Vorrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Tönen. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung zur Aufnahme und Wieder gabe von Tönen. Die Vorrichtung weist einen Elektromagneten und ein Gehäuse auf, in welchem eine viskose Flüssigkeit vorgese hen ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen .schema tisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. l einen Schnitt durch eine Tonüber- tragungsvoTrichtung, Fig. 2 einen Teil derselben in Ansicht, mit abgenommenem Deckel, und Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer zwei ten Ausführungsform;
Fig. 5, 6 und 7 veranschaulichen den Weg magnetischer Kraftlinien; Fig. 8 zeigt eine elektrische Ersatzsehal.- tung für dass mechanische Schwingsystem. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1, 2 und 3 ist ein T-förmiger Anker 1, 2 vorge- sehen, dessen Steg 1 eine Membran 1 durch setzt und zwischen die Spulen 4, 4 und in den Luftspalt 20, 21 (Fig. 3) zwischen zwei Polstücken 6, 6 eines Elektromagnetes ragt.
Ein Querstück 7 des T-förmigen Ankers 1, 2 ist an der Membran 3 angelötet. Zwischen der Membran 3 und zwei L-förmigen Pol stücken 10, 10 ist je ein Spalt 8 bezw. 9. An der Membrane 3 ist noch ein Steg 5 befestigt, welcher parallel zur Schwingachse des Ankers 1, 2 steht und zur Versteifung der Membran 3 dient. Die Membran 3 ist mittelst einer Kappenmutter im Gehäuse 13 festgelegt und schliesst das letztere ab.
Die Polstücke 6, 10 sind zusammengenietet und an den Polen eines U-förmigen Magnetes 11 befestigt, der mittelst einer Klammer 12 im Gehäuse 13 festgelegt ist. Die Polstücke 6, 10 sind an einer Brücke 14, die mit den Polstücken starr verbunden ist, befestigt. Eine rechteckige Öffnung 15 in der Brücke 14 .gestattet die Beobachtung der Lage des Ankers 1, 2 im Luftspalt 90, 21.
Da es aus nachsehend beschriebenen Gründen wichtig ist, dass- der Anker 1, 2 so einstellbar ist, dass dessen Steg 1 in seiner Ruhelage genau in der Mitte zwischen den Polstücken 6 und 10 liegt, .sind Mittel zum Einstellen desselben vorgesehen. Ein U-för- miger Teil 17 ist mit dem-einen Ende mit telst Schrauben 25 am Gehäuse 13 befestigt und ruht mit dem andern Ende auf der Brücke 14.
Runde Löcher 18, die oberhalb und exzentrisch zu Längslöchern. 19, 19 in der Brücke 14 angeordnet sind, .gestatten das Einstecken eines Schlüssels mit rundem, in die Löcher 18 passendem Schaft und einem kleinen, exzentrischen, in eines der Löcher 19 ragenden Absatz. Durch Drehen des Schlüs sels können die Polstücke 6 und 10 in bezug auf den Magneten 11 im Gehäuse 13 ein gestellt werden, so dass der Steg 1 stets genau in der Mitte des Luftspaltes 20, 21 liegt.
Wenn diese Einstellung richtig gemacht worden ist, so werden die Kraftlinienwege zu beiden Seiten des Steges 1 dieselbe Reluk- tanz besitzen, so dass keine Kraftlinien .durch den Steg 1 fliessen. Dieser Zustand ist in Fig. 5 veranschaulicht. Die Membran 3 bil det keinen wesentlichen Teil des Kraftlinien weges.
Wird ein solcher magnetischer Kreis mit einer Vorrichtung zur Wiedergabe von Tönen verwendet, indem die Nadel 16 mit den Nu ten einer in Drehung versetzten Schallplatte in Eingriff .gebracht wird, so wird sich der Kraftlinienverlauf entsprechend den aufge drückten Schwingungen ändern. Wenn, wie in Fig. 6 .dargestellt, die Nadel erst so be wegt wird, dass das obere Ende des Steges 1 nach rechts, bewegt wird, so; wird der Luft weg der Kraftlinien in den Spalten 8 und 21 erniedrigt und in den Spalten 9 und 20 erhöht.
Während dieser Bewegung wird die Kraftliniendichte im nach unten gehenden Kraftlinienzweig in der linken Spule 4 er höht und entsprechend wird gleichzeitig die Kraftliniendichte im nach oben .gehenden Zweig der rechten Spule 4 geringer werden.
