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Sonntag, 8. April 2018, 23:28

RdL WK Impedanz & Abnutzungsgrad

Mir liegen 3 Wiedergabe-Köpfe des Typs Bogen UKR207ehz für Uher Royal de Luxe vor, die unterschiedlichen Abnutzungsgrad haben. An zweien davon waren mir schon früher unterschiedliche Induktivitäten aufgefallen. Als ich jetzt einen dritten bekam, entschloß ich mich zu vergleichenden Impedanz-Messungen unter einheitlichen Bedingungen.
Nominell werden diesen Köpfen diesbezüglich folgende Eigenschaften zugeschrieben:

UKR207ehz, 4-Spur Stereo Kombikopf
Induktivität: 120 mH, Gleichstrom-Widerstand: 170 Ohm +-10%, Impedanz @ 1 kHz: 770 Ohm.
Die Spaltbreite wird mit 3 µm angegeben.

Die drei Köpfe sehen so aus (leider nicht ganz scharf ):
WK1:
Augenscheinlich unbenutzt.

WK2:
Normale Abnutzung.

WK3:
Extreme Abnutzung mit deutlich sichtbarem Spalt

Bei allen drei Köpfen wurde die komplexe Impedanz (bzw Betrag und Phase) in zwei Frequenzbereichen gemessen:
1. von 20 Hz - 3 kHz (in den Bildern gekennzeichnet mit "u")
2. von 200 Hz - 40 kHz (markiert mit "o").
Bei WK1 wurden beide Spulen gemessen, bei den beiden anderen war jeweils eine ohne Durchgang, konnte also nur die andere vermessen werden.

Bei WK1 liegen die Gleichstrom-Widerstände um 135 Ohm. Die obere Spule hat bei tiefen Frequenzen etwa 148 mH, die untere 143 mH. Zu hohen Frequenzen nehmen die Induktivitäten ab und die Verlust-Widerstände zu.
Bei der oberen Spule von WK2 lag Rdc bei 176 Ohm, Ls: 110...115 mH.
Bei der unteren Spule von WK3 fand ich Rdc ~169 Ohm, Ls ~ 57 mH.

Bild 1 zeigt die Beträge der Impedanzen über der Frequenz sowie die Gleichstrom-Widerstände.

Deutlich sind die Kurven der drei Köpfe zu unterscheiden (neben kleinen Kalibrationsfehlern meines Meßsystems zwischen den Kurven des unteren und des oberen Frequenzbereichs).
Eine Entmagnetiserung von WK2 und WK3 machte keinen Unterschied. Ebenso wenig eine zaghafte Magnetisierung von WK3 mit 16 mA Gleichstrom, selbst 83 mA blieben wirkungslos. Bei WK2 und WK1 hab ich das nicht gewagt.

Bild 2 zeigt die Impedanzen in der komplexen Zahlenebene. Vielleicht für den einen oder anderen überaschend sind hier nicht drei Kurven, sondern im Grunde nur ein Graph zu sehen, den die einzelnen Unter-Messungen nur mehr oder weniger gut treffen.

Die drei unterschiedlich abgenutzten Köpfe verlaufen alle auf dieser Ortskurve, sind nur bezüglich des Parameters "Frequenz" verschieden darauf skaliert, was aber ohne Frequenzmarkierung nicht offensichtlich wird.

Bild 3 zeigt in doppelt-logarithmischer Darstellung, daß über einen großen Bereich das Verhältnis von Reaktanz (Imaginärteil der Impedanz) zu Realteil abzüglich Rdc konstant ist.


Bild 4 zeigt, wie im Detail die Reaktanzen und die Verlust-Widerstände (wieder abzüglich Rdc) über der Frequenz verlaufen.

Zum Vergleich mit idealen Induktivitäten sind die Kurven für 148mH, 115mH & 57 mH gestrichelt eingezeichnet. Die um Rdc reduzierten Verlustwiderstände zeigen hier eine Frequenz-Abhängigkeit von etwa ~ f^1.42. Bei WK1 erreichen sie 3 KOhm bei 15 kHz. Bei 1 kHz sind es noch 50..60 Ohm. Da rauschen also nur insgesamt etwa 135+55=190 Ohm (1.8 nV/sqrt(Hz)), bei 15 kHz sind es bereits 3.14 KOhm (7.2 nV/sqrt(Hz)).

