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Tonabnehmer mit mindestens zwei piezoelektrischen Elementen verschiedener
Erregungsart Die Erfindung betrifft einen Tonabnehmer mit mindestens zwei piezoelektrischen
Elementen verschiedener Erregungsart zur gleichzeitigen Abtastung von zwei Schallaufzeichnungen
aus einer Schallrille der Schallplatte, beispielsweise einer Seitenschrift und einer
Tiefenschrift. Ein solcher Tonabnehmer ist zur Abtastung von stereophonisch aufgezeichneten
SchallschwiiZgungen mit zwei Kanälen geeignet.
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Bei der Abtastung so geschnittener Schallplatten ist es erforderlich,
daß die der Abtastnadel durch den Abspielvorgang mitgeteilten mechanischen Schwingungen
in zwei Komponenten zerlegt werden und daß jede Schwingungskomponente für sich ein
piezoelektrisches Element erregt. Beispielsweise wird die der Tiefenschrift entsprechende
Komponente der resultierenden Schwingung derAbtastnadel nur auf ein piezoelektrisches
Element horizontal zur Schallplattenebene, die der Seitenschrift entsprechendeKomponente
nur auf ein vertikal zur Schallplattenebene liegendes Element übertragen. In einem
solchen Tonabnehmer ist für eine Entkopplung beider Wandler Sorge zu tragen, damit
die vertikale Komponente der Schwingungen der Abtastnadel nur das eine piezoelektrische
Element, die horizontale Komponente jedoch nur das andere Element erregt.
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Es sind bereits piezoelektrische Tonabnehmer zur gleichzeitigen Abtastung
von zwei Schallaufzeichnungen aus einer Schallrille bekanntgeworden. Dabei sind
zwei piezoelektrische Elemente gleicher Erregungsart, beispielsweise zwei Torsionsbieger
oder zwei Biegeschwinger, über elastische Kopplungsglieder mit einer gemeinsamen
Abtastnadel verbunden. Diese lLopplun:gsglieder sind in ihrer Lage so angeordnet
oder in ihrenAbmessungen so geformt, daß ihre Nachgiebigkeit in der einen Richtung
sehr viel größer ist als in einer Richtung senkrecht dazu. Als solche Kopplungsglieder
kommen unter anderem Blattfedern in Betracht, deren Flächen senkrecht aufeinanderstehen,
und auch Kombinationen von Blattfedern mit Kunststoffgliedern. Es ist auch bekannt,
die beiden piezoelektrischen Elemente des Tonabnehmers durch ein einziges aus einem
elastischen Kunststoff gespritztes Formteil mit der Abtastnadel zu verbinden, das
durch seine Formgebung die Bedingung richtungsabhängiger Nachgiebigkeit erfüllt.
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Allen diesen bekannten Ausführungsfortnen piezoelektrischer Tonabnehmer
zur gleichzeitigen Abtastung von zwei Schallaufzeichnungen und insbesondere den
Vorschlägen zur Gestaltung der Kopplungsglieder haftet der Nachteil an, daß die
Kopplungsglieder zwischen den Elementen und der Abtastnadel sowohl koppelnde als
auch entkoppelnde Funktionen ausüben sollen, wodurch sich eine Rückwirkung der einen
Schwingungskomponente auf die andere kaum vermeiden läßt. Ferner haben die Kopplungsglieder
einen Einfiuß auf den Frequenzgang und die Größe der Rückstellkraft, so daß die
praktische Verwendbarkeit der bekannten konstruktiven Vorschläge weitgehend eingeengt
wird. Es hat sich zudem erwiesen, daß die bekanntgewordenen Tonabnehmer mit zwei
piezoelektrischen Elementen gleicher r.rregungsart einer überaus genauen Ausrichtung
dieser Elemente gegenüber den Arbeitsrichtungen der zugeordneten Schallaufzeichnungen
bedürfen, wenn die aus dem Zusammenwirken beider Tonspuren resultierenden Schwingungen
der Abtastnadel nach ihren Ursprungskomponenten getrennt auf die zugeordneten Elemente
übertragen werden sollen. Das bedingt meist einen vergrößerten Raumbedarf für den
Aufbau des Tonabnehmers, der im Hinblick auf die Austauschbarkeit mit monauralen
Systemen und mit Rücksicht auf die Abmessungen der üblichen Tonarmköpfe unerwünscht
ist. Die erforderliche größere Präzision im Aufbau solcher Tonabnehmer erschwert
auch ihre serienmäßige Fertigung und führt zu einer erheblichen Vergrößerung der
Fertigungskosten.