Diese Änderung in der Kraftliniendichte er zeugt elektromotorische Kräfte in den Spu- len 4, welche sich im entsprechend geschal teten äussern Stromkreis der Spulen 4 addie ren. Bewegt sich ,das obere Ende des Stege: 1 nach links, so wird die Kraftliniendichte in der rechtsliegenden Spule 4 erhöht, wäh rend die Kraftlinien.dichte in der links lie genden .Spule 4 erniedrigt wird. Dadurch werden in den. Spulen 4 elektromotorische Ströme induziert, die entgegengesetzt verlau fen, zu den vorher erzeugten.
Die Grösse und die Frequenz dieser Kraftlinienänderun- gen entsprechen der Amplitude und der Fre quenz der aufgezeichneten Töne, wie sie durch die Bewegung der Nadel abgenommen werden.
Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung, wenn sie zur Aufnahme von Tönen benutzt wird, soll anhand der Fig. 7 erläutert wer den. In diesem Falle werden Ströme, welche den aufzuzeichnenden Tönen in Frequenz und Stärke entsprechen, durch ;die Spulen 4 ge führt. Fliesst kein Strom, so ist der Verlauf der dwrch den Magneten 11 erzeugten Kraft linien. wie in Fig. 5 dargestellt.
Wird an genommen, dass ein Strom die Spulen in sol cher Richtung durchfliesst, dass dadurch ein nach unten gehender Kraftlinienfluss durch jede .Spule stattfindet, so wird die Kraft liniendichte in den Spalten 8 und 2,1 -erhöht, während sie in den Spalten 9 und 2.0 ver mindert wird. Der Steg wird in der Rich tung des Uhrzeigers bewegt. Kin Strom, der in entgegengesetzter Richtung durch die Spule fliesst, veranlasst den Anker 12, sich in entgegengesetzter Richtung des Uhrzeigers zu bewegen.. Die Amplitude und Schwin- gungszahl entspricht jederzeit der Frequenz und der Stärke der Ströme der Spulen.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 unter- ZD c idet sich von der bereits beschriebenen s 'he dadurch, dass eine einzige Spule 23, welche den Steg 1 umgibt, die beiden. Spulen 4 nach der ersten Ausführungsform ersetzt. Die untern Polstücke 10' sind so geformt, dass sie die Spule umfassen. Wenn der Anker sich in der Mittellage befindet, so. wird wie im vorbeschriebenen Falle ein gleichförmiger Kraftlinienfluss die Polstücke 6' und IQ' durchsetzen.
Wird die Einrichtung zur Ton wiedergabe benutzt, so wird eine Ablenkung des Steges 1 bewirken, dass ein Kraftlinien strom nach oben fliesst, während eine Ablen kung links den Kraftlinienfluss im Steg 1 nach unten lenkt, wie beschrieben. Diese Änderungen der Kraftliniendichte induzieren elektromotorische Kräfte in der Spule 23 und diese entsprechen. .genau den Bewegungen der Nadel.
Wird die Einrichtung zur Aufnahme benutzt, so werden die Ströme, welche den aufzunehmenden Tönen entsprechen, durch die Spule 23 geschickt, wo sie einen. Kraft linienstrom erzeugen:, wie in Fig. 7 angedeu tet. Die Wirkung ist im wesentlichen die selbe wie in bezug auf die erste Ausfüh rungsform beschrieben.
Die notwendige Dämpfung des schwin genden Systems, wird dadurch erreicht, dass das 'Gehäuse mit einer Flüssigkeit . 26 ge füllt wird, welche die Vibrationen und Be wegungen des Drehsystems hemmt und da durch ein Ansprechen bei Resonanzfrequenz verhindert.
Die Wichtigkeit der richtigen Wahl die ser Dämpfungsflüssigkeit entsprechend :der Verwendung der Vorrichtung ist aus folgen dem ersichtlich: Es ist bekannt, dass Vor richtungen dieser Art eine verschiedene Fre- quenzcharakteristik aufweisen, je nachdem sie zum Aufzeichnen von Tönen oder zur Wiedergabe der Töne dienen.
Während der Aufnahme bietet :das weiche Wachs nur einen kleinen Widerstand für die aufzeich nende Nadel, so dass nur kleine Beanspru chungen in derselben auftreten. Die Reso nanzfrequenz der Vorrichtung wird daher nur durch die Steifheit der Membran und die Masse des beweglichen Systems bestimmt, und tritt in der Regel in der Mitte des Fre- quenzhereiches der aufzunehmenden Töne ein. Bei :der Wiedergabe wird die Nadel epitze durch die Rille der Sprechplatte be wegt, wobei viel höhere Beanspruchungen der Nadel entstehen, so dass der Einfluss der Steifheit der Nadelspitze ganz beträchtlich ist.
