خرطوشة مغناطيسية

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
خرطوشة فونو ذات ملف متحرك من نوع Audio Technica AT-F3

الخرطوشة المغناطيسية ، والتي تسمى بشكل أكثر شيوعًا خرطوشة الفونوغراف أو خرطوشة الفونو أو (بشكل عامي) لاقط الصوت ، هي محول طاقة كهروميكانيكي يستخدم لتشغيل أسطوانات الفونوغراف على القرص الدوار .

تحتوي الخرطوشة على قلم قابل للإزالة أو مثبت بشكل دائم ، وهو رأس - عادةً ما يكون حجرًا كريمًا، مثل الماس أو الياقوت - يلامس أخدود القرص. في الاستخدام الشائع وفي مصطلحات منسقي الأغاني ، يُطلق على القلم، وأحيانًا على الخرطوشة بأكملها، اسم الإبرة. عندما يتحرك القلم على الأخدود المسنن، فإنه يهتز على ذراع مثبت عليه مغناطيس دائم يتحرك بين المجالات المغناطيسية لمجموعات من الملفات الكهرومغناطيسية في الخرطوشة (أو العكس: تكون الملفات مثبتة على الذراع، والمغناطيسات داخل الخرطوشة). تولد المجالات المغناطيسية المتغيرة تيارًا كهربائيًا في الملفات. يمكن تضخيم الإشارة الكهربائية الناتجة عن الخرطوشة ثم تحويلها إلى صوت بواسطة مكبر صوت . [ 1 ]

تاريخ

طُرح أول نوع ناجح تجاريًا من لاقطات الفونوغراف الكهربائية عام ١٩٢٥. ورغم أنها كهرومغناطيسية، إلا أن تشابهها مع الخراطيش المغناطيسية اللاحقة ضئيل: فقد استخدمت مغناطيسًا ضخمًا على شكل حدوة حصان ، واستخدمت نفس الإبر الفولاذية أحادية الاستخدام التي كانت معيارًا منذ ظهور أول مشغلات أسطوانات نقل ميكانيكية في تسعينيات القرن التاسع عشر. هيمن هذا النوع المبكر من اللاقطات المغناطيسية على السوق حتى ثلاثينيات القرن العشرين: وبحلول نهاية ذلك العقد، حلّت محله لاقطات الكريستال الكهروإجهادية الأخف وزنًا نسبيًا ، إلا أن استخدام الإبر المعدنية قصيرة العمر والقابلة للاستخدام لمرة واحدة ظل معيارًا. خلال السنوات التي أعقبت الحرب العالمية الثانية مباشرة ، ومع استبدال مشغلات الأسطوانات القديمة ذات اللاقطات الثقيلة جدًا، ازدادت شعبية رؤوس الإبر المصقولة بدقة والمتينة المصنوعة من الياقوت أو معدن الأوزميوم الصلب النادر . ومع ذلك، ظلت الأسطوانات المصنوعة للاستخدام المنزلي تُصنع من نفس مركب الشيلاك الكاشط المصمم لتآكل رؤوس الإبر الفولاذية بسرعة لتناسب الأخدود.

أدى طرح أسطوانات الفينيل (LP) بسرعة 33 1/3 دورة  في الدقيقة (ألبوم) عام 1948، وأسطوانات الفينيل (Single) بسرعة 45 دورة في الدقيقة عام 1949 ، إلى دفع المستهلكين إلى الترقية إلى مشغلات أسطوانات متعددة السرعات مزودة بإبرة دقيقة ذات رؤوس أصغر. وأصبح الياقوت والماس حينها المواد القياسية لرؤوس الإبر. في البداية، كانت الإبر الجديدة تُركّب في خراطيش أصغر حجمًا وأخف وزنًا مصنوعة من الكريستال الكهروإجهادي أو السيراميك، وهي من النوع الشائع في مشغلات الأسطوانات المحمولة الرخيصة طوال العصر الفونوغرافي. ولا تزال خراطيش السيراميك تُستخدم في معظم مشغلات الأسطوانات "القديمة" والمدمجة المصنعة حاليًا، ويعود ذلك جزئيًا إلى متانتها النسبية ومقاومتها للتلف الناتج عن سوء الاستخدام، ولكن السبب الرئيسي هو رخص ثمنها. مع ذلك، خلال خمسينيات القرن الماضي، ظهر جيل جديد من الخراطيش المغناطيسية الصغيرة والخفيفة الوزن وعالية المرونة ، وسرعان ما لاقت رواجًا بين عشاق الصوت عالي الدقة نظرًا لأدائها الصوتي المتميز. كما ساهمت هذه التقنية عالية التوافق في تقليل تآكل الأسطوانات. وسرعان ما أصبحت معيارًا في جميع أنظمة الصوت المكونة باستثناء الأنظمة الأرخص ثمنًا، وهي أكثر أنواع خراطيش الالتقاط شيوعًا في الاستخدام اليوم. 

