Der Thorens New Reference

 Voll-integrierte aktive Vibrationsisolierung durch Seismion

Der Thorens New Reference ist das Ergebnis unseres Strebens nach perfekter Wiedergabe von Musikaufnahmen. Die Aufnahmeinformationen sind in der Vinylplatte enthalten. Diese werden von dem Tonabnehmer aufgenommen, indem die Nadel kleinste Nuancen der Rillen abfährt und diese mechanischen Schwingungen in elektrische Signale umwandelt. Diese elektrischen Signale werden im weiteren Verlauf in hörbaren Klang umgesetzt.

In gleicher Weise werden jedoch auch alle anderen mechanischen Schwingungen des Plattenspielers in Klangsignale verarbeitet, und führen in der Folge zu Verzerrungen und anderen unerwünschten Effekten. Zu den Ursachen dieser Vibrationen gehören beispielsweise Gebäudeschwingungen, Trittschall, Schallwellen der wiedergegebenen Musik und die selbst erzeugten Vibrationen des Plattenspielers. Es ist nicht möglich, zwischen den gewünschten und den unerwünschten Schwingungen zu unterscheiden. Deshalb ist es von überragender Bedeutung, diese parasitären Einflüsse so weit wie möglich zu vermeiden.

Das Thorens-Designteam um Helmut Thiele, der für die Konstruktion und das Design des neuen Reference verantwortlich ist, hat sich dieser Herausforderung gestellt.

Mit dem Thorens New Reference wurde erstmals ein Plattenspieler von Grund auf zusammen mit einem vollständig aktiven Schwingungsisolationssystem entworfen und optimiert. Der Thorens New Reference ist das Ergebnis der tiefgreifenden Kooperation zwischen den Unternehmen Thorens und Seismion. Durch seine hochwertigen aktiven Schwingungsisolatoren, welche in der Halbleiterindustrie, Nanotechnologie und wissenschaftlichen Forschungslaboren eingesetzt werden, hat sich Seismion international einen Ruf aufgebaut, und setzt diese Expertise nun ein, um einen einzigartigen Schallplattenspieler zu entwerfen, mit der aktiven Schwingungsisolation als integralen Bestandteil des Systems.

Die aktive Vibrationsisolierung basiert auf piezoelektrischen Beschleunigungssensoren mit äußerst hoher Empfindlichkeit und einer vollständig linearen elektronischen Regelung, um beispiellos störungsfreie Steuerkräfte ohne Rauschen und Verzerrung zu erzeugen. Dieses komplexe mechatronische System basiert auf dem sogenanntem Sky-Hook-Dämpfungsprinzip und isoliert Störungen bereits unterhalb von 1 Hz. Bei 10 Hz reduzieren sich die Störungen auf weniger als 1% (-40 dB). Eine solche Leistungsfähigkeit ist allen anderen Isolationsprinzipien weit überlegen (Abbildung 1). Diese Abbildung zeigt den Vergleich des aktiven Isolationssystems - Sky-Hook-Damper - und einer Hochleistungs-Luftfeder. Besonders bei den kritischen Frequenzen in der Nähe der Resonanz ist die aktive Isolation um den Faktor 100 besser als die Luftfeder, und bei 10 Hz immer noch 17-mal stärker. Andere Dämpfungssysteme wie beispielsweise Gummielemente weisen eine deutlich geringere Performance auf und sind in diesem Vergleich deshalb nicht enthalten.

Abbildung 1:
Isolationsperformance des im Thorens New Reference verwendeten Sky-Hook-Dämpfers verglichen mit einer Luftfederung

Das Gesamtsystem ist so konzipiert, dass der Schwerpunkt - COG - nahe an der Isolationsebene liegt. Auf diese Weise wird die Kopplung von horizontalen Schwingungen und Kippbewegungen stark verringert (Abbildung 2). Darüber hinaus ist das Chassis selbst durch seine geschichtete Struktur hoch dämpfender Materialien resonanzfrei.

Abbildung 2:
Schematische Darstellung des Sky-Hook-Dämpfungsprinzips und Lage des Schwerpunktes

Das Ergebnis der Vibrationsisolation ist pure Musik, wie man sie nur selten erlebt. Der Effekt geht weit über die einfache Beseitigung von Trittschallschwingungen hinaus. Tatsächlich werden selbst kleinste Schwingungen vom Nanometer- bis in den Picometerbereich aufgrund der kontaktlosen Aktuatoren immer noch effizient isoliert. Das System folgt auch Musik mit hoher Dynamik zwischen ruhigen und lauten Sequenzen extrem schnell, da die aktiven Kontrollkräfte das System stabilisieren und zu einem sofortigen Abklingen der Schwingungen führen. Ein adaptives Levelling -System, das den Plattenteller innerhalb von 20 Mikrometern genau austariert, vervollständigt das aktive Isolationssystem.

