Cellules, bras et platines …


Cellules, bras et platines …

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La technique audio évolue à l’évidence d’année en année. Mais comment se fait-il que des techniques anciennes comme l’amplification à tubes ou le disque vinyle continuent à avoir des adeptes ? Le secret ne serait-il pas dans une restitution plus « humaine », bien que non dénuée de défauts ? Vaste discussion …Le disque vinyle qu’on croyait disparu a effectué un retour remarqué il y a déjà des années. Aussi les questions concernant ces drôles de platines TD (tourne disques) se font plus nombreuses sur les forums.
Peut-être serait-il donc intéressant d’apporter rapidement quelques éléments de réflexion sur des techniques qui, quoique un peu oubliées, ont été fort évoluées !

 

L’ensemble cellule – bras- platine

 

La platine TD, son (ou ses) bras, sa cellule sont des éléments pas toujours faciles à construire (mécanique et électro-mécanique de haute précision) ; ou plus précisément, la structure n’est pas toujours complexe (nombreuses platines de très haute qualité ont une structure simple), mais la précision de réalisation est primordiale.

L’ensemble lecteur est composé de trois éléments : la platine elle-même, le bras et la cellule ; Commençons ce petit survol par la cellule.

 

La cellule

Les cellules magnétiques (les cellules pour disques vinyles) utilisent un système aimant-bobine pour transformer les ondulations du sillon en un signal électrique : Lorsqu’un aimant se déplace près d’une bobine, ou une bobine près d’un aimant, cela produit un très faible courant alternatif.
On a donc pensé à utiliser ces deux systèmes pour récupérer le signal d’un disque vinyle : Le stylet porte-pointe porte un diamant collé à une extrémité (disque), et à l’autre extrémité (intérieur de la cellule), soit un aimant, soit deux micro-bobines.
Entre les deux, une suspension élastique en un composé visco-élastique plus ou moins souple permet au stylet de vibrer en fonction du sillon.

 

Jusqu’à la fin des années 60, on entendait également parler de la cellule « cristal » ou « piezo » qui délivrait directement un signal de niveau ligne (pas besoin de préampli ni à fortiori de pré-préampli).

C’est celle qui équipait la totalité des tourne-disques 33 / 45 T

Elle a été vite abandonnée en usage haute fidélité à cause de ses défauts : raideur, nécessité d’une force d’appui importante, distorsions, courbe de réponse tourmentée…

De même, on utilisait des pointes en saphir (on parlait de « changer le saphir usé »). Le diamant, plus cher est nettement plus résistant à l’usure et le saphir a disparu…

 

En pratique, les deux systèmes (MM et MC) cohabitent :

MM = Moving Magnet = Aimant mobile
MC = Moving Coil = Bobine mobile

Pour la cellule à aimant mobile, un aimant très léger est fixé à l’extrémité du stylet qui se trouve à l’intérieur de la cellule.
En suivant les mouvements du sillon, cet aimant vibre près de deux bobines situées à l’intérieur de la cellule, ce qui crée deux faibles tensions alternatives en sortie de ces bobines : quelques millivolts.

Pour la cellule à bobine mobile, ce sont deux micro-bobines fixées à l’extémité intérieure du stylet qui se déplacent entre des aimants fixes. Un courant extrêmement faible apparaît (la tension ne dépasse pas quelques microvolts en général)

Quel type de cellule choisir ? Voyons différents aspects du choix…

 

1 ) – L’offre du marché

 

Aimant mobile

Les cellules à aimant mobile ont toujours été les plus répandues car elles étaient souvent moins chères ; en fait l’éventail des prix était très vaste, depuis la cellule rustique pour DJ jusqu’aux excellentes Stanton 681 EEE (utilisées en grande masse dans les années 80-90 à la radio) ou V15 V de Shure … et ce n’étaient pas les plus chères !

Ce qui a pu les déprécier, c’est que les constructeurs de platines ont souvent monté des cellules à aimant mobile de faibles performances … pour ne pas grever le prix de l’ensemble tout simplement …

Les « aimant mobile » de qualité peuvent bien sûr sonner aussi bien que les bobines mobiles ; mais elles deviennent alors aussi chères.

Offre du marché :
On a toujours un choix correct : des dizaines de références.

Bobines mobiles

Etant donné leur prix souvent plus haut de gamme, ces cellules ont été moins répandues…

Mais ceux qui ont goûté aux cellules à bobines mobiles sont souvent ensuite d’ardents défenseurs de ce type de cellule, essentiellement à cause de la douceur et de la finesse de la restitution, et de la qualité des transitoires.

Offre du marché :
Le choix semble s’être restreint, mais les grands classiques (insurpassables ? ) continuent à être produits.

 

Donc ici, plutôt avantage (pour le choix plus vaste) à l’aimant mobile

D’autres éléments de choix, plus importants…

 

2 – La souplesse (« compliance ») de la suspension de la pointe.

a ) – Usure du sillon

Les cellules à bobine mobile ont en général une suspension raide (peut-être à cause de la masse des bobines mobiles : on est obligé de durcir la suspension pour garder une bonne « tenue de route » de la pointe dans le sillon). Et les fils de sortie des bobines n’arrangent pas ce critère, alors que l’aimant mobile vibre plus « librement ».

En conséquence, cette raideur oblige à augmenter la force d’appui (grand minimum 1.5 g, mais plutôt 2 g ou 2.5 g…), sinon la pointe « décolle » dans les grandes élongations.

Qui dit suspension raide et force d’appui élevée dit usure du sillon. En théorie, les bobines mobiles usent davantage le sillon qu’une aimant mobile bien réglée.

A titre de comparaison, je me suis autrefois amusé à régler une Shure V15 II (aimant mobile, 1972…) à 0.75 gramme, et elle lisait correctement les bons disques… [Par contre, il lui fallait 1,25 g pour bien lire tous les disques ; platine Thorens TD160, bras TP16.]

Donc ici (usure du sillon) plutôt avantage à l’aimant mobile de qualité

b ) – Accord entre la souplesse de la suspension de cellule et masse du bras

La souplesse de la suspension doit s’accorder avec la masse du bras (ou plutôt son inertie).
Par exemple, si le bras est relativement lourd (cas de certaines platines professionnelles anciennes), la cellule ne doit pas être trop souple, sous peine de faire entrer le bras en résonance avec le voile du disque, et faire sauter le diamant hors du sillon !

