un VTF che varia considerevolmente a seconda dell'altezza dello stilo, con una sovrastima di 0.12 g, ad un'altezza di 5 mm.

Il terzo braccio è ancora una variante del primo, ma con il VTF applicato dinamicamente: prima il braccio è portato in bilanciamento statico con il contrappeso, e poi con una molla si applica una torsione in senso antiorario, per regolare il VTF. Il braccio è sempre bilanciato, e il suo baricentro è situato esattamente sul perno. Non vi è alcun cambiamento del VTF al variare dell'altezza dello stilo. Bracci di questo tipo erano spesso usati sui Dual, e forse ricorderete quel trucchetto da esposizione del produttore, dove un giradischi funzionante ruotava come un giroscopio...

Il quarto braccio è come il terzo, ma stavolta con una molla che applica una torsione in senso orario. Gli unici bracci di questo tipo sono, che io sappia, i Rega, RB-300 e superiori. Il baricentro è di nuovo a sinistra e in linea con il perno, ma più a sinistra che nel primo braccio. Il variare del VTF con l'altezza è quasi nullo.

Poi abbiamo un braccio dove il perno è in linea con lo stilo, e il contrappeso è leggermente al di sotto del perno, come esemplificato nelle serie SME IV e 309. Il baricentro si trova da qualche parte al di sotto del fulcro, e di conseguenza il braccio rivela una certa sensibilità del VTF, abbastanza da preoccuparsene quando si cerca di regolare la forza con tolleranze di 0.01 g.

Il quarto braccio è il tipico uni-pivot, con perno alto e contrappeso molto basso, il quale è richiesto per bilanciare il perno, ma che sposta il baricentro tanto in basso da causare un'estrema sensibilità del VTF all'altezza dello stilo, in effetti tanto considerevole da dover essere calcolata nel setup, se si usa una qualsiasi bilancia che non misuri esattamente il VTF all'altezza della superficie di un LP.

Come ho detto, il setup simulato è calcolato su un VTF di 2 g e con l'altezza dello stilo, 5 mm al di sopra del livello di un LP, un po' estrema: non tante bilancine dedicate avranno una tale altezza (ma molte bilancine non per uso audio, saranno ben più alte!). Poiché l'effetto sul VTF è praticamente lineare, per altezze ridotte è facile scalare le misure verso il basso. Per esempio, nel CanRong che avevo già testato, con i suoi 3mm di altezza, si calcolerebbero le misure per il braccio uni-pivot come segue: 2+3*(2,285-2)/5 = 2.17 g.