Un cartucho magnético , más comúnmente llamado cartucho fonográfico o cartucho fonográfico o (coloquialmente) pastilla , es un transductor electromecánico que se utiliza para reproducir discos fonográficos en un tocadiscos .
El cartucho contiene una aguja extraíble o montada permanentemente , cuya punta (normalmente una piedra preciosa, como un diamante o un zafiro) hace contacto físico con el surco del disco. En el lenguaje popular y en la jerga de los disc jockeys , la aguja, y a veces el cartucho entero, se suele llamar aguja. A medida que la aguja recorre el surco dentado, hace vibrar un voladizo en el que está montado un imán permanente que se mueve entre los campos magnéticos de conjuntos de bobinas electromagnéticas en el cartucho (o viceversa: las bobinas están montadas en el voladizo y los imanes están en el cartucho). Los campos magnéticos cambiantes generan una corriente eléctrica en las bobinas. La señal eléctrica generada por el cartucho se puede amplificar y luego convertir en sonido mediante un altavoz . [1]
El primer tipo de captador eléctrico de fonógrafo que tuvo éxito comercial se introdujo en 1925. Aunque era electromagnético, su parecido con los cartuchos magnéticos posteriores es remoto: empleaba un voluminoso imán de herradura y utilizaba las mismas agujas de acero de un solo uso que habían sido estándar desde que aparecieron los primeros tocadiscos con discos de transferencia mecánica en la década de 1890. Este primer tipo de captador magnético dominó el mercado hasta bien entrada la década de 1930, pero a finales de esa década había sido reemplazado por el tipo de captador de cristal piezoeléctrico comparativamente ligero ; sin embargo, el uso de agujas de metal desechables de corta duración siguió siendo estándar. Durante los años inmediatamente posteriores a la Segunda Guerra Mundial, a medida que se reemplazaban los viejos tocadiscos con pastillas muy pesadas, las puntas de aguja de larga duración y rectificadas con precisión hechas de zafiro o del exótico metal duro osmio fueron cada vez más populares. Sin embargo, los discos hechos para uso doméstico todavía se hacían del mismo compuesto de goma laca abrasiva formulado para desgastar rápidamente las puntas de las agujas de acero para que encajaran en el surco.
La introducción del disco de vinilo de 33 1 ⁄ 3 rpm en formato "álbum" en 1948 y del disco de vinilo de 45 rpm en formato " single " en 1949 impulsó a los consumidores a actualizarse a un nuevo tocadiscos de varias velocidades con la aguja de "microsurco" de punta más pequeña requerida. El zafiro y el diamante se convirtieron entonces en los materiales estándar para las puntas de las agujas. Al principio, las nuevas agujas venían instaladas en cartuchos de cerámica o de cristal piezoeléctrico más pequeños y ligeros del tipo general que se encontraba en los tocadiscos portátiles autónomos económicos a lo largo de la era fonográfica. Los cartuchos de cerámica siguen utilizándose en la mayoría de los tocadiscos "retro" y compactos que se fabrican actualmente, en parte porque son comparativamente robustos y resistentes a los daños por un manejo descuidado, pero sobre todo porque son económicos. Sin embargo, durante la década de 1950, apareció una nueva generación de cartuchos magnéticos pequeños, ligeros y muy flexibles que rápidamente encontraron el favor de los entusiastas de la alta fidelidad debido a su rendimiento audiblemente superior. La alta flexibilidad también redujo el desgaste de los discos. Pronto se convirtieron en estándar en todos los sistemas de audio con componentes, excepto los más baratos, y son el tipo de cápsula captadora más común en uso hoy en día.
El cartucho consta de varios componentes: la aguja, el voladizo, los imanes, las bobinas y el cuerpo. La aguja es la parte que, cuando está en uso, es la interfaz con la superficie del disco y sigue las modulaciones en el surco. Normalmente está hecha de un pequeño diamante pulido u otra piedra preciosa industrial. El voladizo sostiene la aguja y transmite las vibraciones de esta al conjunto de bobina/imán. [2] El primero suele estar hecho de boro o aluminio, y anteriormente de berilio, aunque algunos fabricantes comercializan modelos con voladizos de piedras preciosas exóticas. [3] La mayoría de los modelos de cartuchos de imán móvil tienen subconjuntos de aguja y voladizo desmontables que permiten su sustitución sin necesidad de quitar y reemplazar todo el cartucho cuando la aguja se ha desgastado. [4]
Acoplado al brazo, la función del cuerpo del cartucho es dar a las partes móviles una plataforma estacionaria para que puedan seguir el surco con precisión. [2]
En los sistemas de alta fidelidad, las pastillas de cristal y cerámica han sido sustituidas por el cartucho magnético, utilizando ya sea un imán móvil o una bobina móvil.
En comparación con las pastillas de cristal y cerámica, el cartucho magnético suele ofrecer una fidelidad de reproducción mejorada y un menor desgaste del disco al seguir el surco con una presión más ligera. Los cartuchos magnéticos utilizan fuerzas de seguimiento más bajas y, por lo tanto, reducen la posibilidad de dañar el surco. También tienen un voltaje de salida más bajo que una pastilla de cristal o cerámica, en el rango de solo unos pocos milivoltios, por lo que requieren una mayor amplificación.