التصميم والإنشاء

تتكون الخرطوشة من عدة مكونات: الإبرة، والذراع، والمغناطيسات، والملفات، والجسم. الإبرة هي الجزء الذي يتلامس مع سطح الأسطوانة أثناء الاستخدام، ويتتبع التغيرات في الأخدود. وهي عادةً ما تُصنع من ماسة صغيرة مصقولة أو حجر كريم صناعي آخر. يدعم الذراع الإبرة، وينقل الاهتزازات منها إلى مجموعة الملف/المغناطيس. [ 2 ] يُصنع الذراع عادةً من البورون أو الألومنيوم، وكان يُصنع سابقًا من البريليوم، على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة تُسوّق نماذج مزودة بأذرع من أحجار كريمة نادرة. [ 3 ] تحتوي معظم نماذج خراطيش المغناطيس المتحرك على مجموعات فرعية قابلة للفصل للإبرة والذراع، مما يسمح باستبدالها دون الحاجة إلى إزالة الخرطوشة بأكملها واستبدالها عند تلف الإبرة. [ 4 ]

تتمثل وظيفة جسم الخرطوشة، المتصلة بذراع التسجيل، في توفير منصة ثابتة للأجزاء المتحركة حتى تتمكن من تتبع الأخدود بدقة. [ 2 ]

الأنواع

في الأنظمة عالية الدقة، تم استبدال اللاقطات البلورية والخزفية بالخرطوشة المغناطيسية، باستخدام إما مغناطيس متحرك أو ملف متحرك.

بالمقارنة مع اللاقطات البلورية والخزفية، توفر الخراطيش المغناطيسية عادةً دقة تشغيل محسّنة وتقليلًا لتآكل الأسطوانة من خلال تتبع الأخدود بضغط أخف. تستخدم الخراطيش المغناطيسية قوى تتبع أقل، مما يقلل من احتمالية تلف الأخدود. كما أنها تتميز بجهد خرج أقل من اللاقطات البلورية أو الخزفية، في حدود بضعة ميلي فولتات فقط، مما يتطلب تضخيمًا أكبر.

خراطيش المغناطيس المتحرك (MM) والحديد المتحرك (MI)

في خرطوشة المغناطيس المتحرك، يحمل ذراع الإبرة مغناطيسًا دائمًا صغيرًا ، موضوعًا بين مجموعتين من الملفات الثابتة (في خرطوشة ستيريو)، مُشكِّلًا مولدًا كهرومغناطيسيًا صغيرًا. عندما يهتز المغناطيس استجابةً لحركة الإبرة على أخدود التسجيل، فإنه يُحفِّز تيارًا صغيرًا في الملفات.

لأن المغناطيس صغير وله كتلة قليلة، ولا يرتبط ميكانيكياً بالمولد (كما هو الحال في خرطوشة السيراميك)، فإن القلم المضبوط بشكل صحيح يتبع الأخدود بدقة أكبر مع الحاجة إلى قوة تتبع أقل (الضغط لأسفل على القلم).

تحتوي أنواع الحديد المتحرك والمغناطيس المستحث (مثل محول التيار المتردد التناظري الرقمي) على قطعة متحركة من الحديد أو سبيكة حديدية أخرى متصلة بالذراع الكابولي (بدلاً من المغناطيس)، بينما يوجد مغناطيس دائم أكبر فوق الملفات، مما يوفر التدفق المغناطيسي اللازم .

