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Piezoelektrischer Wandler
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Ladungen an den Elektroden einander entgegenwirken. Durch richtige Bemessung des Elementes ist es da- bei möglich, die Spannungen vollkommen zu kompensieren. Sind hingegen die Biegung durch die eine
Kraft und die Biegung durch die andere Kraft gleich gerichtet, so werden die durch diese Biegung hervor- gerufenen Ladungen einander verstärken. Jede einem Stereokanal zugehörende Schwingungsrichtung lässt sich in zwei zueinander senkrechte Schwingungsrichtungen mit gleichen Amplituden zerlegen, von denen jede das Element biegt. DieBiegungsrichtungen werden derart gewählt, dass die resultierenden Spannungen einander in einer Hälfte des Elementes verstärken und in der andern Hälfte auslöschen.
Wenn vorstehend von der vertikalen und horizontalen Komponente die Rede ist, wird es einleuchten, dass diese Ausdrücke sich auf eine horizontal angeordnete Schallplatte des 450-450-Systems beziehen, obgleich die Anwendung des Wandlers nach der Erfindung selbstverständlich nicht auf diese horizontale Anordnung und auf das 45 -45 -System beschränkt ist.
Das piezoelektrische Element kann in allen möglichen Ausführungsformen aus keramischem, piezo- elektrischem Material hergestellt werden, und bei bestimmten Ausführungsformen kann auch piezoelek- trisches Material mit natürlicher Polarisation benutzt werden.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Teilelemente als spiegelbild- symmetrisch liegende Teile eines aus dem bandförmigen piezoelektrischen Element gebildeten geschlossenen oder offenen Ringes vorgesehen, der bezüglich einer zur Ringebene senkrechten Ebene spiegelbildsymmetrisch ausgebildet ist.
Unter" Ring" soll hier ein in einer Ebene gekrümmter Gegenstand verstanden werden, dessen Enden aneinander befestigt sind oder sehr nahe aneinander liegen. Ein solcher Ring kann kreisförmig, quadratisch oder rechtwinkelig sein oder sogar eine beliebige andere Gestalt aufweisen. Unter "Ringebene" eines solchen Ringes wird die Ebene verstanden, in der der Ring-gekrümmt ist, oder eine dazu parallele Ebene, während die Symmetrieebene des Ringes senkrecht zur Ringebene steht.
Eine solche Fprm beansprucht weniger Raum und lässt sich vorteilhaft bei piezoelektrischen Elemen- ten aus keramischem Material anwenden, das naturgemäss nicht polarisiert ist, sondern erst nach der Formgebung polarisiert wird.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann bei Ausbildung des piezoelektrischen Elementes als offener Ring der der Unterbrechungsstelle gegenüberliegende Ringteil ortsfest gelagert, und die beiderseits der Unterbrechungsstelle liegenden Ringteile durch einen als Nadelhalter dienenden, zur Ringebene angenähert senkrecht stehenden Hebel verbunden sein, wobei die Verbindungslinie der Angriffspunkte des Hebels an den Ringenden ebenfalls senkrecht zur Ringebene steht und der Gelenkpunkt des Hebels in der Mitte zwischen den Angriffspunkten vorgesehen ist. Dieser Hebel kann mit dem Nadelhalter gekuppelt sein oder aus dem Nadelhalter selber bestehen. Der Gelenkpunkt des Hebels erlaubt eine Bewegung des Hebels in allen Richtungen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die ortsfeste Lagerung des Ringes an der Stelle, an der die Enden der an den Hauptflächen angebrachten Elektrodeneinander beiderseits der Symmetrieebene des Ringes gegenüberstehen, und greift ein als Nadelhalter dienender Hebel an der Stelle des Ringes an, die in der Symmetrieebene der Lagerungsstelle des Ringes gegenüberliegt. Beidieser Ausfüh- rungsform ist es möglich, die Nadel direkt an dem Element anzubringen, ohne dass ein Nadelhalter benutzt wird, wodurch die Masse des bewegten Systems sehr klein gehalten werden kann.
Bei einer andern Ausführungsform der Erfindung ist das Element in seine. Längsrichtung schraubenlinienförmig in mindestens einer Windung gewickelt, die in der Mitte eingeklemmt ist, wobei die den Schwingungsrichtungen zugehörenden Kräfte an den Enden angreifen oder umgekehrt.
Es wird einleuchten, dass diese Schraubenlinie zylindrisch oder konisch sein bzw. auch einen beliebigen andern Verlauf haben kann.
Dabei können die Empfindlichkeit des Elementes und die Nachgiebigkeit erheblich vergrössert werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das stabförmig ausgebildete piezoelektrische Element an seinen Enden ortsfest gelagert und als Nadelhalter ist ein Winkelhebel mit angenähert senkrecht zueinpnde-stehendenhebelarmen vorgesehen, der mit seinem Gelenkpunkt und seinen Armen, von denen der eine mit dem piezoelektrischen Element durch eine dasselbe umfassende, um eine Achse drehbar an die Hauptfläche des Elementes anliegende Gabel verbunden ist und der andere die Abtastnadel trägt, in der zwischen den Befestigungspunkten quer verlaufenden Symmetrieebene des Elementes liegt, wobei sich der Gelenkpunkt nahezu in der Mitte zwischen den Schnittlinien der Symmetrieebene mit den die Elektroden aufweisenden Hauptflächen befindet und eine Ausbildung aufweist,
die ein gleichzeitiges Schwenken des die Nadel tragenden Hebelarmes in und quer zu der Symmetrieebene ermöglicht, während die
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; Fig. 4benlinienförmigen Elementes 40 sind an den Punkten 49 und 50 schwenkbar oder nicht schwenkbar befestigt.