Tout dépend de l’inertie du bras :

Si le bras est « lourd », il aura besoin d’une cellule relativement raide, donc :

* Avantage à la bobine mobile : 1 – si le bras est ancien, donc probablement lourd.

2 – Egalement si le bras est plus long que la moyenne :
En effet, l’inertie d’un bras long sera probablement plus élevée
et le moindre voile risquerait de créer des distorsions passagères
sur les « bosses » du disque avec une cellule trop souple

On utilise quelquefois des bras très longs pour minimiser l’erreur de piste : on en parlera plus loin.

.
* Mais avantage à l’ aimant mobile souple pour les bras très légers

(je parle bien de l’inertie et non pas de la force d’appui, qu’on peut régler).

 

Toutes les « aimant mobile  » conviennent-elles ?
Les cellules aimant mobile d’entrée de gamme
ne conviennent pas en général pour un usage vraiment haute fidélité car elles sont trop raides (ou alors, avec une vieille platine à bras lourd). Par contre elles conviennent parfaitement en usage DJ.
Que se passerait-il en cas d’utilisation d’une cellule « raide » avec un bras ultra-léger ?

Essentiellement une perte dans les basses (avec probablement une bosse dans le haut-grave) ; également, les résonances dans la cellule et dans le bras seraient nettement augmentées (bosses dans la courbe de réponse).

Donc la « compliance » de la cellule est un élément à prendre en compte pour une lecture correcte de tous les disques ; on remarque qu’elle va plus loin (25 µm/mN voire plus) pour les cellules à aimant mobile de haut de gamme.
Peu d’écart entre les entrées/milieu de gamme à aimant mobile et les bobines mobiles pour ce critère.

On est tout de même revenu des cellules à très haute compliance. On s’est aperçu que la souplesse de l’équipage mobile ne règle pas tous les problèmes, en particulier de lisibilité dans les cas complexes (chœurs). Ce n’est pas un gage de musicalité à tous les coups…

Pas d’avantage marqué à l’un ou à l’autre système, tout dépend du bras associé.

 

2 – La masse de l’équipage mobile

Ce critère important n’est jamais indiqué dans les notices…
Si le stylet porte-pointe est « lourd » (tout est relatif, c’est un objet très petit…) le diamant suivra mal les variations brutales du sillon (transitoires) et reproduira mal les aigus (résonance sensible, accompagnée d’un manque de finesse dans ce registre).
On peut craindre également une usure supplémentaire de l’extrême-aigu du disque.

Faut-il se désoler, puisque ce critère n’est pas indiqué dans les caractéristiques ?
Non, car il a été pris en compte depuis longtemps, et l’inertie de l’équipage mobile est très faible dans les cellules de milieu ou haut de gamme : diamants très petits, tube du stylet très fin et léger, quelquefois en matériau exotique du genre bore… N’ayons donc pas de crainte pour ce critère, quel que soit le système (aimant mobile / bobines mobiles).

Cependant il faut savoir que l’aimant mobile est presque toujours plus léger (c’est pourquoi il a besoin de moins de force d’appui et se contente d’une suspension plus souple)

Ici, avantage fréquent pour les « aimant mobile » de haut de gamme.

Remarquez que la différence est peu marquée de nos jours ; il n’y a plus de « mauvaise cellule » sur ce critère.

 

La cellule à aimant mobile est-elle « parfaite » en ce qui concerne l’usure de l’extrême aigu du disque ?

Non, car bien sûr la perfection n’est pas de ce monde …
Non, plus sérieusement, car il y a toujours une usure plus rapide des fréquences extrême-aigues, quel que soit le système.
Les fréquences de plus de 15 khz sont « rabotées » en 5 à 6 lectures : et il ne s’agit pas d’une opinion, cela a été photographié au microscope électronique ! En effet, ces fréquences sont enregistrées sous formes d’ondulations extrêmement serrées et peu profondes, donc faciles à user.

C’est une des raisons qui avaient incité à faire des recherches en lecture laser des disques vinyles.
Après des années d’études, la platine vinyle à lecture laser a vu le jour … après la naissance du CD ! Pas de chance.
Cette platine (voyez les news de janvier 2005) est commercialisée sous le nom d’E.L.P. :
http://www.elpj.com/about/index.html

Son prix est malheureusement à la hauteur de sa complexité.

3 – Diamant sphérique ou diamant elliptique ?

Voilà qui a agité les esprits au temps de la splendeur du vinyle ! Les choix ne sont pas sans conséquences au niveau de la distorsion et de l’usure des éléments.
Elliptique ou sphérique, le diamant est presque toujours conique à sa base. C’est la partie en contact avec le sillon qui est taillée différemment. L’extrémité du diamant se termine soit par une demi-sphère, soit par une micro-lame transversale. Elle ne s’appuie dans ce cas que par deux minuscules arêtes sur les flancs du sillon.

Avantages :
La taille sphérique (qu’on appelait improprement conique) est plus simple à réaliser, et elle ne nécessite pas un réglage précis de l’angle d’attaque (voir plus bas).
La surface de contact avec le disque est plus importante, donc l’usure est moindre à force d’appui égale.

Inconvénients :
Côté inconvénients, on citera la distorsion plus importante et une bande passante théorique moins étendue dans l’aigu.
Cette taille sphérique était réservée aux cellules d’entrée de gamme ou à celles nécessitant pour d’autres raisons une force d’appui importante (DJ).

 

La taille elliptique a toujours été plus difficile à réaliser, donc plus chère. Elle était réservée aux cellules de milieu ou haut de gamme quel que soit le système.

Avantages :
Faible distorsion dans l’aigu, finesse de restitution (elle suit les plus infimes mouvements du sillon), bande passante très étendue. Musicalement, c’est la meilleure taille
.

Inconvénients :
Nécessité d’avoir un équipage mobile très léger et une suspension souple pour pouvoir diminuer la force d’appui. Usure du diamant plus rapide (surface de contact microscopique) ; usure possible du disque en cas de suspension raide.
Une cellule à faible compliance ne devrait pas avoir en théorie de diamant elliptique, à cause de la force d’appui nécessairement plus importante.

