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| Tonabnehmer für die Abtastung von Tonrillen |
| Die Neuerung bezieht sich auf Tonabnehmer für die Abtastung
von Tonrillen, |
| eine oder zwei |
| vorzugsweise für solche, bei denen/Tonspuren in einer Rille
aufgezeichnet |
| sind mit einem Abtastorgan, welches auf einen, zwei oder mehrere
Wandler |
einwirkt. Die Tonspur oder die beiden Tonspuren können beispielsweise als Seiten-und/oder
Tiefenschrift in die Tonrillen eingegraben sein oder jeweils auf eine der Seitenwände
der Tonrillen aufgezeichnet sein.
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Es sind Schneid-und Abtastvorrichtungen der eingangs genannten Art
bekannt, sie dienen zur monauralen oder stereofonischen Abtastung oder Aufzeichnung
von musikalischen Werken.
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Bei einem dieser bekannten Schneidsysteme ist zwischen dem Luftspalt
eines magnetischen Kreises ein mit einem Abtaststift versehener Teil magnetisch
leitenden Materials angeordnet. Die Polenden des Magnetkreises stehen im rechten
Winkel zueinander. Diese Anordnung ermöglicht es, daß bei Bewegung des genannten
beweglichen Teils in Richtung auf den einen Polschuh durch magnetische Flußänderung
im wesentlichen eine Spannung in der Induktionsspule auf diesem Polschuh induziert
wird, während in einer entsprechenden Induktionsspule auf dem anderen Polschuh keine
Spannung induziert wird. Es können also je nach Richtung der Auslenkung des Abtaststiftes
zwei getrennte Systeme erregt werden. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch
nicht näher ausgeführt, wie der im Luftspalt frei bewegliche. Teil im Gehäuse der
Schneiddose gelagert ist.
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Der vorliegenden Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Lagerung
des auf den oder die Wandler einwirkenden Abtastorgans so zu gestalten, daß eine
Bewegung der Abtastspitzen des Abtastorgans zumindest in zwei senkrecht aufeinanderstehenden
Richtungen möglich ist. Diese Lagerung soll dabei selbstverständlich äußerst einfach
sein und ein leichtes Auswechseln des Abtastorgans ermöglichen.
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Neuerungsgemäß ist das Abtastorgan lang gestreckt und im wesentlichen
symmetrisch zu seiner Längsachse, beispielsweise stabförmig ausgebildet und derart
um einen Punkt verschwenkbar gelagert, daß der am freien Ende des Abtastorgans angebrachte
Abtaststift beliebig gerichtete Bewegungen in einer senkrecht auf der Verbindungslinie
vom Lagerpunkt zur Abtastspitze stehenden Ebene ausführen kann. Das Abtastorgan
soll dabei möglichst von geringer Masse sein und ist deshalb vorzugsweise aus Leichtmetall
ausgebildet.
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In einer Weiterbildung des Neuerungsgedankens ist die Lagerung des
Abtastorgans nach Art einer kardanischen Aufhängung oder in Form eines elastischen
Lagers, beispielsweise eines Gummiringes, ausgeführt. Eine andere Ausführungsform
des Neuerungsgedankens besteht darin, daß das stabförmige Abtastorgan an seinem
hinteren Ende starr im Gehäuse eingespannt ist und der an die Einspannstelle anschließende
Teil elastisch ausgebildet ist, so daß die vorher erwähnte freie Bewegungsmöglichkeit
der Abtastspitze in einer Ebene senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Einspannstelle
und Abtaststift besteht. Besonders die zuletzt genannte Ausführungsmöglichkeit gestattet
ein leichtes Auswechseln des Abtastorgans. Begünstigt wird die Möglichkeit des Auswechselns
außerdem aber auch noch durch die stabförmige Ausbildung des Abtastorgans.
Eine
äußerst günstige Ausführungsform des Neuerungsgedankens besteht darin, daß zwei
elektromagnetische, elektrodynamische oder elektrostriktive Wandlerelemente vorgesehen
sind, welche in zwei Gruppen gleicher Anzahl aufgeteilt sind, wobei die Hauptorientierungsrichtung
der Wandlerelemente einer Gruppe senkrecht zu derjenigen der anderen Gruppe verläuft.
