Pierwsza notka historyczna na temat urządzenia umożliwiającego nagranie i odtworzenie dźwięku sięga II połowy XIX wieku, a dokładniej roku 1877, kiedy to Thomas Edison zapisuje się w historii jako twórca - wynalazca fonografu. Na tym etapie nauka pozostała do momentu wprowadzenia zapisu dźwięku w postaci elektrycznej, co nastąpiło w I połowie wieku XX, około roku 1925. Zapis ten umożliwił zmniejszenie wielkości przedmiotu na którym zapis się dokonuje (rolka), a także zwiększenie przestrzeni zapisu poprzez zagęszczenie ścieżek. Na skutek tychże ulepszeń powstały płyty tzw. drobnorowkowe, które najpierw miały postać monofonicznej płyty, natomiast w czasie późniejszym (II połowa XX wieku) stereofonicznej. Podążając za zmianami poszczególnych części nie sposób nie wspomnieć o samym gramofonie. Otóż, dotychczasowy napęd sprężynowy został zastąpiony przez silnik elektryczny talerza gramofonu. Jako "odtwarzacza" tychże płyt używano adapterów, które to drgania igły przetwarzały na sygnał, tzw. foniczny. Zmianie uległy nie tylko sama wielkość płyty, ale i wielkość igły, a co za tym idzie, także nacisk owej zmienionej igły na powierzchnię płyty.

Kolejnym krokiem było wprowadzenie gramofonu hi - fi, poprzez kolejne udoskonalenia, a także wprowadzenie w latach 70 - tych XX wieku zapisu kwadrofonicznego. Zapis ten wyróżniał dwa typy:

  • dyskretny (CD - 4)
  • mierzony ( SQ i QS)

Technika jednak rozwijała się dalej i to w dodatku coraz prężniej, także w bardzo krótkich okresach wprowadzano kolejne innowacje. Bliższą młodemu pokoleniu byłaby wprowadzona na rynek w roku 1980 płyta Compact disk, posiadająca zapis cyfrowy. Ponadto zostało wówczas wprowadzone urządzenie pozwalające odczytać ową płytę.

Pierwsze płyty gramofonowe wprowadzone zostały na rynek produkcyjny przez firmę Teldec, która to firma wprowadziła technologię Direct Metal Mastering ( DMM ).

Jeżeli chodzi o sprzęt odtwarzający, należy również przekrojowo przedstawić rodzaje sprzętu, jakim jest gramofon. Rodzaj gramofonu jest bezsprzecznie uzależniony od typu tzw. adaptera. Jest to urządzenie, którego działanie opiera się na zamianie drgań igły na sygnał foniczny. Wytwarzanie napięcia elektrycznego warunkuje rodzaj adaptera. Stąd takie określenia jak:

  • adapter elektromagnetyczny
  • adapter magnetoelektryczny
  • piezoelektryczny

W zależności od tego z jakim adapterem mamy do czynienia, taki możemy odróżnić typ gramofonu. Otóż istnieją gramofony:

  • monofoniczne
  • stereofoniczne
  • kwadrofoniczne

W każdym z tych typów osobno możemy wyróżnić gramofony o różnych stopniach zautomatyzowania, w zależności od przeznaczenia.

Przykładami niech będą: gramofon hi - fi: w nich stosuje się adaptery magnetoelektryczne, które posiadają ruchoma cewkę, ale i adaptery elektromagnetyczne z takimi częściami ruchomymi jak kotwica i magnes.

Budowa /działanie adaptera - przykład: adapter monofoniczny elektromagnetyczny:

posiada on ruchomą kotwicę żelazną, która zakończona jest igłą, nieruchomy magnes, także unieruchomiona jest cewka. Kotwica może wykonywać ruchy dookoła osi będącej w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny "rysunku". Dzieje się tak dlatego, że umieszczona jest pomiędzy nabiegunnikami w polu magnesu trwałego. Całość inicjuje ruch igły, która to powoduje ruch kotwicy. Na skutek ruchu kotwicy w tejże przestrzeni strumień magnetyczny zmienia się. Zmiany te przechodzą do cewki (której integralną częścią jest przecież kotwica) w której następuje indukcja napięcia. Proces ten nie zachodzi wówczas, gdy położenie kotwicy jest wycentrowane, czyli znajduje się ona na środku, bowiem wówczas przez cewkę nie ma możliwości przepływ strumienia powodującego wyżej opisane zmiany.