Ici, avantage théorique à la cellule elliptique à aimant mobile,
de grande compliance (souplesse) et faible masse mobile,
donc fonctionnant à faible force d’appui.

 

4 – Côté pratique

L’échange du diamant usé (ou le remplacement du diamant 33 t pour un diamant 78 T, pour les amateurs) se fait très simplement dans les cellules à aimant mobile. On retire l’ancienne pointe et on met la nouvelle à la place …
Par contre l’échange de la pointe d’une bobine mobile se fait exclusivement en atelier (importateur, spécialiste).

Ici, avantage à l’aimant mobile

Il faut reconnaître que l’échange du diamant ne se produit pas très souvent,
sauf si vous jonglez entre les 33 t et les 78 t (pointe sphérique plus grosse) …

 

5 – Niveau du signal

Les cellules à aimant mobile délivrent un signal de quelques millivolts (déjà relativement sensible aux parasites et mauvaises masses) ; mais les cellules à bobines mobiles délivrent quelques micro-volts seulement !

Il faut donc utiliser en plus un transformateur ou un pré-préampli avant d’attaquer le préampli, ce qui augmente le coût de l’ensemble. Il existe encore cependant des amplis intégrés qui offrent le choix bobines mobiles (MC) ou aimant mobile (MM)

Le défaut évident de ces faibles niveaux de sortie (surtout pour la bobine mobile !) est l’augmentation du souffle.

 

Transformateur ou pré-préampli ?

Le transfo n’a aucun composant actif, donc en théorie pas de distorsion harmonique. Mais il nécessite une adaptation précise par rapport à l’impédance de la bobine mobile, variable selon les modèles. Il présente donc souvent plusieurs entrées, ou un réglage par plots.
L’impédance de charge nécessaire est souvent basse (100 ohms) mais on voit par exemple la Sumiko Black Bird qui nécessite 47 Kohms…

Le pré-préampli est une solution simple et efficace, mais apporte un léger souffle supplémentaire ; en conséquence le rapport signal/bruit d’une entrée bobines mobiles est plus faible que celui d’une entrée aimant mobile.
Cependant cette formule est devenue, avec les circuits à très bas bruit, la solution la plus répandue.

Ici, avantage simplicité à l’aimant mobile.
Mais aucun retentissement sur la qualité audiophile des cellules à bobines mobiles.

 

Voilà en ce qui concerne les principaux critères de choix, en matière de cellules.
Vous constaterez que ce n’est pas par hasard si les « aimant mobile » ont toujours remporté l’essentiel du marché : Prix d’achat moins élevé en moyenne, compliance élevée impliquant une force d’appui moins importante, moins d’usure du disque et de la pointe, utilisation sans remords pour son disque de profils elliptiques, facilité d’échange du diamant…

Objectivement la palme technique revient à ce système.

Mais qu’en est-il de la musique ? qu’est-ce qui fait que les bobines mobiles, malgré leurs limitations techniques théoriques, ont survécu et même prospéré ? Tout simplement, parce que la musicalité ne se met pas facilement en équations et qu’elles ont toujours proposé finesse, pureté et superbes qualités transitoires.
Ceci provenant bien sûr du principe, mais aussi du fait qu’il n’y a jamais eu de bobines mobiles de bas de gamme.

A mon avis, à prix équivalent on a une qualité équivalente (avec des personnalités bien marquées) entre les deux systèmes. Je conserverais cependant une légère préférence pour les cellules à aimant mobile à grande compliance, à cause de la moindre usure du disque à long terme.

Souvenirs personnels :
J’ai très longtemps utilisé des cellules à aimant mobile Shure de la série V15 (V15 II – V15 V).
J’aimais leur douceur fine, la précision de leur restitution et leur naturel remarquable. Mais il faut savoir qu’elles possédaientpar moments quelques petites limitation en termes de lisibilité dans l’aigu, par exemple dans la restitution des chœurs à fort niveau de gravure.
L’observation microscopique du sillon montrait effectivement des zones très difficiles à lire à cause d’oppositions de phase dans le signal, déformant le sillon dans le sens vertical, ce qu’elles avaient des difficultés à franchir sans perdre le contact compte tenu des très faibles forces d’appui.

Ceci entre autres leur a fait préférer par exemple la Stanton 681EEE (aimant mobile également), qui fut d’ailleurs choisie pour équiper une partie de Radio France dans les années 80.

Suite de l’article

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Yves Ursch

Février 2007

Platines, bras et cellules… (2)

 


6 – Quelques détails de réglage concernant la cellule

Pour fonctionner au mieux, ce petit instrument de précision qu’est la cellule a besoin de quelques réglages à ne pas négliger :

– La force d’appui
– Le réglage de l’anti skating
-> Mais avant tout une bonne position géométrique sur le bras et par rapport au disque.

Pas grand-chose à ajouter aux notices des constructeurs concernant les deux premiers points :

– Force d’appui :

L e fabriquant de la cellule indique une plage de force d’appui possible. Par exemple, il préconisera de rester entre 1 g et 2.5 g.
En général, on a un fonctionnement optimal en restant à peu près au milieu de ce qui est recommandé.
Tout dépend de la qualité du bras. Avec des modèles à très faibles frottements et légers, on peut diminuer légèrement la force d’appui sans entendre de distorsions particulières.

– L’anti skating :

Qu’est-ce que l’anti-skating ?

Lors de la rotation du disque, la force qui s’exerce sur la pointe la tire parallèlement au sillon à cet endroit (c’est à dire : « dans le sens du sillon »).

La cellule et l’axe de la pointe sont tournées à droite pour se trouver bien parallèles au sillon à cet endroit (et minimiser l’erreur de piste) : elles font donc un angle avec l’axe du bras.
> Ceci est aisément visible sur tous les bras (hors bras radial).

La force exercée sur la pointe :
– s’éxerce parallèlement au sillon, dans l’axe de la cellule (et du stylet porte-pointe)
– « tire » légèrement vers la droite par rapport à l’axe du bras (le sillon ainsi que la pointe étant tournés à droite par rapport à l’axe du bras).
> Cette dernière force est une force « centripète » (qui tire vers le centre).