Leider ist von WK2 und WK3 nicht bekannt, ob sie im Neuzustand exakt die gleiche Induktivität hatten wie WK1.
Wenn es so wäre, könnte man unter der Hypothese, daß aus Fertigungs-Ökonomie Aufnahme-Kopf UA225 und UKR207 sich nur in den Luftspalten unterscheiden (UA225: vorn und hinten 10 µm) und dessen Nominal-Induktivität von 75 mH eine Relation zwischen Induktivität und Luftspalt-Breite herstellen. In der Praxis werden Fertigungs-Toleranzen und Temperatur-Abhängigkeiten das aber vereiteln.

MfG Kai

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Montag, 9. April 2018, 12:00

Wenn es so wäre, könnte man unter der Hypothese, daß aus Fertigungs-Ökonomie Aufnahme-Kopf UA225 und UKR207 sich nur in den Luftspalten unterscheiden (UA225: vorn und hinten 10 µm) und dessen Nominal-Induktivität von 75 mH eine Relation zwischen Induktivität und Luftspalt-Breite herstellen. In der Praxis werden Fertigungs-Toleranzen und Temperatur-Abhängigkeiten das aber vereiteln.

Die Wiedergabeköpfe (bzw. Kombiköpfe) UK207 haben keinen hinteren Scherungsspalt, sind also durchaus unterschiedlich aufgebaut! Die Induktivität ist bei den Wiedergabeköpfen 202 (2/2) und 207 (2/4) mit 120 mH angegeben, bei den Aufnahmeköpfen 221 (2/2) und 225 (2/4) mit 75 mH, jeweils bei 1 kHz.

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Montag, 9. April 2018, 16:27

Hallo Holger,

ob hinterer Spalt oder nicht spielt keine Rolle, sondern nur die Geometrie von Kern, Spule und Gehäuse.
Wenn letzteres übereinstimmt und keine Toleranzen hätte, könnte man aus den beiden Induktivitätsangaben sowie der Summe der jeweiligen Spaltbreiten b (Annahme gleicher Querschnitte A, andernfalls über die Summe der b/A) über das "Ohm'schen Gesetz magnetischer Kreise" für eine nach Gebrauch des WK reduzierte Induktivität die aktuelle effektive Spaltbreite ausrechnen.

MfG Kai

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Montag, 9. April 2018, 18:57

Ja. Und wozu? Willst du mit der RdL Musik hören/aufnehmen oder wissenschaftliche Berechnungen an den Köpfen anstellen?

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Montag, 9. April 2018, 19:43

Vor "geraumer Zeit" hatte mal jemand die Frage aufgeworfen, ob man aus der Tonkopf-Impedanz eine Aussage über die Abnutzung bzw. effektive Spaltbreite ableiten kann. Dies ist die verspätete Antwort.

Mich persönlich interessiert die Kopf-Impedanz im Detail, um bewerten zu können, ob Wiedergabe-Vorvrstärker gut dafür entworfen sind und falls nicht, Verbesserungen anbringen zu können.

Allerdings habe ich von Anfang der 60er Jahre bis in die 80er Jahre auch mit Tonbandgeräten Musik aufgenommen und abgespielt, ohne von diesen Details etwas zu wissen. Das "Dumme" ist, daß ich (erst) jetzt das Know-How und Equipment dafür habe, obwohl ich es weder damals zur Musik-Unterhaltung benötigte und heute nicht mehr. Aber irgendwie muß man ja die Zeit bis zum letzten Tag rumkriegen...
Übriegens höre ich während der Beschäftigung damit fast "rund um die Uhr" Musik, ohne daß irgendwo ein Bandgerät brummt oder klappert.

MfG Kai

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Dienstag, 10. April 2018, 19:26

Wenn ein Bandgerät brummt oder klappert gehört das auch sofort repariert :D

Gruß Dietmar

PS: wenn immer weniger UKW-Sender empfangbar bleiben, werden meine TB-Geräte immer öfter laufen...
Fostex R8; REVOX B77; Uher 4200 Report IC, Uher 4000 L, Tesla B115; Tesla B90; Tesla B56; Tesla Start; Technics RS AZ7;

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Dienstag, 10. April 2018, 20:17

Wenn ein Bandgerät brummt oder klappert gehört das auch sofort repariert :D
Das mag für Studio-Geräte gelten,
bei vielen "Heim"-Tonbandgeräten ist das aber normale Geräuschkulisse.

Ich höre schon jetzt immer weniger UKW,
stattdessen immer mehr einige ausgewählte Internet-Stationen, wo rund um die Uhr "meine Musik" ohne Werbung und Gelaber läuft.

MfG Kai