Budowa/ działanie adaptera - przykład: adapter stereofoniczny:

W tym typie adaptera drgania igły wywołane są ruchem (falowaniem) ścianek rowka stale przesuwającego się, na skutek czego powstaje sygnał w kanale lewym i prawym. Jedynie igła ma jakikolwiek kontakt z płytą, a jej praca (styk) musi być niezwykle precyzyjna.

Przykład:

przestrzeń styku: powierzchnia około 4 mm2

nacisk igły wynosi około 0,03 N

to daje nam w sumie ciśnienie o wysokości 0,3 * 109 Pa.

Wniosek:

Jeżeli igła posiadałaby wadę, typu chropowatość, bądź nieregularność, przy tak wysokim ciśnieniu grozi to uszkodzeniem płyty. Aby zapobiec takim sytuacjom najczęściej stosuje się twardy materiał do budowy igły, który dodatkowo zostaje wypolerowany, aby di minimum ograniczyć ryzyko uszkodzenia, czy to igły, czy płyty.

Dla przykładu, w gramofonach hi - fi, najczęściej stosowane adaptery wyposażone w igły wykonane z diamentu, bowiem trwałość jej wynosi około tysiąca godzin pracy.

Problemem eksploatacyjnym płyt gramofonowych jest odkształcenie płyty, które dokonuje się również przez wzgląd na ciśnienie jakie powstaje przy styku igły z płytą. Ciśnienie to sprawia, że rowki płyty bądź to wygładzają się bądź odkształcają się wskutek czego zmniejsza się amplituda wychyleń wierzchołka igły. Audytywnie odbieramy to zjawisko jako spadek tonów, które powinny być zarejestrowane jako tony wysokie, a także ogólne zachwianie konstrukcji melodycznej, zniekształcenia odczytowe.

Dla większego udoskonalenia, w trosce o jak najlepszy odbiór, wprowadzono tzw. igły sferyczne, które to w przekroju poprzecznym są kołowe (naturalnie chodzi o przekrój wierzchołka igły). Charakteryzują się niezwykle małą powierzchnia styku z płytami, zatem ciśnienie w ich wypadku jest znacznie większe. Aby odczytywanie tonów wysokich było precyzyjniejsze, dostosowuje się ostateczny kształt wierzchołka, który zwiększając swą wielkość zwiększa powierzchnię styku z rowkiem płyty, zmniejsza jednocześnie ciśnienie. Najbardziej popularnymi spośród igieł sferycznych są:

  • eliptyczne
  • Shibata

Kolejnym ważnym elementem jest ramię, które pełni roli niemalże pośrednika pomiędzy adapterem, a płytą, bowiem odpowiada ono za stały kontakt wierzchołka igły ze ścianami rowka płyty. Aby tak się stało konieczne jest zachowanie stosunku prostopadłego płyty i igły, czyli siła musi być pionowa. Siłę taką nazywamy naciskiem igły. Względnie siła ta powinna mieścić się w przedziale 0,01 - 0,03 N.

Siły działające na ścianki rowka w przypadku zmniejszenia siły nacisku musza ulec zmianie, a są nimi m. in.:

  • tarcie igły w rowku
  • bezwładność
  • tarcie w łożyskach ramienia
  • brak odpowiedniego wyważenia ramienia

Aby uniknąć tych nieprzyjemności w gramofonach typu hi - fi najczęściej używane są takie ramiona, które nie dość , że są lekkie, to wyróżniają się małymi oporami łożyskowymi. Ponadto są wyważone zarówno w płaszczyźnie poziomej jak i pionowej.

Ramię adaptera powinno być ustawione tak, aby ruch igły nie różnił się niczym od kierunku drgań rylca w czasie zapisywania płyty.

