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Tonabnehmer für Sprechmaschinen
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum
Umwandeln von mechanischen Schwingungen in elektrische, insbesondere Tonabnehmer für
Sprechmaschinen.
Tonabnehmer für Sprechmaschinen wurden bisher mit den verschiedenartigsten schwingungs- empfindlichen Organen zum Umwandeln der durch die Nadelspitze bei ihrer Bewegung in der
Tonrille erzeugten mechanischen Schwingungen in entsprechende elektrische Schwingungen ausgeführt. Bei einer dieser Arten von Schwingungswandlern wird ein veränderlicher Widerstand verwendet, welcher den Stromfluss durch die
Stromkreise der Einrichtung übereinstimmend mit den mechanischen Schwingungen ändert.
Bei einer anderen Art solcher Wandler dient zu diesem Zweck ein spannungserzeugendes Element, z. B. ein piezoelektrischer Kristall oder ein elektromagnetischer Spannungserzeuger. Die Durchbildung von Sprechmaschinen-Ton- abnehmern ist ständig verbessert worden, doch besteht weiter das Bestreben, die Masse des schwingenden Systems zu verringern und die mechanische Ausführungsweise zu vereinfachen, um eine genauere Wiedergabe der aufgezeichneten Töne zu erzielen und störende Geräusche, wie das Kratzen der Nadel, zu beseitigen.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen Tonabnehmer für Sprechmaschinen mit verbesserter Anordnung der schwingenden Teile zu schaffen, um die Wirkung von unerwünschten Schwingungen auf ein Mindestmass herabzudrücken und der Nadelspitze zu ermöglichen, der Tonrille der Schallplatte sehr genau zu folgen. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elektromagnetischen Tonabnehmers einschliesslich einer verbesserten Anordnung der Teile des elektromagnetischen Kreises, um eine mehr lineare Wiedergabe der aufgezeichneten Töne zu erzielen und die Grösse der Belastung der Nadelspitze in bestimmten Grenzen zu halten.
Der Erfindungsgegenstand ist in bezug auf seine Durchbildung, seine Arbeitsweise und die erzielbaren Vorteile in der Beschreibung erläutert und durch die Zeichnung veranschaulicht, in welcher Fig. l einen Sprechmaschinen-Tonabnehmer nach der Erfindung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Tonabnehmer nach Fig. l bei abgenommenem
Gehäuse und Fig. 3 eine Endansicht des Ton- abnehmers mit abgenommenem Gehäuse zeigen.
Der in der Zeichnung dargestellte elektro- magnetische Sprechmaschinen-Tonabnehmer besitzt einen Körper aus Isolationsmaterial, an welchen eine Platte aus unmagnetischem Stoff angehängt ist, die den Nadelhalter und den
Spannungserzeuger trägt. Am Körper ist diese Platte durch einen einfachen federnden Draht in normaler Lage gehalten und niederfrequente
Schwingungen derselben werden durch eine Masse aus plastischem Stoff gedämpft, die im Abstand von der Feder zwischen Platte und Körper angeordnet ist. Den Spannungserzeuger bildet ein magnetischer Kreis mit kleinem permanentem Magnet und einem Spulenpaar auf einem U-förmigen Magnetkern, der an dem der Feder entgegengesetzten Ende der Platte befestigt ist.
Der Nadelhalter besteht aus einem federnden, auslegerartig angeordneten Streifen, von welchem ein Ende befestigt ist und der nahe den Polschuhen des Magnetkerns eine Nadelspitze trägt. Eine weitere plastische Masse kann zwischen dem Nadelhalter und der Tragplatte angeordnet sein, um Eigenschwingungen des Nadelhalters abzudämpfen. Bei der Ausführungsweise nach der Erfindung ist nur ein sehr geringes, nicht ausgeglichenes Gewicht erforderlich und Belastungen des Tonabnehmers, die eine bestimmte Grösse überschreiten, bewirken eine Berührung der Polschuhe des Magnetkernes mit der Schallplatte, so dass der Nadelhalter nicht überbeansprucht wird. Die ganze Anordnung mit Ausnahme des Nadelhalters ist in einem Gehäuse aus hochpermeablem Stoff eingeschlossen, um eine Einwirkung äusserer magnetischer Felder möglichst auszuschliessen.
Nach der Zeichnung besteht der in den Figuren dargestellte Tonabnehmer aus einem Körper 1 aus Isoliermaterial, der an seinem vorderen Ende eine Ausnehmung 2 besitzt. An diesem Körper ist eine Tragplatte 3 aus unmagnetischem Material, z. B. Messing, durch einen einfachen Federdraht 4 nachgiebig befestigt, dessen beide Enden rechtwinkelig aufgebogen und in der Tragplatte 3 sowie in
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einer im Körper 1 befestigten Stütze 5 aus unmagnetischem Metall befestigt sind. Das eine
Ende der Feder 4 ist in eine Ausnehmung 6 der Stütze 5 eingelötet, ihr anderes Ende mit der
Platte 3 bei 7 verlötet. Die Feder 4 bestimmt die Normallage der Platte 3 in bezug auf den
Körper 1. Um Bewegungen der Platte von geringer Geschwindigkeit zu dämpfen, ist ein
Zwischenstück 8 aus plastischem Material, z. B.