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In der Beschreibungseinleitung einer einen Tonabnehmer für Zweikomponentenschrift
mit einem vierpoligen Magnetsystem unter Schutz stellenden Patentschrift ist erwähnt,
daß man auch zwei Kristalle mit einem Ende aneinanderstoßen lassen kann, wobei sie
zueinander eine solche Lage haben und insgesamt derartig gehaltert sind, daß die
Biegungsbeanspruchung des einen Kristalls von der einen Tonspur aus und die Biegungsbeanspruchung
des anderen Kristalls von der anderen Tonspur aus erfolgt. Genauere Angaben, wie
ein
solcher Tonabnehmer konstruktiv auszubilden ist, enthält diese Patentschrift jedoch
nicht.
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Es sind weiterhin Kristallelemente aus zwei achsenverschiedenen Kristallplatten
bereits seit längerer Zeit vorgeschlagen worden. Der Nachteil einer derartigen Anordnung
liegt darin, daß für diese kombinierten Elemente pro Systemeinheit nur die halbe
Kapazität zur Verfügung steht. Dazu kommt noch, daß Einzelplatten dieser bekannten
Ausführung piezoelektrisch nicht erregbar sind. Sie geben nur als verklebtes Element
bei entsprechender Auslenkung eine Spannung ab. Die abgegebene Spannung ist jedoch
kapazitätsabhängig, besonders bei den tieferen Frequenzen. In der Schwingungstechnik
wurden daher die achsverschiedenen Kristallelemente sehr bald verlassen.
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Die Erfindung hat das Ziel, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.
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Die Erfindung besteht darin, daß ein Torsionsschwinger und ein oder
zwei Biegeschwinger über getrennte elastische Kopplungsglieder mit dein die Abtastnadel
tragenden N adellialter verbunden sind.
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Auf diese Weise gelingt es, die Entkopplung der horizontalen Schwingungskomponente
der Abtastnadel von ihrer vertikalen Komponente zu verbessern und diese Komponenten
gesondert auf jeweils nur eines der piezoelektrischen Elemente ohne Rückwirkung
zu übertragen. Gleichzeitig werden die Kopplungsglieder einer entkoppelnden Funktion
enthoben.
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In den Fig. 1 bis 5 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, an Hand deren die Erfindung näher erläutert wird. Es zeigt Fiel eine
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels, Fig. 2 eine Vorderansicht nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht nach Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt durch die piezoelektrischen
Elemente nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig.5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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In einem Gehäuse ist in bekannter Weise ein Torsionsschwinger 1 senkrecht
zur Schallplattenebene ang , ordnet. Er wird in Höhe seiner Längsachse von
e t> einem mit einem Längsschnitt 12 versehenen Biegeschwinger 2 derart umschlossen,
daß die Oberflächen beider piezoelektrischen Elemente senkrecht aufeinander stehen.
Bei einem Blick auf die Stirnflächen der Elemente entsteht das Bild eines Kreuzes,
dessen Arme die piezoelektrischen Elemente bilden und durch dessen Mittelpunkt die
Längsachse des Torsionsschwingers hindurchgeht. Beide Elemente sind unter Beifügung
von elastischen Unterlagen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, zwischen
den Gehäuseschalen 3 eingespannt.
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Ein Kopplungsstück 4 aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise
Polyviri}-lchlorid, Gummi oder ähnlichem Material, verbindet den Torsionsschwinger
1 mit einem Nadelhalter 5. Es besitzt einen Längsschlitz 12, mittels dessen es auf
den Torsionsschwinger aufgeschoben ist, und trägt in Höhe der Mittellinie des Torsionsschwingers
zwei Ansätze, die sich an den Gehäuseschalen 3 abstützen.
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Die beiden Schenkel 10, 11 des Biegeschwingers 2 sind durch eine Brücke
6 aus leichtem Werkstoff, z. B. Polyvinylchlorid, Aluminium oder Titan, miteinander
verbunden. In der Brücke 6 sind Durchbrüche für den Durchtritt der Ansätze des Kopplungsstückes
4 vorgesehen. Dadurch wird gleichzeitig auch die Masse der Brücke 6 verkleinert.