 Antriebseinheit mit innovativer Absolut-Geschwindigkeits-Rückführung von Seismion

Ein weiterer grundlegender Teil jedes Plattenspielers ist die Antriebseinheit. Das ultimative Ziel ist es, die perfekte und konstante Rotationsgeschwindigkeit des Plattentellers zu realisieren. Dies betrifft sowohl die absolute Geschwindigkeit als auch die Modulationen der Geschwindigkeit um den Mittelwert, die auch als WOW und Flatter bekannt sind. Der neue Reference von Thorens verfügt über einen aus deutscher Fertigung stammenden 3-Phasen-Synchronmotor, der von drei linearen Leistungsverstärkern mit 120° verschobenen Sinussignalen angetrieben wird. Das Motordrehmoment wird durch einen Riemen an den Plattenteller übertragen (Abbildung 3). Das hydrodynamische Lager wurde durch die Verwendung von grundlegenden Gleichungen der Schmierungstheorie optimiert. In diesem Zusammenhang wird die „Sommerfeld-Zahl“ als dimensionslose Kennzahl verwendet, um das Verhalten des Lagers zu beschreiben. Die „Sommerfeld-Zahl“ wird in der Schmierungstechnik verwendet, um das Verhältnis zwischen der Schmierfilmdicke und dem Durchmesser des Lagers zu beschreiben. Es ist nach dem deutschen Physiker Arnold Sommerfeld benannt, der grundlegende Arbeiten zur Hydrodynamik von Schmierfilmen durchgeführt hat. Eine kleine „Sommerfeld-Zahl“ bedeutet, dass das Lager bereits bei sehr niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten zentriert ist, was den Verschleiß reduziert und minimale Exzentrizität und Wirbel sicherstellt. Das hydrodynamische Lager wird in Deutschland von Hand aufgebaut.

Abbildung 3:
Schematische Darstellung des Riemenantriebes

Im Zusammenspiel mit der innovativen aktiven Dämpfungstechnik hat der Riemenantrieb mehrere bedeutende Vorteile:

1. Im Gegensatz zu Direct Drive-Systemen ist der Plattenteller aufgrund des elastischen Riemens vom Antriebsmotor isoliert. Die hohe Trägheit des Plattentellers wird daher effizient genutzt und hilft auf passive Weise, eine konstante Geschwindigkeit des Plattentellers aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus werden jegliche Schwankungen vom Motor durch die Plattenteller/Riemen-Tiefpassfilterung zweiter Ordnung stark unterdrückt.
2. Ein häufiger Nachteil von Riemenantriebssystemen ist jedoch die mögliche Resonanz des Plattentellers, die sich im sogenannten Wow und Flatter bemerkbar macht. Die Rotationsträgheit des Plattentellers bildet zusammen mit der Elastizität des Riemens ein schwingfähiges System. Die Resonanzfrequenz beträgt typischerweise etwa 4 Hz, hängt jedoch von der tatsächlichen Systemparametern ab. Die orangefarbene Kurve in Abbildung 4 zeigt einen Peak bei etwa 4 Hz. Hier werden sämtliche Störungen besonders verstärkt. Dies bedeutet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Plattentellers nicht mehr konstant ist, sondern mit einer Schwingung von 4 Hz moduliert wird. Dieser Effekt wird als Wow bezeichnet und ist sehr unerwünscht, insbesondere da das menschliche Ohr in diesem Frequenzbereich am empfindlichsten reagiert. Abbildung 5 zeigt die Gewichtungsfunktion nach DIN 45507 oder IEC 386. Das Maximum dieser Gewichtung fällt ungünstiger Weise in den typischen Frequenzbereich der Plattenteller - Riemen - Resonanzen. Die Schwingungen des Plattentellers werden hauptsächlich durch Reibung im Plattentellerlager, durch einen nicht perfekt kreisförmigen Plattenteller, durch Unregelmäßigkeiten des Riemens und durch Schlupf zwischen Riemen und Plattenteller, der notwendig ist, um das Drehmoment vom Motor zu übertragen, angeregt. Die orangefarbene Kurve fällt für höhere Frequenzen stark ab. Dies ist der gewünschte Effekt der Plattenteller-Trägheit.