Unter Haupt-
| orientierungsrichtung ist dabei diejenige Richtung zu verstehen,
in der |
| t |
| eine vom Abtastorgan auf den Wandler einwirkende Kraft oder
Bewegung in |
| dem Wandler die größte Spannung hervorruft. Die Hauptorientierungsrich- |
tung ist also somit derjenigen Richtung gleichzusetzen, in welcher jeweils einer
der Wandler am empfindlichsten ist. Im übrigen wird im folgenden noch anhand einer
Figur näher auf die Hauptorientierungsrichtung der Wandlerelemente nach der Neuerung
eingegangen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Neuerungsgedankens kommt das
Abtastorgan derart auf zwei oder mehrere Wandler zur Einwirkung, daß die von dem
jeweiligen Wandlerelement angegebenen Spannungen den in seiner Hauptorientierungsrichtung
liegenden Komponenten der Bewegungsamplitude oder der Geschwindigkeit des Abtaststiftes
proportional sind.
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Die Übertragung der Auslenkung des Abtastorgans an die Wandler, vorzugweise
an die elektrostriktiven Wandler, kann über starre oder elastische Kupplungsteile
erfolgen. Es kann aber auch das Abtastorgan mit magnetisch leitenden oder magnetisierten
Teilen verbunden sein, von denen jeweils ein Teil in dem Luftspalt zwischen den
Polenden eines der Magnetkreise frei Beweglich angeordnet ist. Ferner läßt sich
das Abtastorgan selbst als Teil eines Magnetkreises ausbilden, wobei es ebenfalls
aus magnetisch leitendem oder permanent magnetisiertem Material bestehen muß und
im Luftspalt zwischen den Polenden der Magnetkreise beweglich ist. Bei dynamischen
Tonabnehmern
läßt sich das nach der Neuerung gelagerte Abtastorgan auch mit Induktionsspulen
verbinden, welche in einem Magnetfeld frei beweglich angeordnet sind.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Neuerungsgedankens
besteht darin, daß das Abtastorgan in dem Gehäuse starr oder elastisch gelagert
ist, und derartig ausgebildet ist, daß bevorzugte Abschnitte des Abtastorgans in
einer Richtung ein geringes, in einer Richtung senkrecht dazu indessen ein erheblich
größeres Widerstandsmoment aufweisen, wobei an den derartig ausgeführten Abschnitten
elektrostriktive Wandlerelemente angebracht, beispielsweise angeklebt sind. Diese
Ausführungsform des Neuerungsgedankens ermöglicht die Herstellung äußerst einfacher
Stereotonabnehmer.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das stabförmige Abtastorgan zu
seinem mit dem Abtaststift, beispielsweise mit einem Saphir oder Diamenten, versehenen
Ende hin sich verjüngt, vorzugsweise etwa nach dem Gesetz gleichen Widerstandsmomentes
und wenn außerdem das verjüngte Ende derartig abgebogen ist, daß die Spitze des
Abtaststiftes auf der Symmetrieachse des stabförmigen Abtastorgans steht. Eine solche
Ausbildung des Abtastorgans in Verbindung mit der punktförmigen Lagerung, wobei
der Lagerpunkt möglichst in der Symmetrieachse des Abtastorgans liegen muß, vermeidet
jegliches Verkanten des Abtaststifts. Es können nämlich keine Drehmomente, sondern
lediglich Biegemomente durch das Abtastorgan übertragen werden. Diese Eigenschaft
wirkt sich ganz besonders günstig auf die Wiedergabequalität eines nach der Neuerung
ausgebildeten Tonabnehmers aus. Die Neuerung wird im folgenden durch einige Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen erläutert :
Fig. 1 bis 3 zeigen einen Tonabnehmer
für die Abtastung von Stereoschallschrift mit zwei als Bieger ausgebildeten elektrostriktiven
Wandlerelementen.
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In Fig. 4 ist der Begriff Hauptorientierungsrichtung näher definiert.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Neuerungsgedankens, bei dem
elektrostriktive Wandler unmittelbar auf dem Abtastorgan angebracht sind.
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Die Fig. 6 und 7 stellen einen Stereotonabnehmer dar, bei dem ein
Abtastorgan auf mehrere Longitudinalschwinger einwirkt.
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Die Fig. 8-und 9 stellen eine weitere Ausführungsform des Neuerungsgedankens
mit Longitudinalschwingern dar.
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In der Fig. 1 sind in dem Gehäuse 1 zwei als Bieger ausgeführte elektrostriktive
Wandlerelemente 2 und 3 in elastische Lagerteile 4 einseitig eingespannt.