خراطيش الملف المتحرك (MC)

رسم تخطيطي لخرطوشة الملف المتحرك، يوضح الأجزاء الأساسية

يُعد تصميم MC مولدًا كهرومغناطيسيًا صغيرًا، ولكن (على عكس تصميم MM) يتم عكس اتجاه المغناطيس والملفات: حيث تُثبّت الملفات على ذراع ناتئ، وتتحرك داخل مجال مغناطيس دائم. هذه الملفات صغيرة جدًا ومصنوعة من سلك دقيق للغاية.

نظرًا لصغر عدد اللفات التي يمكن دعمها في هذا النوع من المحركات، فإن مستوى جهد الخرج يكون منخفضًا تبعًا لذلك. لا تتجاوز الإشارة الناتجة بضع مئات من الميكروفولتات، وبالتالي يسهل إغراقها بالضوضاء والطنين المستحث، وما إلى ذلك. لذا، يُعد تصميم مضخم أولي ذي مدخلات منخفضة الضوضاء للغاية، وهو أمر ضروري لخرطوشة الملف المتحرك، أكثر صعوبة، ولذلك يُستخدم أحيانًا "محول رفع الجهد" بدلاً من ذلك.

ومع ذلك، تتوفر العديد من خراطيش الملف المتحرك "عالية الإخراج" التي تتمتع بمستويات إخراج مماثلة لخراطيش MM. [ 4 ]

تعتبر خراطيش الملف المتحرك أدوات دقيقة صغيرة للغاية، وبالتالي فهي باهظة الثمن بشكل عام، ولكنها مفضلة لدى عشاق الصوت بسبب أدائها الأفضل من وجهة نظرهم.

خراطيش موفينج مايكرو كروس (MMC)

ابتكرت شركة Bang & Olufsen تصميم MMC وحصلت على براءة اختراعه . خرطوشة MMC هي نسخة معدلة من تصميم Moving Iron (MI). تكون المغناطيسات والملفات ثابتة بينما يتحرك صليب صغير مع الإبرة، مما يُغير المسافات بين أذرع الصليب والمغناطيسات. يُزعم أن تصميم MMC يُتيح فصلًا فائقًا بين القنوات ، حيث تظهر حركة كل قناة على محور منفصل.

المغناطيس المتحرك مقابل الملف المتحرك

تُعدّ خراطيش المغناطيس المتحرك أكثر شيوعًا في الفئة الاقتصادية من السوق، بينما تهيمن تصاميم الملف المتحرك على الفئة الراقية. غالبًا ما يكون النقاش حول ما إذا كانت تصاميم المغناطيس المتحرك أو الملف المتحرك تُنتج صوتًا أفضل نقاشًا حادًا وذاتيًا. كثيرًا ما تُطمس الفروقات بينهما بسبب اعتبارات التكلفة والتصميم - على سبيل المثال، هل يمكن لخرطوشة ملف متحرك تتطلب تضخيمًا إضافيًا أن تتفوق على خراطيش المغناطيس المتحرك عالية الجودة التي تحتاج إلى مراحل تضخيم أولية أبسط؟

  • تتميز خراطيش MC بانخفاض الحث والمقاومة، مما يعني أن تأثير السعة (في الكابل الواصل بين الخرطوشة ومضخم الصوت) يكاد يكون معدومًا، على عكس خراطيش MM التي تتميز بارتفاع الحث والمقاومة نسبيًا. في الأخيرة، قد تؤثر سعة الكابل سلبًا على استواء استجابة التردد وخطية استجابة الطور . وهذا ما يفسر الميزة الصوتية المحتملة لخراطيش MC.
  • يُعتقد عمومًا أن خراطيش الملف المتحرك (MC) تتميز بكتلة متحركة أقل. مع ذلك، توفر خراطيش الملف المتحرك عالية الجودة كتلة متحركة مماثلة أو أقل من بعض خراطيش الملف المتحرك. على سبيل المثال، تتميز خرطوشة Technics EPC-100CMK4 المتطورة  بكتلة طرف فعالة تبلغ 0.055 ملغ، وذلك بفضل تصميمها المغناطيسي المتحرك. في المقابل، تتميز خرطوشة Denon DL-301 الشائعة ذات الملف المتحرك بكتلة طرف فعالة تبلغ 0.270  ملغ.
  • إن التمييز بين الخراطيش حسب المحرك (MC مقابل MM) يتجاهل حقيقة أن شكل طرف القلم (مخروطي مقابل بيضاوي مقابل أشكال متطورة)، والتركيب (ملصق مقابل مكشوف)، ومادة الكابولي (ألومنيوم مقابل بورون مقابل بريليوم) وتصميم الكابولي (قضيب صلب مقابل أنبوب ملفوف) لها تأثير كبير على الصوت، وقد يفسر هذا تباينًا أكبر في جودة الصوت من نوع المحرك المستخدم.