Nach Fig. 8 ist das piezoelektrische Element 60 auf gleiche Weise wie innig. 3 angedeutet polarisiert und an den Punkten 69 und 70 schwenkbar gelagert oder eingespannt. Ein Nadelhalter 65, der sich in seiner Ruhelage in der vertikalen Mittelebene der Befestigungspunkte 69,70 befindet, ist schwenkbar an dem Gelenkpunkt 66 befestigt, der sich nahezu in der Mitte zwischen den Schnittlinien dieser vertikalen Mittelebene mit den auf der Aussenseite liegenden Hauptflächen des Elementes 60 in einem gewissen Abstand von dem Element befindet. Ein starr an dem Nadelhalter 65 befestigter Hebel 67, von dem einEnde auch an dem Gelenkpunkt 66 endet, trägt am ändern Ende eine Gabel 68.
Diese Gabel ist derart mit dem Element verbunden, dass bei Drehung des Hebels 67 um seine Achse das Element an seiner Einklemmstelle in der Gabel 68 gedreht wird. Die Gabel ist weiter mit Abrundungen 71 und 72 versehen, so dass sie in der vertikalen Mittelebene gegenüber dem Element drehbar ist. Die von den Kräften PL und PR erzeugten Spannungen werden der auf dem Element 60 angebrachten, ununterbrochenen Elektrode 61 und den beiden Teilen 62 und 63 der unterbrochenen Elektrode entnommen. Die horizontalen Komponenten PLt und PRt der Kräfte PL bzw. PR verursachen, wie dies in Fig. 8b veranschaulicht ist, eine Verdrehung des Hebels 67 um seine Achse und somit auch eine Verdrehung der Gabel 68.
Da das Element 60 von den Abrundungen 71 und 72 eng umschlossen wird, hat diese Verdrehung des Hebels 67 zur Folge, dass das Element 60 S-förmig verformt wird, so dass die Biegung an den Stellen der Elektroden 62 und 63 einander entgegengesetzt
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gerichtet sind, und somit auch die zugehörenden Ladungen an den Elektroden 62 und 63. Die verti- kalenKomponenten P und P verursachen hingegen Durchbiegungen des Elementes 60, die inden den Elektroden 62 und 63 zugehörenden Teilen gleich gerichtet sind, was in Fig. 8c dargestellt ist.
Es wird einleuchten, dass die hiedurch hervorgerufenen Ladungen an den Elektroden 62 und 63 dasglei- ehe Vorzeichen haben. Infolge der Kraft P , die aus den Kräften PLt undPLr zusammengesetzt ist, wird das Element 60 an der Stelle der Elektrode 62 derart gebogen, dass die infolge der beiden Kräfte PLt und PLr an der Elektrode 62 hervorgerufenen Ladungen einander verstärken und an der Elektrode 63 einander entgegenwirken. Ebenso werden die infolge der Kräfte Pp an der Elektrode 62 entstandenen Ladungen einander entgegenwirken und an der Elektrode 63 einander verstärken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Piezoelektrischer Wandler zur gleichzeitigen Umwandlung von in einer rillenförmigen Aufzeichnungsspur untergebrachten Stereosignalen in elektrische Spannungen, besonders für das 450-450-System, der aus einem bandförmigen, aus zwei unter Zwischenfügung einer Elektrode den inneren Hauptflächen entlang fest verbundenen Lagen aufgebauten, im wesentlichen biegeempfindlich ausgebildeten piezoelek- trischen Element besteht, wobei von den Elektroden, die auf an der Aussenseite des Elementes liegenden Hauptflächen angebracht sind, mindestens eine dieser Elektroden etwa auf halber Länge quer zur Längsrichtung des Elementes unterbrochen ist, so dass am Element zwei Teilelemente gebildet sind, die durch
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zum Abtasten der Aufzeichnungsspur vorgesehene Abtastnadel gebogen werden,
dadurch gekenn-zeichnet, dass jedes dieser Teilelemente an einem Ende ortsfest gelagert ist und die Nadel gleich- zeitig an den miteinander in Verbindung stehenden bzw. gebrachten andern Enden der beiden Elemente angreift, wodurch die Biegung infolge der Vertikalkomponente der einen Schwingungsrichtung und die
Biegung infolge der Horizontalkomponente der gleichen Schwingungsrichtung im einen (ersten) Teille- ment gleich gerichtet und im andern (zweiten) Teilelement entgegengesetzt gerichtet sind, so dass die
Anteile der durch diese Biegungen an den Elektroden hervorgerufenen Ladungen sich im ersten Teille- ment verstärken und im zweiten Teilelement nahezu vollkommen aufheben,
während umgekehrt die Bie- gung infolge der Vertikalkomponente der andern Schwingungsrichtung und die Biegung infolge der Hori- zontalkomponente dieser Schwingungsrichtung im ersten Teilelement entgegengesetzt gerichtet und im zweiten Teilelement gleich gerichtet sind, so dass die durch diese Biegungen an den Elektroden hervorgerufenen Ladungen sich im ersten Teilelement nahezu ganz aufheben und sich im zweiten Teilelement verstärken.