De façon plus technique, on explique aussi ces phénomènes à l’aide du « parallélogramme de décomposition des forces » :
La force s’éxerçant sur la pointe
peut se décomposer en deux parties : l’une des deux composantes tire dans l’axe du bras (aucun problème), l’autre composante tire vers le centre du disque. Cette dernière est donc une force centripète.

Cette force pourrait, au pire, produire un « skating » (dérapage de la pointe). En pratique, elle appuye un peu plus le diamant vers le flanc intérieur du sillon.

Cette force centripète (qui tire vers le centre) est variable :

– Selon la force d’appui (elle augmente avec la force d’appui) ;
– Selon la distance par rapport au centre du disque ;
– Selon la traction exercée sur la pointe par la modulation musicale : Une forte modulation du sillon (musique plus forte) augmente aussi la force qui tire vers le centre du disque.

On corrige approximativement ce skating par un « anti-skating » : un contrepoids ou deux aimants contraires retiennent le bras vers l’extérieur du disque.
La résultante du skating et de l’anti-skating est nulle (en moyenne) donc la pointe lit le sillon sans appuyer plus fort sur son flanc intérieur que sur le flanc extérieur : pas d’usure prématurée, moins de distorsions.

On ne peut pas beaucoup improviser en ce domaine : Le constructeur de la platine indique à quel niveau régler l’anti skating en fonction de la force d’appui choisie…
Il a existé des disques 33 T comprenant une plage lisse permettant de régler sans notice le niveau de l’anti skating


Disque de réglage avec plage lisse

On fait tourner le disque, pointe sur la surface lisse, et on règle l’anti skating du bras de façon à ce que la pointe ne « skate » pas ni d’un côté ni de l’autre.

Attention : c’est un réglage approximatif, car le skating est proportionnel entre autres à la force de la modulation ; or, il n’y a pas ici de modulation, il n’y a même pas de sillon. Mais cela donne une indication. Sur un disque musical, il faudra certainement augmenter un peu les valeurs.


 

– Réglage de la position de la cellule sur le bras.

Avec les cellules de qualité, sont livrés des petits gabarits ou un schéma permettant de placer au mieux la cellule sur le bras pour diminuer l’erreur de piste (voir plus loin).

Mais si on a perdu cette notice ?
Penser à quelques détails simples :

1) – L’erreur de piste :

Vu du dessus, le corps de la cellule doit être en général parallèle au porte-cellule.

Si le porte-cellule est rectangulaire, la face avant de la cellule sera donc parallèle à la face avant du porte cellule (c’est plus facile à voir).
Sur la platine ci-dessus, les deux côtés de la cellule sont parallèles aux deux glissières des vis, et l’avant de la cellule à l’avant du bras.

Ceci permet de diminuer l‘erreur de piste.

Qu’est-ce que l’erreur de piste ?

Par construction, tous les bras pivotants sont « tournés à gauche » de façon infime sur les premiers sillons, et « tournés à droite » sur les derniers sillons. En effet, ils effectuent un mouvement de rotation de gauche à droite en parcourant le disque…

S’ils faisaient le tour complet, par moments ils seraient même tournés à l’envers

Donc le flanc droit du sillon sera en retard (légèrement déphasé en arrière) par rapport au flanc gauche, au début du disque, et le contraire à la fin.
Seul le milieu du disque est exempt de cette erreur (position des photos de cette page).

On diminue cette erreur de piste en choisissant judicieusement la longueur du bras et l’emplacement du pivot (pied).

 

Si vous installez un bras vous-même
sur une platine de votre fabrication,
suivez la notice du fabriquant du bras pour le placer
au seul endroit qui convient
.

Il y a un emplacement et un seul par longueur de bras.

Il faut savoir aussi que les bras très longs (jusqu’à 12 pouces , au lieu de 9 en moyenne) ont moins d’erreur de piste. Mais il vaut mieux avec ceux-ci éviter les cellules trop souples, et ils nécessitent une platine vraiment très grande…
D’excellents bras, mais pour perfectionnistes
.

Des bras sans erreur de piste

Les seuls bras pratiquement exempts d’erreur de piste sont
les bras tangentiels.

Qu’est-ce qu’un bras tangentiel ?

Il est composé en gros de deux parties :

– Une vis sans fin disposée en travers (radialement) par rapport au disque (donc du bord vers le centre)
– Un mini-bras, dont l’axe est fixé sur cette vis. Il est entraîné lentement par la rotation de la vis, du bord vers le centre du disque, tout en restant bien parallèle au sillon.

( Lorsque le mini-bras, entraîné par le sillon, s’oriente vers l’intérieur du disque, des micro-contacts (ou des photodiodes) commandent la rotation de la vis, qui fait avancer le bras. Il reste donc toujours quasiment parallèle au sillon.)

Plus d’erreur de piste !

Ces bras tangentiels sont rares car ils reviennent plus cher à construire … et en fait l’erreur de piste sur un bras radial (le type le plus courant) est très faible car le bras est positionné au meilleur endroit possible pour lui.

2) – Distance effective pointe-pivot du bras :

Toujours pour minimiser l’erreur de piste, il faut bien respecter la distance préconisée entre le pivot (l’axe du bras) et la pointe lectrice. C’est à cette distance que l’erreur de piste est minimale.

Mais, dira-t-on, si le bras lui-même est fixé à la distance préconisée par le constructeur, il n’y a rien à régler ?
Si, on peut encore avancer ou reculer la cellule sur le porte-cellule…

Ce réglage est facilité si vous disposez d’un gabarit (petit accessoire en plastique qui se pose sur le porte-cellule et qui indique précisément où doit être la pointe) ou d’un schéma imprimé à poser sur la platine. Sinon, il ne vous reste plus qu’à mesurer précisément la distance entre le centre du pivot du bras et la pointe. Elle est indiquée par le constructeur du bras ou de la platine : par exemple 232 mm.


La distance effective entre le pivot du bras et la pointe.


3 ) – Verticalité du corps de la cellule (vue de face) :

Le corps de la cellule vue de face doit être parfaitement perpendiculaire à la surface du disque (pour que le diamant soit bien vertical entre les deux faces du sillon).
De cette manière, le diamant lit deux flancs à exactement 45 degrés, ce qui assure la meilleure séparation des signaux G-D et leur niveau respectif exact.