تتميز خراطيش MM عمومًا بخرج يتراوح بين 3 و6  ملي فولت، وهو متوافق مع مداخل MM في مضخمات الصوت الأولية. أما خراطيش MC فتأتي بنوعين: خرج منخفض (عادةً أقل من 1.0  ملي فولت) وخرج عالٍ (أكثر من 1.5  ملي فولت)؛ كما يوجد منها ما هو ذو خرج منخفض جدًا (0.3  ملي فولت أو أقل). تُعد خراطيش MC ذات الخرج العالي حلاً وسطًا لضمان التوافق مع مداخل MM في مضخمات الصوت الأولية القديمة؛ بينما قد تُولّد خراطيش MC ذات الخرج المنخفض ضوضاءً زائدة أو يكون كسب مضخم الصوت الأولي فيها غير كافٍ لتشغيل المضخمات إلى خرجها المُصنّف عند استخدامها مع مداخل MM. تحتوي معظم مضخمات الصوت الأولية ذات الحالة الصلبة على مداخل MC منفصلة ذات كسب عالٍ وضوضاء منخفضة لاستيعاب هذه الخراطيش. تحتاج الخراطيش ذات الخرج المنخفض جدًا إلى مرحلة تضخيم فونو منفصلة قبل إدخالها إلى مرحلة مضخم الصوت الأولي MC أو MM.

خراطيش "لندن ديكا"

كانت خراطيش فونو ديكا بتصميم فريد، مزودة بمغناطيسات وملفات ثابتة. يتكون عمود الإبرة من رأس ماسي، وقطعة قصيرة من الحديد المطاوع، وذراع على شكل حرف L مصنوع من الفولاذ غير المغناطيسي. ولأن الحديد كان موضوعًا على مقربة شديدة من الرأس (في حدود 1  مم)، أمكن تتبع حركات الرأس بدقة متناهية. أطلق مهندسو ديكا على هذه التقنية اسم "المسح الإيجابي". وكانت مرونة الإبرة الرأسية والجانبية تُتحكم من خلال شكل وسمك الذراع. اشتهرت خراطيش ديكا بجودة صوتها الموسيقية العالية؛ إلا أن الإصدارات الأولى منها كانت تتطلب قوة تتبع أكبر من التصاميم المنافسة، مما جعل تآكل الأسطوانات مصدر قلق.

مراجع

  1. ↑ "تبسيط معادلة تسجيل الأقراص بقلم غاري غالو" . audioxpress.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يناير 2023 .
  2. 1 2 "ورقة بيانات المنتج" . شركة أنظمة الصوت المحدودة (حوالي 1997)
  3. ↑ "خراطيش Dynavector mc mm" . Origin Live. مؤرشف بتاريخ 31 أغسطس 2014 في Wayback Machine من النسخة الأصلية بتاريخ 16 سبتمبر 2014
  4. 1 2 "Dynavector DV-10x4 MKII" . TNT Audio
  • تاريخ الخراطيش من كتاب "Hi-Fi All-New 1958 Edition"
  • فهم خراطيش الفونو من إس كي برامانيك، مهندس البحث والتطوير الصوتي - بانغ وأولفسن - ستروير، الدنمارك، "فهم خراطيش الفونو"، الصوت المجلد 63 (مارس 1979).
  • إتقان فن اختيار خرطوشة الفونو - دليل حديث وعملي لأنواع خراطيش الفونو، ومطابقة ذراع التشغيل، وأشكال الإبرة، ومواد الكابولي، والعناية بالأسطوانات.