Cellulosenitrat, zwischen ihr und dem Körper 1 in Nähe der Plattenmitte befestigt. Der elektro- magnetische Spannungserzeuger des Tonab- nehmers ist am linken Ende der Platte 3 in beträchtlichem Abstand von der Federverbindung 4 angeordnet. Zum elektromagnetischen System gehört ferner ein permanenter Stabmagnet 9, der in einem aus ferromagnetischem Stoff bestehenden Sockel 10 angeordnet ist, dessen verjüngter, die Platte 3 durchsetzender Teil 11 über die untere Seite derselben vorsteht. Am Ende der Platte ist ein U-förmiger Magnetkern 12 angeordnet, auf dessen beiden Schenkeln sich Spulen 13 befinden. Er ist mit nach unten gerichteten Polschuhen 14 ausgestattet, die aus der Unterseite der Platte 3 vorragen.
Am einen Ende des Zapfens 11 des magnetischen Sockels 10 ist der Nadelhalter 15 befestigt, der aus einem einmal verwundenen, schmalen Streifen aus federndem, magnetisierbarem Stoff besteht, dessen anderes Ende sich zwischen den Polschuhen 14 befindet und durch einen schmalen Zwischenraum von diesen getrennt ist. Sein verbreitertes Ende 16 ist mit der Nadelspitze 17 versehen, die in der Zeichnung als auswechselbarer, in einer Fassung 18 befestigter Teil dargestellt ist. Doch kann an Stelle dieser letzteren Ausführungsweise auch eine beliebige andere angewendet werden. Der aus magnetischem Material bestehende Nadelhalter 15 bildet somit einen Teil des magnetischen Kreises zwischen dem permanenten Magnet 9 und dem Magnetkern 12.
Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, besteht zwischen den oberen Enden des Magnetkernes 12 und dem Magnet 9 ein verhältnismässig grosser Zwischenraum, so dass an dieser Stelle in den magnetischen Kreis ein verhältnismässig hoher magnetischer Widerstand eingeschaltet ist.
Der Teil 16 des Nadelhalters ist im Luftspalt zwischen den Polschuhen 14 zentriert. Wenn die Nadel durch die Rille der Schallplatte in Schwingungen versetzt wird, so erzeugen diese übereinstimmende Änderungen der Kraftflüsse, welche die Schenkel des Magnetkernes 12 und die Spulen 13 durchsetzen. Befindet sich der Nadelhalter, wie in Fig. 2 dargestellt, in seiner Mittellage, so werden beide Schenkel von wesentlich gleichen Kraftflüssen durchsetzt.
Sobald aber die Nadel gegen einen der Polschuhe bewegt wird, ist der Kraftfluss durch dessen Magnetschenkel grösser als jener durch den anderen Schenkel, im einen Schenkel tritt also eine Zunahme, im anderen eine Abnahme des Kraftflusses ein. Die Änderung des Kraftflusses durch beide Schenkel ist daher eine entgegen- gesetzte. Die Spulen 13 sind bei 19 miteinander verbunden und durch Leitungen 20, 21 in Reihe in den elektrischen Stromkreis eines (nicht dargestellten) Verstärkers eingeschaltet. Der
Nadelhalter 15 ist mit seinem, in lotrechter Ebene verlaufenden Teil 22 im Zapfen 11 befestigt.
Dieser Teil besitzt daher eine federnde Nach- giebigkeit in seitlicher Richtung. Der übrige um 90'versetzte Teil 23 des Nadelhalters ist dagegen in lotrechter Richtung nachgiebig. Un- mittelbar vor der Verwindung der Teile 22 und 23 ist ein kleines Zwischenstück 8'aus plastischer Masse, wie Cellulosenitrat od. dgl., angeordnet, welches Eigenschwingungen des eingespannten Nadelhalters ausreichend abdämpft. (Das Zwischenstück 8'ist in Fig. 2, wo es vom Teil 23 teilweise verdeckt wird, nicht eingezeichnet.) Die Bewegung der Nadel 17 wird unmittelbar auf den Anker des Magnetsystems, den Teil 16 des Nadelhalters, übertragen. Auf diese Weise werden unerwünschte Frequenzen ferngehalten, die dann auftreten können, wenn zwischen den Anker und die Nadel ein zusätzliches Verbindungs- glied eingeschaltet ist.