Abbildung 4:
Übertragungsverhalten des Riemenantriebes bei herkömmlicher viskosen Dämpfung und mit der aktiven Geschwindigkeitsdämpfung von Seismion im Thorens New Reference

Abbildung 5:
Gewichtungsfunktion für Wow nach DIN 45507 bzw. IEC 386

Der Thorens New Reference verfügt über ein innovatives und äußerst effektives aktives Dämpfungssystem von Seismion. Die umfassenden Kenntnisse und Erfahrungen mit Sky-Hook-Dämpfungssystemen, die im aktiven Vibrationsisolator "Reactio" zum Einsatz kommen, werden für den völlig neuartigen aktiven Dämpfungsansatz des Plattentellers verwendet.

Die Berechnung der Rotationsgeschwindigkeit des Plattentellers basiert auf zwei ultra-hochpräzisen Quarzoszillatoren mit einer Langzeitstabilität von max. 3 ppm über 20 Jahre, welche eine Sicherheitsüberprüfung und zuverlässige Geschwindigkeitsregelung über die Lebensdauer des New Reference ermöglicht. In konkreten Werten bedeutet dies, dass die absolute Geschwindigkeit über 20 Jahre innerhalb eines Bereichs von 33,3332 bis 33,3334 Umdrehungen pro Minute bleibt.

Das Signal des hochpräzisen Rotationsencoders, der auf der Plattenspindel montiert ist, wird in die Steuerelektronik eingespeist, die eine Absolut-Geschwindigkeits-Rückführung des Plattentellers realisiert. Der Effekt kann mit hochviskosen Plattentellerlagern verglichen werden, die bei Riemenantrieben häufig verwendet werden. Das für den Thorens New Reference entwickelte aktive Dämpfungssystem hat jedoch im Vergleich zu passiven Dämpfungstechniken, die durch viskose Plattentellerlager realisiert werden, mehrere Vorteile:

• Die aktive Dämpfung reduziert die Resonanzverstärkung bei 4 Hz und hält den steilen Abfall bei höheren Frequenzen aufrecht, während ein hochviskoses Plattentellerlager einen negativen Effekt auf höhere Frequenzen hat, da die Kurve nicht so steil abfällt und der Trägheitseffekt nicht ideal genutzt wird.
• Der aktive Dämpfungseffekt kann sogar wesentlich stärker erhöht werden (untere blaue Linie in Abb. 4) als auf passive Weise, die als gestrichelte orangefarbene Linie in Abb. 4 dargestellt ist.
• Das Plattentellerlager kann mechanisch so reibungsfrei wie möglich gestaltet werden, da die Dämpfung aktiv erzeugt wird. Dadurch erzeugt es - im Gegensatz zu einem viskos gedämpften Lager - nur ein minimales konstantes Bremsmoment.
• Durch das geringe Reibmoment wird der Motor und der Riemen deutlich geringer belastet. Dies führt dazu, dass jegliche Störungen durch den Motor und die Reibkontakte minimiert werden und zudem die Lebensdauer verbessert wird. Die aktive Dämpfung erzeugt kein konstantes Bremsmoment, sondern nur ein dynamisches Moment, um die Modulationsfrequenzen zu eliminieren.

Als Ergebnis absorbiert das aktive Dämpfungssystem im Thorens New Reference effizient jegliche Frequenzmodulationen auf höchstem Niveau.

Schließlich trägt auch das aktive Isolationssystem, das im vorherigen Abschnitt erklärt wurde, zu einer besseren Wow- und Flatter-Leistung bei, da es das gesamte Subchassis stabilisiert, auf dem der Plattenteller platziert ist.

Der Thorens New Reference, kann mit bis zu 3 Tonarmbasen bestückt werden und kann Tonarme von 9“, 10“ und 12“ Zoll aufnehmen. Neben dem neu entwickelten TP160 Schneidlager Tonarm in 12“ Länge und durchgehender Silberverkabelung, kommt der Thiele TA01 Tonarm zum Einsatz.

Die komplexe Kinematik des Thiele TA01 kombiniert die präzise und steife Führung eines Drehtonarmes mit den Vorteilen eines Tangentialtonarmes. Dieses Design führt den Tonabnehmer mit einem Spurfehlwinkel von maximal 0,036 Grad über die Schallplatte. Das Tonarmrohr ist doppelwandig ausgeführt und für optimale Bedämpfung mit 2-Komponenten- Gel gefüllt. Das Ergebnis dieser Konzeption ist eine einzigartige räumliche Auflösung, extremer Detailreichtum und perfekte Tonalität.

"Wir sind sehr stolz darauf, diese weltweite Innovation zum 140. Jubiläum von Thorens während der High-End Show in München zu präsentieren", sagt Thorens-Eigentümer und Geschäftsführer Gunter Kürten