Le secret : il faut que la cellule vue de face soit dans l’alignement de son reflet, comme ci-dessous (dans un miroir bien plan ou sur un disque assez brillant) :


La cellule doit être alignée avec son reflet

Au besoin mettre une cale très fine (feuille de papier, d’alu, de plastique) du côté à descendre.


4) Horizontalité du corps de la cellule vue de côté (réglage de l’angle d’attaque) :

Vu de côté, le haut de la cellule doit être parallèle à la surface du disque (lorsque la pointe est posée).


Le haut de la cellule est parallèle au plan du disque,
cellule posée sur le disque.

Si ce n’est pas le cas, il faut légèrement monter ou baisser la base du bras (voir notice du bras ou de la platine).
Ceci permet de respecter le meilleur angle d’attaque du diamant.

Qu’est-ce que l’angle d’attaque du diamant ?

Lors de la gravure du disque vinyle, le burin graveur est légèrement incliné en arrière par rapport à la rotation du disque, pour mieux « creuser » le sillon (comme une charrue dans la terre).

Cet angle a été longtemps de 15 degrés, il est maintenant, depuis plus d’une vingtaine d’années, de 20 degrés. Les ondulations du sillon sont donc « penchées en avant » et le diamant de lecture doit adopter la même angle sous peine de générer de la distorsion et de perdre de la définition dans l’extrême-aigu.

– La hauteur du bras modifie l’angle d’attaque du diamant dans le sillon.
– Pour les cellules de hauteur courante, si le haut de la cellule est parallèle au plan du disque, l’angle d’attaque de la pointe est bien réglé.
En cas de non-possibilité de réglage en hauteur du bras, des cales peuvent être prévues avec le gabarit de réglage de la cellule, si celle-ci n’est pas de hauteur standard.

Le réglage professionnel se fait en principe par la mesure de la distorsion harmonique en fonction du réglage en hauteur choisi (on remarque quelquefois des écarts par rapport à la norme ). Mais la méthode empirique fonctionne très bien aussi, avec un matériel standard.

 

Enfin, rappelons que tous ces réglages sont inutiles si la platine proprement dite n’est pas de niveau : le plateau doit être parfaitement horizontal
Il suffit d’utiliser un niveau à bulle (quelquefois incorporé).
Si les pieds ne sont pas réglables, on peut utiliser des cales de carton fin. Une ou deux ne gênent pas le son, mais s’il en faut beaucoup, changez de meuble !!! ou plutôt équilibrez-le.

Février 2007

 

7) Le bras, suite :

Le bras seprésente sous plusieurs formes : droit, coudé ou en « S », unipivot, radial

– Bras droit, coudé ou en « S » :

Ce critère n’a pas grande importance… En dehors de la question de l’esthétique, secondaire à mon avis, il s’agit surtout de facilités de construction ou de fixation de la cellule.
Il subsiste cependant en théorie de très légères différences de comportement dynamique.

Le bras droit : Ce bras est droit depuis le contre-poids jusqu’au porte-cellule ( qui est orienté dans le sens du sillon bien sûr). Il est un peu plus léger et plus rigide. Par contre, le porte-cellule est quelquefois incorporé au bras (comme ci-dessous à gauche) , ce qui ne facilite pas le montage des cellules.

 

Le bras en « S » : Ce bras adopte la forme d’un S depuis le contre-poids jusqu’au porte-cellule.
Il est plus long, du fait de sa forme sinueuse, pour la même distance effective axe du bras-pointe. (La ligne droite est toujours le plus court chemin…). La masse et donc l’inertie augmentent légèrement, pour la même longueur effective.
Mais il facilite la fabrication d’un porte-cellule interchangeable, qui se monte sans difficulté dans l’alignement du bras. La cellule se monte facilement.


 

 

– On observait naguère le bras droit coudé au bout : Ce bras est droit depuis le contre-poids, mais aux trois quarts de la longueur environ, il est coudé à droite. Le porte-cellule est dans l’alignement du bras.
Ce n’est au fond qu’une variante intermédiaire entre le bras en S et le bras droit.
En théorie, on pourrait craindre un léger couple de rotation du bras sur son axe lorsque le disque est ondulé … mais en pratique c’est totalement insensible.

 

– Bras unipivot, bras radial :


Le bras unipivot était posé en équilibre sur un seul pivot en métal très dur ou sur un rubis par exemple. Forces de frottement infimes, mais risque de « danser le twist » sur des disques très ondulés.
On contrait cette tendance à l’oscillation par une construction ramenant le centre de gravité du contrepoids le plus bas possible. Très efficace, mais cher comme bras, car peu répandu.

– Le bras radial : Il est décrit plus haut dans l’article. C’est un excellent bras, doté d’une très faible inertie car la partie lectrice est la plus courte de tous. Seule la relative complication du mécanisme d’entraînement asservi a limité sa diffusion.
Il présentait aussi l’avantage de pouvoir commander le bras à l’aide de quelques boutons contacteurs, sans avoir à toucher le bras.
Par exemple, Revox a proposé ce bras sur ses platines :

 

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Platine a bras tangentiel Revox B790
Le bras, très petit, est entièrement contenu dans un capot de protection.

Etant très court (très faible inertie),
ce bras s’accomode de cellules à grande compliance, très souples

 

– Le type de porte-cellule :

La construction du porte cellule a bien sûr une grande importance.

– Si on prévoit une coquille rigide (par ex. en alliage léger moulé), elle est optimale en ce qui concerne sa neutralité sonore. Mais sa masse devient vite non négligeable ; et cette masse est vraiment mal placée, à l’endroit le plus critique pour l’inertie du bras, l’extrémité…
– Si on prévoit une coquille ultra-légère (ancienne coquille SME en tôle perforée) son inertie est très faible, mais, théoriquement, le risque de résonances est plus important …

Les constructeurs qui utilisent un porte cellule amovible ont donc cherché à concilier au mieux ces impératifs contraires. Ils ont utilisé par exemple des porte cellules moulés en alliage de magnésium (faible masse, rigidité). Thorens avait conçu un bras droit à porte cellule fixe, mais ce bras se démontait par sa base (c’est tout le bras qui s’en allait). Cette construction est légère et rigide.