En un cartucho de imán móvil, el voladizo de la aguja lleva un pequeño imán permanente , que se coloca entre dos conjuntos de bobinas fijas (en un cartucho estereofónico), formando un pequeño generador electromagnético. A medida que el imán vibra en respuesta a la aguja que sigue el surco del disco, induce una pequeña corriente en las bobinas.
Debido a que el imán es pequeño y tiene poca masa, y no está acoplado mecánicamente al generador (como en un cartucho de cerámica), una aguja correctamente ajustada sigue la ranura con mayor fidelidad y requiere menos fuerza de seguimiento (la presión hacia abajo sobre la aguja).
Los tipos de imán inducido y de hierro móvil (el ADC es un ejemplo bien conocido) tienen una pieza móvil de hierro u otra aleación ferrosa acoplada al voladizo (en lugar de un imán), mientras que un imán permanente, más grande, se encuentra sobre las bobinas, proporcionando el flujo magnético necesario.
El diseño MC es nuevamente un generador electromagnético diminuto, pero (a diferencia de un diseño MM) con el imán y las bobinas invertidos: las bobinas están unidas al voladizo y se mueven dentro del campo de un imán permanente. Las bobinas son diminutas y están hechas de alambre muy fino.
Dado que el número de bobinados que se pueden admitir en una armadura de este tipo es pequeño, el nivel de voltaje de salida es correspondientemente pequeño. La señal resultante es de solo unos pocos cientos de microvoltios y, por lo tanto, es más fácil que se vea inundada por ruido, zumbidos inducidos, etc. Por lo tanto, es más difícil diseñar un preamplificador con las entradas de ruido extremadamente bajas necesarias para el cartucho de bobina móvil, por lo que a veces se utiliza un "transformador elevador" en su lugar.
Sin embargo, hay disponibles muchos cartuchos de bobina móvil de "alto rendimiento" que tienen niveles de salida similares a los cartuchos MM. [4]
Los cartuchos de bobina móvil son instrumentos de precisión extremadamente pequeños y, por lo tanto, generalmente caros, pero los audiófilos los prefieren con frecuencia debido a un rendimiento subjetivamente mejor.
El diseño MMC fue inventado y patentado por Bang & Olufsen . El cartucho MMC es una variación del diseño Moving Iron (MI). Los imanes y las bobinas son estacionarios mientras que una microcruz se mueve con la aguja, variando así las distancias entre los brazos de la cruz y los imanes. Se afirma que el diseño MMC permite una separación superior de los canales [ cita requerida ] , ya que los movimientos de cada canal aparecen en un eje separado.
Los cartuchos de imán móvil se encuentran más comúnmente en el "extremo inferior" del mercado, mientras que el "extremo superior" tiende a estar dominado por los diseños de bobina móvil. El debate sobre si los diseños MM o MC pueden, en última instancia, producir el mejor sonido es a menudo acalorado y subjetivo. La distinción entre los dos a menudo se difumina debido a consideraciones de costo y diseño; por ejemplo, ¿puede un cartucho MC que requiere una amplificación adicional superar a los cartuchos MM bien hechos que necesitan etapas de entrada más simples?
Los cartuchos MM generalmente tienen una salida de 3-6 mV, compatible con las entradas MM de los preamplificadores. Los cartuchos MC vienen en dos variedades, salida baja (generalmente < 1,0 mV) y salida alta (más de 1,5 mV); también hay algunos con salida muy baja (0,3 mV o menos). Los cartuchos MC de salida alta son una concesión a la compatibilidad con las entradas MM de preamplificadores más antiguas; los cartuchos MC de salida baja pueden generar ruido excesivo o tener una ganancia de preamplificador insuficiente para impulsar los amplificadores a su salida nominal si se usan en entradas MM. La mayoría de los preamplificadores de estado sólido tienen entradas MC separadas de alta ganancia y bajo ruido para acomodarlos. Los cartuchos con salida muy baja necesitan una etapa de amplificación pre-phono separada antes de la entrada a una etapa de preamplificador MC o MM.
Los cartuchos fonocaptores Decca tenían un diseño único, con imanes y bobinas fijas. El eje de la aguja estaba compuesto por una punta de diamante, una pieza corta de hierro dulce y un voladizo en forma de L hecho de acero no magnético. Como el hierro se colocaba muy cerca de la punta (a menos de 1 mm), los movimientos de la punta se podían seguir con mucha precisión. Los ingenieros de Decca lo llamaron "escaneo positivo". La flexibilidad vertical y lateral se controlaba mediante la forma y el grosor del voladizo. Los cartuchos Decca tenían fama de ser muy musicales; sin embargo, las primeras versiones requerían más fuerza de seguimiento que los diseños de la competencia, lo que hacía que el desgaste del disco fuera un problema.