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Die Wandlerelemente können aus Seignette-Salz oder auch aus Bariumtitanat
oder aus einem anderen piezoelektrischen Material ausgeführt sein. Sie haben die
Form einer länglichen Platte. Über das freie Ende dieser Wandlerelemente 2 und 3
ist ein Kuppelstück 5 geschoben. Dieses ist in Fig. 3 näher dargestellt. Es weist
zwei im rechten Winkel zueinander verlaufende längliche Ausnehmungen 6 und 7 auf,
in welche die freien Enden der Wendlerelemente 2 und 3 hineingesteckt werden. Die
erwähnten Ausnehmungen verlaufen außerdem unter 450 zur Horizontalen. Neben den
erwähnten Ausnehmungen ist in dem Kuppelteil 5 eine Bohrung vorgesehen, in deren
Zentrum sich die Quersymmetrieachsen 6'und 7'beider Ausnehmungen 6 und 7 schneiden.
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Das Abtastorgan 9 geht durch diese Bohrung 8 sowie durch das Mittelloch
des Gummiringes 10 seiner elastischen Lagerung hindurch. Das Abtastorgan 9 ist in
der Fig. 2 näher dargestellt. Es ist zum Zwecke des Einsteckens in
den
Kuppelteil 5 und in seine Lagerung 10 am hinteren Ende von gleicher Dicke, und die
hintere Stirnfläche 11 ist außerdem rund ausgeführt. Etwa auf 1/3 Länge beginnt
das Abtastorgan sich zu verjüngen und läuft in ein leicht abgebogenes, den Abtaststift
12 tragendes Ende aus. Dieses Tragende 13 ist derartig abgebogen, daß die Spitze
des Abtaststiftes 12 die Symmetrieachse 14 des Abtastorgans 9 gerade berührt.
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Das Abtastorgan ist mit seiner Stirnfläche 11 durch den Gummiring
10 hindurchgesteckt und ragt in eine Kammer 15 hinein, welche zwecks mechanischer
Dämpfung des Abtastorgans vorzugsweise mit einer Selikonpaste angefüllt ist. Zwecks
Ankupplung des Abtastorgans an den Kuppelteil 5 kann in der Bohrung 8 eine elastische
Buchse vorgesehen sein. Die Ankupplung kann auch, wie im gezeigten Beispiel, starr
erfolgen. Eine besonders einfache Ausführungsmöglichkeit des Kuppelteiles 5 besteht
darin, daß die Bohrung 8 durch eine nach unten sich öffnende Kerbe ersetzt wird.
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Die unteren Enden der Wandlerelemente 2 und 3 können starr oder über
elastische Lagerteile mit dem Kuppelteil 5 verbunden sein. Die Wandlerelemente sind
außerdem entweder in einer der Lagerungen 4 oder in einer Lagerung am Kupplungsteil
5 derart gehaltert, daß die freien Enden der Wandler 2,3 den am Ankopplungspunkt
beim Abtasten der Rille auftretenden Bewegungen des Abtastorgans frei folgen können.
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Die Wirkungsweise dieses nach der Neuerung ausgebildeten Tonabnehmers
für Stereofonie ist folgende : Bei Auslenkung des Abtaststiftes 12 in eine Hauptorientierungsrichtung
nach links oben, also in Richtung der Querachse 7', wird der Wandler 2 verbogen
und gibt eine Spannung ab. Der andere Wandler 3 hingegen wird
lediglich
in derselben Richtung hochkant nur geringfügig deformiert bzw. gibt hierbei keine
Spannung ab. Bei einer Bewegung des Abtaststiftes 12
| im wesentlichen in Richtung der Querachse 6'vertauscht sich
die Rolle |
der beiden Wandler. Der Wandler 3 wird verbogen und gibt eine Spannung ab und der
Wandler 2 wird lediglich in der Richtung seiner geringsten Empfindlichkeit beansprucht.