 

– D’autres points fondamentaux concernant le bras :

– Il doit avoir une faible inertie pour pouvoir suivre les ondulations d’un disque qui n’est pas bien plat.

– Il doit être le plus rigide possible pour ne pas vibrer sous l’action des vibrations musicales transmises par la pointe (ce qui induirait du traînage, brouillerait les transitoires, produirait des résonances dans la courbe de réponse …)

– Il doit pouvoir bouger avec des forces de frottement extrêmement faibles, pour ne pas forcer en suivant les mouvements de la cellule (voile du disque, excentrement …). Ceci nécessite une construction d’une très grande précision. C’est de la micro-mécanique de grande précision !

On a vu beaucoup d’horreurs à la grande époque du vinyle : des bras qui résonaient sous le doigt, qui présentaient un jeu dans les roulements (en soulevant le bras près de sa base), ou au contraire étaient trop serrés…

De longues et patientes études ont permis d’optimiser ce composant : bras tubulaires pas trop fins (on a de moins en moins de bras « crayons » trop fins), mais en un matériau très léger, rigide et peu résonant (carbone, tube alu plus large) ; jeu très minime des axes du bras (meilleur écoulement des vibrations résiduelles) ; bras droit à porte-cellule incorporé…
Mais on trouve encore aussi d’autres structures, comme les bras en S [certains bras parmi les meilleurs (SME) adoptent cette forme] : ce qui compte, c’est la qualité de la réalisation, et le respect des points ci-dessus.

 

Février 2007

8 ) La platine proprement dite :

 

Entraînement par galet, par courroie ou entraînement direct

 

– Entraînement par galet :

L’entraînement par galet a été très répandu dans les années 60. Il permettait de réaliser très simplement des platines multivitesses (16 – 33 – 45 -78 tours).
Le petit moteur électrique comportait un axe de sortie tourné à 3 ou 4 diamètres différents, « en escalier ». Un galet caoutchouté transmettait la rotation de cet axe à la jupe interne du plateau :

Le moteur synchrone tournait toujours à la même vitesse ; mais comme il avait 3 ou 4 diamètres d’axe en sortie, il pouvait entraîner le galet, et donc le plateau à 3 ou 4 vitesses différentes.

Prenons le cas d’une platine 33 – 45 – 78 tours. L’axe du moteur avait trois zones : une fine, une plus large, et une troisième encore plus large.

Le galet, plaqué par des ressorts, pouvait monter ou descendre sur l’une des 3 partie de l’axe du moteur.

Lorsque le galet caoutchouté était abaissé sur la partie la plus large de l’axe, le plateau était emmené à la vitesse la plus grande (78 T / mn dans cet exemple) ; si le galet était monté sur la partie la plus fine de l’axe, il était entraîné moins vite, et le plateau tournait plus lentement (33 T).


Le galet monte ou descend au choix.
(Le moteur tourne à une vitesse constante).
La partie basse de la poulie de sortie est plus large :
elle fait tourner plus vite le galet, donc le plateau …

Avantages :
– Facilité de réalisation du changement de vitesse.
Inconvénients :
– Les vibrations du moteur étaient intégralement transmises au plateau, en particulier le ronronnement dans les basses.
– Les minuscules à-coups dûs au fonctionnement du moteur électrique synchrone étaient transmis au plateau.

Egalement, si on ne remettait pas à zéro le galet à l’arrêt, il se marquait dans la partie qui s’appuyait sur l’axe du moteur, et produisait ensuite des vibrations supplémentaires.

Parade : (Laissons de côté les tourne-disques « de base », non destinés à la hifi)
Il fallait alourdir au maximum le plateau, de façon à limiter la transmission des vibrations du moteur. Si le moteur était faible et léger, et le plateau lourd et inerte (en Zamac par exemple), les vibrations résiduelles (« rumble ») se situaient à un niveau négligeable par rapport à la musique

DUAL, THORENS et GARRARD entre autres ont produit des machines de qualité utilisant un entraînement par galet.

 


 

– Entraînement par courroie :

Pour diminuer au maximum la transmission des vibrations du moteur, on a utilisé une courroie de caoutchouc pour transmettre la mouvement au plateau.

Deux systèmes principaux :

Un moteur extérieur comprenant une ou deux poulies en bout d’axe du moteur (pour les vitesses de 33 ou 45 T/mn) entraîne une longue courroie qui fait le tour du plateau.
Ce moteur peut être fixé sur la platine ou sur un bloc complètement séparé.

On change de vitesse :
– soit en faisant passer la courroie sur la petite ou la grande poulie, un peu comme pour le galet…
– soit en faisant varier finement la fréquence d’alimentation du moteur (voir plus bas)


Une platine actuelle de haute qualité
utilisant un moteur extérieur asservi et une courroie longue (Thorens)

Un moteur intérieur, débouchant sous le plateau, transmet le mouvement par une courroie plus courte à un contre-plateau [un petit plateau sous le grand], par exemple chez Thorens, Linn, Rega …
Ceci augmente la masse tournante et son inertie, et amortit mieux les légères irrégularités du mouvement du moteur synchrone.

 

Dans la célèbre « vintage » TD 160, le moteur entraînait par courroie
un contre-plateau en zamac caché sous le plateau lourd extérieur.
Le moteur est synchrone 50 Hz et le changement de vitesse s’effectue
par une fourchette déplaçant la courroie sur la poulie qui convient :

Le contre plateau de la Thorens TD 160

– Avantages : Amortissement optimal des vibrations et fluctuations diverses grâce à l’élasticité de la courroie. Les caractéristiques mesurées sont très nettement meilleures (bruit résiduel, régularité…).
– Inconvénient : pas plus de deux vitesses si on utilise un moteur synchrone ; et dans quelques cas un changement de vitesse manuel : changement de poulie à la main (Rega Planar par exemple)
.

 

Le moteur asservi à fréquence variable.
(Suppression du changement de vitesses)


Un modèle plus récent, moteur asservi variable
entraînant par courroie un contre-plateau caché..

Un moteur synchrone voit sa vitesse fixée par construction (nombre de pôles). Elle dépend alors uniquement de la fréquence du courant employé.