Kolejnym elementem adaptera jest talerz i mechanizm odpowiadający za odpowiednie obracanie się płyty w owym talerzu. Przy odtwarzaniu płyty, prędkość talerza musi być tożsama z prędkością obrotową płyty (czyli z prędkością w jakiej płyta została nagrana). Prędkości te to: 16 2/3 obrotów na minutę, 33 1/3 obrotów na minutę, 45 i 78 obrotów na minutę.

Fundamentem mechanizmu jest metalowa płyta w której znajduje się talerz, umocowany tak, aby nic nie przeszkadzało jego swobodnemu obrotowi. Talerz dodatkowo pokryty jest gumą, co zwiększa tarcie pomiędzy płytą, a talerzem. Elementem napędzającym jest silnik elektryczny, który wprawia talerz w ruch obrotowy odpowiedni dla czynności, która jest wykonywana, bowiem dla zapisywania informacji na płycie potrzebna jest dużo większa siła napędzająca aniżeli przy odczytywaniu danych z płyty. Głównie chodzi o to aby siła napędzająca była odpowiednio większa od siły tarcia igły w rowkach płyty ( wystarczająca moc silnika 5 W).

Problem pojawia się w adapterach magnetoelektrycznych, gdzie zbyt wielkie rozproszenie magnetyczne ( pola magnetyczne rozproszenia magnetycznego)powoduje indukcję napięcia, która zakłóca odbiór . Podobnie rzecz ma się w adapterach elektromagnetycznych.

Niewielka ilość zakłóceń jest niezwykle przydatna w adapterach wyższej jakości bowiem mają one niski poziom wyjściowy sygnału.

W sytuacji gdy obsługujemy adapter, który stawia wymagania typu: napęd talerza prądem stałym, bądź prędkość obrotowa ( mniej więcej 0,2 %), wówczas należy zastosować zmianę obrotów talerza adekwatnie do elektronicznej stabilizacji prędkości obrotowej.

Sytuacja wygląda następująco: talerz jest napędzany przez silnik ( pośrednio biorą w tym udział przekładnie mechaniczne). Jeżeli silnik składa się z kółek pośredniczących, to na wewnętrzne obrzeża talerza naciska kółko o obrzeżu ogumionym. Z kolei po drugiej stronie tegoż kółka dociskowego, znajduje się wałek silnika bezpośrednio do kółka przylegający. Tym sposobem obroty silnika przenoszą się na talerz, niemalże w sposób bezpośredni. Prędkość obrotowa talerza możemy regulować przez dobór odpowiedniej średnicy wałka silnika. Natomiast jeżeli chodzi o regulację kółek pośredniczących, w gramofonach cztero, bądź pięcio-prędkościowych stosuje się przeróżne kółka. Mocowane są one na płytce. W momencie, gdy płytka zostaje obrócona, wałek silnika łączy się z wałkiem napędowym poprzez kółka pośredniczące. Wałek napędowy z kolei obraca talerz.

W zamian za kółka pośredniczące można zastosować kółko umocowane na wałku silnika, które jest wielostopniowe, a zatem zastosowane pojedynczo. Aby stosować zmienne prędkości obrotowe w wypadku kółka wielostopniowego należy umiejscowić silnik tak, aby kółko to miało możliwość styku z talerzem na jego różnych średnicach.

Zamiast kółek może być wprowadzony pas z gumy (ewentualnie na obrzeżu powleczony neoprenem). W takiej sytuacji napęd talerza ma postać silnika elektrycznego z samoczynnym wyłącznikiem. Polega to na tym, że wyłączenie silnika następuje z chwilą, gdy igła znajduje się w końcowych rowkach płyty. Kontaktron wyłącznika / przesłona przekaźnika fotoelektrycznego, które kontrolują stan wychylenia ramienia adaptera, znajdują się pod płytą całego mechanizmu.

Gramofony kojarzą się nam głównie z wielkimi maszynami, które posiadają tzw. muszlę, oraz z czarnymi płytami analogowymi, tak nieczęsto dziś używanymi. Tymczasem zauważamy, że zmieniła się jedynie technologia i materiały wytwórcze, natomiast idea pozostała ta sama. Te gigantyczną różnicę pomiędzy sprzętami "pierwotnymi", a współczesnymi stanowią właśnie materiały, których odkrycie i wprowadzenie do produkcji znacznie ułatwiło przekaz.