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In Fig. 4 wird anhand eines piezoelektrischen Wandlers der Begriff
Hauptorientierungsrichtung eingehend definiert. Der Wandler 17 ist einseitig im
Gehäuse eingespannt. An seinem freien Ende wirkt in einer Ebene, welche durch den
Doppelpfeil 18 dargestellt ist, die Wechselkraft P. Die durch diese Wechselkraft
hervorgerufene Spannung ist in dem Diagramm Fig. 4'auf dem Querschnitt des Wandlerelementes
17 in vertikaler Richtung aufgetragen. Bei genau senkrechter Richtung der Wechselkraft
P wird in dem Wandlerelement 17 die größte Spannung erzeugt. Bei allen anderen Kraftrichtungen
gibt der Wandler eine geringe Spannung ab. Die hierbei jeweils abgegebene Spannung
ist durch Pfeile in Richtung der jeweiligen Kraft dargestellt. Mit Hauptorientierungsrichtung
ist nun diejenige Richtung gemeint, bei der eine Kraft die größte Spannung in einem
Wandler hervorruft. Es ist also die Richtung, in welcher der Wandler seine größte
Empfindlichkeit aufweist und in diesem Falle verläuft, wie aus Fig. 4'zu ersehen
ist, die Hauptorientierungsrichtung senkrecht zur längsten Seite des Querschnittes
des Wandlerelementes 17.
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In Fig. 5 ist ein Tonabnehmer für Stereofonie gezeigt, bei dem das
Abtastorgan an seinem hinteren Ende elastisch in gehäusefesten Lagerteilen 4 gehaltert
ist. Er ist an zwei Stellen abgeplattet. Die abgeplatteten Abschnitte 19 und 2o
stehen senkrecht aufeinander. Sie sind beiseitig mit einem elektrostriktiven Wandlerelement
21 beklebt. An den Stellen
seiner Abplattung weist das Abtastorgan,
senkrecht auf die Flächen der aufgeklebten Wandler gesehen, ein äußerst geringes
Widerstandsmoment auf.
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Dadurch wird an dieser Stelle bei Auslenkung des Abtaststiftes 12
des Abtastorgans 9 eine Striktion der aufgeklebten Wandlerelemente bewirkt. Beispielsweise
bei vertikaler Auslenkung des Abtaststiftes durch Tiefenschrift verbiegt sich das
Abtastorgan 9 vornehmlich an seiner hinteren Abplattung 19, wodurch nur in diesen
Wandlerelementen 21 eine Spannung erzeugt wird. Bei seitlicher Auslenkung des Abtaststiftes
12 hingegen verbiegt sich das Abtastorgan an seiner vorderen Abplattung 2o, so daß
ausschließlich an diesen Wandlerelementen eine Spannung erzeugt wird. Neben der
einfachen Ausbildung eines derartigen Tonabnehmers kann eine hohe Übersprechdämpfung
erzielt werden.
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In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres stereofonisches Tonabnehmersystem
dargestellt, welches an Stelle von Biegeschwingern mit Longitudinalschwingern 22
ausgerüstet ist. Diese Longitudinalschwinger 22 bis 25 sind zu je zwei Gruppen in
je einer einsteckbaren Hülse 26 und 27 elastisch gelagert.
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Sie sind dabei derart in einem elastischen Halteteil 28 angebracht,
daß sie in einer Längsrichtung kaum nachgeben, jedoch seitlich verschwenkt werden
können. Die Hülsen 26,27 sind in das Gehäuse 1 des Tonabnehmersystems derartig eingesteckt,
daß die freien Enden des Longitudinalschwingers 22 bis 25 in die elastischen Lagerbuchsen
29 und 3o hineingepreßt werden.
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Die Longitudinalschwinger sind also in einer wirksamen Stellung vorgespannt.
In jeder Hülse sind je zwei Longitudinalschwinger angeordnet.
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Das Abtastorgan ist wie bei dem vorigen Beispiel ausgebildet und in
den elastischen Lagerteilen 29 und 3o auswechselbar gelagert. Es ist derartig gelagert,
daß es um einen auf seiner Symmetrieachse liegenden gedachten
Lagerpunkt
31 verschwenkt werden kann. Zu beiden Seiten dieses Lagerpunktes 31 ist je ein Longitudinalschwinger
23 der Hülse 26 und je ein Longitudinalschwinger 24 und 25 der Hülse 27 angeordnet.