On a donc cherché à faire varier la fréquence du courant amené au moteur pour faire varier très précisément sa vitesse de rotation : plus besoin de changement de vitesses, une seule poulie de sortie.
Le moteur alimenté à une certaine fréquence tourne à une certaine vitesse : Pour le faire tourner plus vite, on augmente simplement la fréquence d’alimentation du moteur !

De nombreux constructeurs se sont ralliés à ce système pour le milieu ou haut de gamme. Il faut simplement prévoir un système qui redresse le courant secteur, puis recréée un courant alternatif parfaitement quantifié.
Cet ensemble électronique a un coût, c’est pour cela qu’on ne le trouve pas en entrée de gamme.

 

Le plateau à entraînement direct :

Une fois mis au point le moteur asservi à une fréquence, comme ci-dessus, et les moteurs à nombreux pôles, une idée a germé : pourquoi ne pas entraîner directement le plateau par un moteur à rotation très lente (33 – 45 T/mn) et très précise ?

L’entraînement direct était né. C’est tout simplement un gros moteur plat, sur lequel est posé le plateau, et qui tourne directement à la bonne vitesse…

– Avantages : – Peu de bruits parasites (pas de galets, de poulies…)
– Simplification mécanique
– Inconvénients : – Nécessité d’une électronique de commande très précise, donc plus chère
– Difficulté à absorber les fluctuations de vitesses qui se produisent au passage d’un pôle à l’autre du moteur : pas de courroie pour absorber ces fluctuations…
En effet, il y a toujours une « accélération » au passage du pôle d’un moteur, le mouvement n’est jamais tout à fait lisse.

TECHNICS entre autres a produit des platines à entraînement direct de qualité, toujours en vente.

 


La platine « Flottante »

 

THORENS entre autres a beaucoup utilisé le principe de la platine flottante.

Dans cette construction, le contre-plateau (petit plateau qui supporte le plateau proprement dit, voir ci-dessous, en rouge ) n’est pas fixé directement sur le socle de la platine. Il est porté par une plaque suspendue sur des ressorts, une contre-platine (partie en gris sur le schéma).

Le moteur, lui, est fixé directement sur le socle.

De cette manière, le plateau qui porte le disque est totalement découplé des vibrations du moteur ou du meuble support de la platine !
Les vibrations arrivant au contre-plateau sont filtées par la courroie, et celles qui passent par le socle sont absorbées par les ressorts de la contre-platine suspendue.

Avantages :

– Cette construction garantit un rapport signal / bruit très élevé et une grande insensibilité par rapport aux vibrations extérieures, et ( si le plateau est assez lourd ) au Larsen.

– Elle garantit surtout une remarquable indifférence à la qualité du support !
Quel que soit le support, que celui-ci soit inerte ou résonant, pratiquement aucune vibration ne lui est transmise et encore moins ne peut revenir à la pointe lectrice …

Inconvénients :

– Le montage souple de l’ensemble tournant le rend très sensible aux balancements transmis par le sol (parquet…). Dans les cas extrêmes la pointe peut arriver à sauter hors du sillon.

Si vous dansez sur un parquet un peu souple, la platine aussi !!!

Ceci mis à part, ce système apporte, pour un poids raisonnable de l’ensemble, un rapport signal / bruit excellent, des basses non polluées par un résidu de ronronnement, une belle neutralité sonore.


 

La platine, suite…

– Masse du plateau

Quel que soit le système retenu, un plateau lourd est la meilleure assurance :

– contre les vibrations résiduelles du moteur (« rumble »),
– contre les irrégularités de rotation dûes au moteur ou à la transmission,
– contre les vibrations parasites qui se propagent dans le disque.

 

On s’est aperçu que les platines qui donnaient le plus de satisfaction avaient toujours un plateau lourd (jusqu’à plusieurs kilos), réalisé selon des cotes très précises, dans un matériau très neutre (zamac, verre massif, plexiglass massif…)

Thorens indiquait vers 1980 (publicité pour la platine TD 115) que c’était le rapport entre la masse du bras et celle du plateau qui comptait ; mais les audiophiles n’étaient qu’à moité convaincus : les platines ayant un plateau lourd sonnent si bien …

Les platines aux plateaux sonores « comme des cloches » ont disparu dans les années 70-80.
Sur un plateau très neutre, on respecte au mieux les fragiles vibration du sillon …

 

Hélas !

Il m’est arrivé de rencontrer les nouvelles platines – préampli à sortie USB (pour enregistrement direct dans un ordinateur).
Leur plateau en plastique léger n’a aucune rigidité, ce que l’on peut constater en frappant de l’ongle le plateau : celui – ci tremble fortement …

Les vibrations résiduelles transmises par la pointe dans le sillon, par le moteur, par l’environnement et les enceintes ne peuvent pas être amorties …
Le son de cette platine (en vente ce début de 21e S) ne peut être qualifié de haute-fidélité !

Leur seule utilité est le transfert rapide du contenu des disques vinyles en fichiers informatiques (MP3, Wav …) lorsqu’on ne recherche pas la qualité, mais la quantité et la facilité.


Il y a eu aussi des tentatives pour supprimer le plateau, comme sur les platines Scientelec des années 70, où celui-ci était remplacé par trois bras portant des plots de caoutchouc :

 


Ce système était prévu pour respecter au mieux le disque (peu de contacts) ; mais la matière même du disque n’était pas du tout amortie puisque l’essentiel du vinyle ne reposait sur rien.
L’amortissement des résonances parasites du disque reposait presque entièrement sur son épaisseur et sa masse propres.
Selon mes lointains souvenirs, le son restitué était, me semble-t-il, correct, mais plus « chaud » et moins précis que sur ma Thorens TD 160 au lourd plateau …

 

– Le couvre-plateau

Le couvre-plateau poursuit plusieurs buts : protéger le « fragile vinyle », offrir une bonne adhérence au disque, amortir les vibrations résiduelles se propageant dans le disque.

D’innombrables essais ont été réalisés, pour cerner au mieux les avantages et les défauts de différents matériaux.