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Das elastische Kopplungsorgan 8, das den Biegeschwinger 2 über die
Brücke 6 und den an ihr befestigten zylindrischen Zapfen mit dem Nadelhalter 5 verbindet,
besitzt eine Bohrung, die den zylindrischen Zapfen 7 aufnimmt, so daß ein Drehgelenk
entsteht. Beide Kopplungsteile haben annähernd gleichen Querschnitt. Die Nachgiebigkeit
des Kopplungsorgans 8 darf nicht größer sein als die des Kopplungsstückes 4. Sie
ist vorteilhaft um einen geringen Wert kleiner, d. h. das Kopplungsorgan 8 besitzt
eine etwas größere Härte. Im Ruhezustand liegen die Kopplungsglieder zueinander
parallel.
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Beim Abspielvorgang wird die Abtastnadel9 in eine aus Seitenschrift
und Tiefenschrift resultierende Schwingung versetzt, die sie über den am Gehäuse
leicht drehbar befestigten Nadelhalter 5 und das Kopplungsstück 4 einerseits sowie
das Kopplungsorgan 8 andererseits den piezoelektrischen Elementen 1 und 2 mitteilt.
Für den Torsionsschwinger 1 kann nur die horizontale Komponente der der Abtastnadel
aufgezwungenen Schwingung wirksam werden. Sie verursacht eine Tordierung des Elementes
und erzeugt an dessen Elektroden eine Wechselspannung. Die vertikale Komponente
wird durch die Nachgiebigkeit des elastischenKopplungsstückes4 aufgefangen und bleibt,
da sie keine Biegespannungen im Torsionsschwinger 1 hervorrufen kann, ohne Einfluß
auf die Spannungsabgabe des Elementes. Das Kopplungsorgan 8 dagegen, das auf den
zylindrischen Zapfen 7 der Brücke 6 des Biegeschwingers 2 aufgeschoben ist und sich
um diesen Zapfen drehen kann, vermag den horizontalen Schwingungen des Nadelhalters
5 zu folgen, ohne daß im Biegeschwinger 2 mechanische Biegespannungen entstehen
und an seinen Elektroden eine elektrische Spannung erzeugt wird. Somit wirkt auf
den Biegeschwinger 2 nur die vertikale Komponente der Schwingung der Abtastnadel.
Sie allein versetzt den Biegeschwinger 2 in Biegeschwingungen und verursacht eine
entsprechende Wechselspannung an seinen Elektroden.
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Wie aus der Beschreibung des Schwingungsvorganges zu ersehen ist,
findet bei Zuordnung von zwei piezoelektrischen Elementen ungleicher Erregungsart
allein durch ihre konstruktive Anordnung eine Entkopplung statt, so daß bei der
Auswahl ,der Werkstoffe für die Kopplungsglieder und bei ihrer Formgebung keine
Rücksicht mehr auf den Entkopplungsvorgang genommen werden muß. Die Wahl der Werkstoffe
für die elastischen Kopplungsglieder sowie die Bestimmung ihrer Abmessungen erfolgt
lediglich nach den Gesichtspunkten, -die für den Frequenzgang, für die Rückstellkraft
und für das gegebenenfalls gewünschte: Verhältnis zwischen den Ausgangsspannungen
der beiden piezoelektrischen Elemente maßgebend sind. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen
kombinierten Tonabnehmers ist durch -die raumsparende kreuzförmige Anordnung der
piezoelektrischen Elemente gegeben. Die Abmessungen -des Tonabnehmergehäuses können
in Grenzen gehalten werden, die den bei Tonarmen üblichen Aufnahmeköpfen entsprechen.
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An Stelle eines mit einem Längsschnitt versehenen Biegeschwingers
können auch zwei parallel geschaltete Biegeschwinger gleicher Polarität Verwendung
finden.
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In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Tonabnehmers dargestellt. Es handelt sich um ein Doppelsystem, das zwei Nadelhalter
und zwei Abtastnadeln besitzt, .die wahlweise durch eine Drehung um 180° um dieLängsachse
des Systems in Abspielstellung gebracht werden können. Die Bezugszeichen entsprechen
denen der Fig. 1 bis 4. Die am Nadelhalter 5' befestigte zweite Abtastnadel 9' ist
über das Kopplungsstück 4' und das Kopplungsorgan
8' mit den piezoelektrischen
Elementen verbunden.