Eine noch viel wichtigere Rolle spielt in der Wahl des Dämpfungsmittels die Tat sache, dass die Aufnahmekurve eine viel schärfere Spitze aufweist als die Wiedergabe kurve. Diese Tatsache kann mathematisch bewiesen werden, und zwar beim Entwickeln der Verhältnisse des Ansprechens der Vor richtung, sowohl als Aufnahmeapparat wie als Wiedergabeapparat, bei Resonanzfre quenz verglichen mit dem Ansprechen bei irgend einer andern Frequenz und bei den annähernd gleichförmig verlaufenden Teilen der Charakteristik.
Dies geschieht in einfachster Weise durch die Behandlung des mechanischen Schwing systems analoge einem elektrischen Schwin gungskreise und Ersatz der Konstanten des mechanischen Systems durch entsprechende Grössen des elektrischen Systems.
Die entsprechende Ersatzschaltung ist in Fig. 8 dargestellt. In derselben bedeuten
EMI0003.0037
a <SEP> = <SEP> Geschwindigkeit <SEP> der <SEP> Nadel
<tb> <B>M</B>a <SEP> = <SEP> Masse <SEP> des <SEP> schwingenden
<tb> 8a <SEP> = <SEP> Steifheit <SEP> ( <SEP> Teils
<tb> Steifheit
<tb> Zn, <SEP> = <SEP> Impedanz <SEP> } <SEP> der <SEP> Nadelspitze
<tb> Vn <SEP> = <SEP> Geschwindigkeit
<tb> des <SEP> = <SEP> Impedanz <SEP> J <SEP> es <SEP> Ankers
<tb> r.n <SEP> = <SEP> Dämpfung Wenn die Vorrichtung zur Aufnahme dient, so ist .das Verhältnis wobei V2 und V,
die Geschwindigkeiten der Nadelspitzen bei Resonanz- und einer niedri geren Frequenz bezeichnen und col das 2acfache der Frequenz ist, bei welcher das Ansprechen geprüft wird.
Wird die Wieder gabeschaltung gemäss Fig. 8 betrachtet, so ergibt sich
EMI0003.0045
Dabei ist V" und Z"Pi die Geschwindigkeit und,die Impedanz der Nadelspitze bei einer
EMI0003.0052
Frequenz f, und V, und Z.1 sind die Anker geschwindigkeit und Impedanz bei .der Fre quenz f,.
Daraus ergibt sich folgendes:
EMI0004.0005
wobei V2 und V, bezw. die Ankergeschwin digkeiten bei der Resonanzfrequenz f2 und Frequenz f, ist. Die Indices, welche mit den Impedanzen und Geschwindigkeiten verwen det werden, beziehen sich jeweils auf die be sondere Frequenz. Wird die Gleichung er weitert, so ergibt sich:
EMI0004.0013
wobei<B>8.</B> die Steifheit der Nadelspitze und co, und )2 das 2nfache von f, und f2 ist.
Der Nenner .des ersten Teils der Glei chung kann geschrieben werden
EMI0004.0017
welcher bei der Resonanzfrequenz f z ,gleich ist. Die Gleichung wird dann,:
EMI0004.0020
Wenn dieses Ergebnis mit dem oben an gegebenen Aufzeichnerverhältnis verglichen wird, so ergibt sich, dass zwei Faktoren dazu beitragen, das Aufzeichnerverhältnis grösser zu machen.
Es ist einleuchtend, däss, auf Grund der Steifheit der Nadelspitze, in der Wiedergebergleichung die wirkliche reaktive Komponente kleiner ist, und dass die Gesamt impedanz durch das Verhältnis
EMI0004.0029
weiter ver ringert wird, weil, wie schon erwähnt, f2 in der Nähe des obern Endes des Frequenzberei ches liegt.
Als Resultat ergibt sich, dass eine viel grössere Dämpfung notwendig ist, um eine befriedigende Aufnahmecharakteristik zu er halten als dies, nötig ist, um ein gleichförmi ges Ansprechen als Wiedergabeapparat zu erreichen.
Immerhin hat die sich bewegende Masse eine grosse Dämpfungsfläche im Ver gleich mit vielen andern bekannten Vorrich tungen, infolge der grossen Oberfläche der Platte, so dass allgemein ein Dämpfungsmit- tel von ,geringerer Viskosität benutzt werden kann, als. dies bis jetzt der Fall war.
Ein Wiedergeber gemäss der Erfindung wird bei zweckmässiger Dämpfung für einen sehr weiten Frequenzbereich gleichförmig ansprechen. Der Hauptvorteil der vorliegen den Erfindung ist aber darin zu ersehen, dass die neue Einrichtung mit einem ausserge wöhnlich hohen Wirkungsgrad .arbeitet, ohne dass hierbei die Güte verringert wird.