Der Abstand der Schwinger auf dem Lagerpunkt ist annähernd gleich groß. Die Hülsen
26 und 27 sind derartig in das Gehäuse 1 des Tonabnehmers eingesteckt, daß die Hauptorientierungsrichtung
beider Wandlergruppen senkrecht aufeinander stehen, jedoch in diesem Falle unter
450 die Horizontale bzw. Ebene des Tonträgers schneiden. Bei Auslenkung des Abtaststiftes
12 des Abtastorgans 9 in Längsrichtung der Hülse 26 (Fig. 6) wird die Druckspannung
in dem vorderen Longitudinalschwinger 22 erhöht, während der hintere Longitudinalschwinger
23 entlastet wird. Beide Schwinger ergeben eine Spannung. Diese wird von BeT lägen
32 abgenommen, die auf die Longitudinalschwinger aufgebracht sind.
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Die beiden Schwinger der Hülse 27 werden von dieser Bewegung des Abtastorgans
lediglich in der Weise beeinflußt, daß sie um die elastische Lagerung 28 eine seitliche
Schwenkung vollführen, wobei sie keine Spannung abgeben. Wenn sich das Abtastorgan
in Längsrichtung der Hülse 27 bewegt, so ist die Wirkungsweise der Wandler sinngemäß
umgekehrt.
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In den Fig. 8 und 9 ist ebenfalls ein mit Longitudinalschwingern bestückter
Tonabnehmer für stereofonische Abtastung nach der Neuerung dargestellt. Dabei zeigt
Fig. 9 einen Längsschnitt, welcher unter 450 zur Horizontalen durch den Tonabnehmer
geführt ist. Das Abtastorgan 9 ist wiederum in elastische Lagerteile 29,30 leicht
auswechselbar um einen Punkt verschwenkbar gelagert. Symmetrisch zur Symmetrieachse
sind jeweils zwei Gruppen von
| vier Longitudinalschwingern 32a, 33a, 34a, 35a und 32b, 33b,
34b, 35b ange- |
ordnet. Je zwei Schwinger in der Gruppe stehen sich dabei stets genau gegenüber.
Während eine Gruppe mit den Schwingern 32a, 33a, 34a, 35a auf der einen Seite des
Lagerpunktes des Abtastorgans angeordnet ist, befindet sich
die
Gruppe mit den Longitudinalschwingern 32b, 33b, 34b, 35b auf der anderen Seite des
Lagerpunktes 31. Jeweils zwei Schwinger einer Gruppe, und zwar die gegenüberliegenden
weisen die gleiche Hauptorientierungsrichtung auf. Die Schwinger sind einerseits
am Gehäuse 1 des Tonabnehmers abgestützt und andererseits gegen die elastischen
Lagerteile 29 und 3o des Abtastorgans 9 gepreßt. Bei Auslenkung des Abtaststiftes
werden jeweils zwei der Wandlerelemente stärker belastet, während zwei entlastet
werden, wobei sie eine der Belastung bzw. Entlastung proportionale Spannung abgeben.
Bei denjenigen Longitudinalschwingern, welche parallel zur Auslenkungsrichtung des
Abtastorgans liegen, ergibt sich keine Spannung. Da die zur Abnahme der elektrischen
Spannung notwendigen Beläge 32 auf den beanspruchten Flächen aufgebracht sind, spricht
man in diesem Falle von dem sogenannten 1-1 Effekt. Bei dem zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiel dagegen, waren die Beläge parallel zur Druckrichtung auf den
Longitudinalschwingern aufgebracht.
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In diesem Falle spricht man von dem sogenannten 1-2 Effekt.
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Bei den zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Anzahl
der Longitudinalschwingerpariiert werden, es genügt beispielsweise bei den Tonabnehmern
nach Fig. 6 und 7, daß lediglich die Schwinger 22 und 24, d. h., die jeweils vorderen
in den beiden Hülsen 26 und 27 vorhanden sind. Bei dem Ausführungsbeispiel des Neuerungsgedankens
nach Fig. 8 und 9 genügte es schon zur stereofonen Wiedergabe, wenn lediglich zwei
Longitudinalschwinger verschiedener Hauptorientierungsrichtung der vorderen Gruppe
33 vorgesehen sind. Bei monauraler Wiedergabe ist jeweils nur ein Wandlerelement
vorgesehen.
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Die Neuerung ist nicht auf die angeführten Beispiele beschränkt. Die
beschriebenen Anordnungen können selbstverständlich auch zur Abtastung reiner Seitenschrift
oder reiner Tiefenschrift verwendet werden. Hierbei sind die Hauptorientierungsrichtungen
der Wandlerelemente vertikal bzw. horizontal anzuordnen.