Le plus répandu est le caoutchouc, soit lisse, soit rainuré. Dans ce cas, il est certainement prévu pour que la poussière se dépose au fond des rainures et ne soit pas plaquée sur le disque…

Les audiophiles japonais de leur côté ont souvent privilégié le couvre-plateau en peau de porc ; on a également très souvent des plateaux massifs en métal ou plexiglass sans aucun couvre-plateau.

Rega utilise un feutre soigneusement choisi pour ne pas étouffer la restitution tout en soulignant le côté musical analogique du support. Pas d’hyper-définition, un équilibre qui n’agresse jamais l’oreille.
On peut rêver cependant d’un son légèrement plus défini dans l’aigu …

 

Divers avantages et inconvénients :

Amortissement du plateau : Avec les plateaux classiques en métal de poids moyen, le couvre-plateau amortit les vibrations du plateau (il suffit de taper au doigt, avec et sans couvre-plateau pour entendre la différence).
Par contre, les plateaux très lourds ne « sonnent  » pas. Couvre-plateau inutile dans ce cas.

Amortissement du disque : Bien plus importante est l’action amortissante des vibrations du disque lui-même

 

Alors, faut-il privilégier le couvre-plateau le plus mou ?
– Non, car en général il absorbera trop les micro-vibrations et donnera un son mat et sans vie.

Faut-il supprimer le couvre-plateau ?
– Non, car dans la plupart des cas, cela apporte un son sec et artificiel.
Egalement, le disque étant plus bas, l’angle d’attaque de la cellule est augmenté…

Un bon compromis est à trouver : plusieurs marques ont produit des couvre-plateaux en caoutchouc très épais et assez dur, équilibrant au mieux l’amortissement par rapport à la vie et la fraîcheur de la restitution.

Une autre approche a permis de supprimer (sans problème de résonances) le couvre-plateau : l’aspiration du disque. Le 33 T est plaqué sur un plateau très massif par une pompe aspirante. Plus de vibrations résiduelles.
Mais c’est un dispositif complexe, donc cher…

 

– Le palet presseur :

Enfin, il ne faut pas oublier le palet presseur.
Réalisé soit dans un matériau lourd et inerte, soit plus léger mais qui se visse sur le plot central du plateau, il permet de plaquer le disque sur le couvre-plateau, avec une certaine force. Ici aussi on amortit les vibrations du disque.

J’ai longtemps utilisé un palet presseur léger (en vinyle) mais qui se fixait fermement sur l’axe du plateau, et j’y ai trouvé divers avantages : essentiellement un son net et précis, avec une excellente répartition spatiale des musiciens.
La platine (Thorens TD 115) avait son plateau caoutchouc d’origine.
On aurait pu gagner un peu en mettant un couvre-plateau caoutchouc plus massif. Aussi ai-je fini par remplir de masic silicone les profondes rainures du plateau, ce qui augmentait l’amortissement.

Cependant sur une Rega Planar III au couvre-plateau de feutre, ce palet presseur s’est révélé inutile…

 

– Equilibrage de la platine :

C’est un réglage de base, qu’il ne faut pas négliger. En effet, le bras sera attiré vers le côté qui descend, et le réglage d’anti-skating complètement erroné ! Distorsions et usure du disque. On s’arrange pour que le plateau soit parfaitement horizontal. (1)

Un simple niveau à bulle (quelquefois incorporé) permet de placer des cales au bons endroits. Cependant s’il y en a trop, la platine n’est plus en contact ferme avec le support. On a intérêt à équilibrer le meuble lui-même.

 

(1) : Il y a eu des expériences intéressantes montrant des platines fonctionnant verticalement ; mais le réglage est très particulier et impossible à réaliser avec les platines courantes (le bras, parfaitement équilibré dans les 3 dimensions, doit être plaqué de force vers le disque).

– Nature du support de platine :

J’ai effleuré ici un autre domaine de recherches : l’influence de la nature du support sur la reproduction du disque vinyle.

On recommande un support assez lourd et inerte, pour mieux absorber les vibrations résiduelles. Un meuble trop léger et résonant ne convient pas.

En ce qui concerne la plupart des platines, il ne faut pas les poser sur le tuner ou autre appareil, non plus : ce support en tôle est trop résonant !

Mais à l’inverse, on a souvent entendu dire (je ne l’ai pas vérifié) qu’un support trop mat (directement sur un sol en béton massif par ex.) n’était pas bon non plus. C’est curieux et je m’interroge …

Que penser des meubles spécialisés ? :
Eh bien, que dans ce domaine ils ne sont pas souvent spécialisés. En général il s’agit de meubles audiovisuels prévus pour porter la télé et quelques sources numériques ou accessoires. Rien à dire pour cet usage.
Mais les grandes plaques de verre sonnent comme des cloches : à éviter. (Et comme en plus ce n’est pas toujours donné…)
On peut donc se rabattre (pour la platine vinyle au moins) sur un meuble de bois massif, qui amortira sans étouffer ; ou une niche dans un mur, une étagère massive …

Remarque : Une platine à contre-platine suspendue (voir page précédente) sera beaucoup moins sensible à la nature du support, ce qui élargit le choix.

 

– Matière et structure du disque :

Les 33 T étaient au départ assez épais et lourds (on sortait du 78 T, épais).
Puis ( selon mes souvenirs ) à partir de 68-70, on a allégé les disques. Dans le courant des années 70-80, les 33 et 45 T sont devenus hyper-légers.

Des problèmes sont apparus : essentiellement, ils se gondolaient très facilement, et surtout leur son était plus « flou » subjectivement. J’avais l’impression (cela n’engage que moi…) qu’ils offraient une courbe plus « physiologique », avec des basses et des aigus plus abondants mais moins précis.

Pour ces disques (il fallait bien faire avec…) l’usage du palet presseur paraissait presque indispensable pour retrouver une précision correcte.

Ensuite, à l’époque du numérique, les vinyles se concentrant dans le haut de gamme, on s’est remis à fabriquer des galettes lourdes (200 g).
Celles-ci nous rendent bien modestes en ce qui concerne l’évolution musicale entre le numérique et l’analogique … bien qu’elles présentent une usure et des distorsions à long terme.

 


 

Voila !

J’espère que ces quelques pages ont permis de survoler un peu les innombrables et importants détails qui constituent « l’art de faire des platines« .

Yves
AudiophileFr


Mars 2007