Es ist daher nur notwendig, dass die Nadel richtig der Tonrille der Schallplatte folgt, damit eine der Nadelgeschwindigkeit proportionale Ausgangsspannung in den Spulen 13 erzeugt wird. Wirkt auf die Nadel innerhalb eines bestimmten Bereiches eine unausgeglichene Last, z. B. in der Grössenordnung von 14 g, so weist das System eine lineare Charakteristik auf und die Nadel folgt genau der Tonrille. Wird aber die Belastung z. B. durch Aufstossen oder Fallenlassen des Tonabnehmerkopfes wesentlich höher, dann weicht die Nadelspitze unter einem solchen Druck zwischen den Polschuhen 14 zurück und diese treffen gegen die Schallplatte und schützen dadurch die Nadel vor Beschädigung.
Bei der beschriebenen Anordnung folgt die Nadelspitze und die Fassung 16, mit welcher sie fest verbunden ist, genau der Tonrille ohne Störung durch Eigenschwingungen des Nadelhalters oder durch niederfrequente Schwingungen im Bereich der Resonanz des Tonarmes. Die Tragplatte 3 ist durch das elastische Widerlager 8
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der Nadelspitze 17 durch die Schallplattentonrille erteilte Bewegung bewirkt, dass der Anker 16 genau übereinstimmend mit dieser
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Nachgiebigkeit der Feder 4 ist infolge ihrer
Weichheit verhältnismässig gross, so dass der
Dämpfungskörper so wenig wie möglich umgangen wird. Die Masse der Magnetkörper und der
Platte 3 wird so klein als möglich gehalten.
Durch zweckmässige Bemessung des Magnet- systems und des Ankers kann eine vollkommen lineare Wiedergabe erzielt und die bei Ton- abnehmern gewöhnlich unvermeidliche Nicht- linearität tatsächlich ausgeschlossen werden, denn infolge des grossen Luftzwischenraumes zwischen dem permanenten Magnet 9 und dem Magnet- kern 12 verlaufen die elektromagnetischen
Vorgänge im geradlinigen Teil der Kennlinie des magnetischen Kreises. Die Polenden 14 weisen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, einen gegenüber demjenigen der Schenkel des
Magnetkernes 12 wesentlich kleineren Querschnitt auf, der nicht viel grösser als jener des Ankers 16 ist. Die Zwischenräume zwischen den Polenden und dem Anker 16 können sehr schmal sein.
Die gesamte Anordnung ist in einem Gehäuse 24 aus hochpermeablem Stoff eingeschlossen, welches abschirmend wirkt und Störungen durch äussere
Magnetfelder weitestgehend verhindert. Das
Gehäuse weist eine Ausnehmung 25 auf, aus welcher der Nadelhalter 15 sowie das Ende des
Zapfens 11 und die Polenden 14 hervorragen.
Das Gehäuse ist am Körper 1 durch um diesen umgebogene Lappen 26 befestigt. Um seitliche Bewegungen der Tragplatte 3 zu begrenzen, sind am Körper 1 beiderseits der Platte Ansätze 27 angeordnet.
Bei der Tonabnahme befindet sich die Nadel 17 in der Tonrille der Schallplatte und versetzt den Anker 16 in mit den aufgezeichneten Tönen übereinstimmende Schwingungen. Die dadurch erzeugten Änderungen des magnetischen Widerstandes für den Kraftfluss zwischen dem Anker 16 und den Polenden 14 erzeugen übereinstimmende Änderungen des Kraftflusses der beiden Schenkel des Magnetkernes 12. Wenn sich der Anker 16 nach links (Fig. 3) bewegt, so wird der Kraftfluss durch die linke Spule vergrössert und gleichzeitig jener durch die rechte Spule verkleinert. Beide Spulen sind in Gegenschaltung miteinander verbunden, die Richtung der durch sie erzeugten resultierenden Spannung ist daher durch die Spule desjenigen Schenkels bestimmt, dessen Kraftfluss durch die Ankerbewegung vergrössert wird.
Die erzeugten Spannungen entsprechen somit genau den Änderungen im Verlauf der Tonrillen und durch Verstärkung dieser Spannungen können in bekannter Weise den Tonaufzeichnungen der Schallplatte entsprechende, hörbare Schallschwingungen erzeugt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetischer Tonabnehmer mit einem auf einem Körper aus unmagnetischem Stoff angeordneten Magnetkern mit Wicklung, einem permanenten Magnet und einem von einer Nadel gesteuerten, im Wirkungsbereich des letzteren gelagerten magnetischen Organ, das von diesem Magnet in den Raum zwischen den Polenden des Magnetkernes ragt, dadurch gekennzeichnet, dass der permanente Magnet (9) vom Magnetkern (12) durch einen Zwischenraum mit hohem magnetischem Widerstand getrennt ist und das von der Nadel (17) gesteuerte magnetische Organ aus einer nachgiebigen, vorzugsweise mit einem Ende
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Zunge (15) besteht, die in den Kraftflussweg zwischen dem permanenten Magnet (9) und den Polenden (14) des Magnetkernes (12)
eingeschaltet ist und an ihrem freien Ende die Nadel trägt.