DE2024876A1 - Tonabnehmersystem - Google Patents

Description

2024876 Dipl.-lng. H. Sauenland'· Dr.-lng. R. König

Patentanwälte ■ 4odd Düsseldorf · Cecilianallee 7B · Telefon 43S73S .

Unsere Akte: 25 838 21..Mal 1970

TT / C! η Vi

Kabushiki Kaisha Mitachi Onkyo Seisakusho, No₀ 329-4, Kisegawa Ohoka, Numazu-shi, Shizuoka-ken, Japan

"Tonabnehmersystem" |

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Tonabnehmer und insbesondere auf ein Tonabnehmersystem für die zur Zeit üblichen Stereoschallplatten, bei denen die beiden Tonspuren jeweils auf eine Seitenwand der Tonrillen aufgebracht sind, so daß die Modulationsrichtungen der beiden Tonspuren aufeinander senkrecht stehen, wie dies dem üblichen entspricht.

Vielerlei Tonabnehmersysteme zum Abspielen dieser Schallplatten sind entwickelt worden, aber sie alle besitzen größere oder kleinere Nachteile. Die dieser Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Tonabnehmersy- " stern zu schaffen, daß diese Nachteile weitgehend beseitigt.

Mit Hilfe einer Ausführungsform der Erfindung, die später beschrieben werden wird, ist es möglich, den Resonanzpunkt oberhalb des Tonfrequenzbereiches zu halten, indem die Schwingungsmasse der Nadelanordnung verringert wird. Eine Abnahme dieser Masse verringert erheblich die Verzerrung, da die Verzerrung während des Abspielens der Schallplatte in deren Rillen absorbiert wird.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung, die sich auf

109846/10 52

die Nadelanordnung bezieht, ist es möglich, einen optimalen Spurwinkel zu erhalten, indem der Nadeilagerpunkt dicht über der Plattenoberfläche angebracht wird, ohne die Nadel in einen Halter einzusetzen,. Dieses und die Anordnung eines Vibrators außerhalb eines Polschuhs ermöglicht eine Vereinfachung der Anordnung und ihrer Wartung. Durch den Gebrauch einer Kompensationsplatte für die vertikale Auslenkrichtung wird es zudem möglich, einen Rauschabstand je Kanal von 25 dB und mehr -zu erhalten.

Die Aufgabe, getrennte Ausgangsspannungen zu erhalten, wird ausreichend durch die Anordnung einer Spule in der Nähe des Vibrators erfüllt. Die Erfindung ist aber dadurch gekennzeichnet, daß vier Spulen verwendet werden und die gegenseitigen Spulen eines jeden Kanals Differentialwindungen haben und so gestaltet sind, daß eine magnetische Induktion durch äußere Magnetfelder -verhindert wird. Die speziell vorgesehene Spule dient zum Vergrößern der Ausgangs spannung, und die vorliegende, erfindungsgemäße Spule unterscheidet sich in erheblichem Maße von der üblichen Spule mit variabler Reluktanz im Hinblick auf diesen Punkt, Bei den üblichen elektromagnetischen Systemen, bei denen vier Spulen verwendet werden, sind die Spulen jedes Kanals kreuzweise durch ein Joch verbunden, wodurch ein Übersprechen, wenn es nicht genügend gedämpft wird, verursacht wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch nicht notwendig, jede Spule zu kreuzen, so daß eine Verringerung des ÜberSprechens erzielt wird. Es ist überflüssig zu erläutern, daß die Kreuzung des Jochs in praktischer Hinsicht kein Problem aufwirft*

Die Erfindung sei anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert» Fig. i bis β beziehen sich auf ein erstes und Fig. 9 bis 16 auf ein zweites Beispiel. Es zeigen

109846/1052

Fig, 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung, . ■ .

Fig„ 2 einen vertikalen Schnitt durch das erfindungsgemäße Tonabnehmersystem,

Fig, 3 eine Aufsicht auf die Nadelhalterung, Fig. 4 eine Frontansicht· der Vorrichtung nach Fig. 3» Fig, 5 eine Rückansicht der Vorrichtung von Fig. 3,

Fig, 6 eine Aufsicht auf die Unterseite des Tonabnehmer-· I systems,

Fig, 7 eine Frontansicht des Systems nach Fig, 6, Fig, 8 eine Seitenansicht des Tonabnehmersystems,

Fig. 9 eine Prinzipdarstellung der weiteren Ausführungsform,

Fig.10 einen senkrechten Schnitt durch ein System nach Fig. 9,

Fig.11 eine Aufsicht auf eine Nadelhalterung, Fig, 12 eine Frontansicht der Vorrichtung nach Fig«, 11, Fig.13 eine Rückansicht der Vorrichtung nach Fig. 11, Fig,14 eine Ansicht des Tonabnehmersystems von unten, Fig,15 eine Frontansicht der Vorrichtung nach Fig_e 14 und Fig,16 eine Seitenansicht des Tonabnehmersystems,

Ein in den Zeichnungen dargestellter Tonabnehmer hat ein Gehäuse 18 aus Kunststoff. Eine Abschlußplatte 25, die mit Kontaktstiften 19 versehen ist, ist an einem Ende des Ge-

109846/1052

häuses 18 befestigt. Ein Nadelgehäuse 23, das von dem Gehäuse 18 lösbar ist, ist an das andere Ende des Gehäuses 18 angeschlossen. Ein elektromagnetischer Kreis ist in dem Gehäuse 23 enthalten und im Falle eines Stereosystems endet dieser Kreis an den Kontaktstiften 26 und 27. Jeder Kreis besitzt ein Spulenpaar 22, und die paarweisen Spulenhalter 5 und 6 sind jeweils mit Polschuhen 1 und 3 ausgestattet, die einander gegenüberliegen und an ihren oberen Enden abgewinkelt sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, schneiden sich die gedachten Verlängerungen der abgewinkelten Polschuhe unter einem Winkel von 90°.

Zwei Sätze dieser magnetischen Kreise finden sich in den Gehäusen 22 und 21, die aus J& -Material bestehen und innerhalb des Tonabnehmergehäuses 18 befestigt sind und teilweise aus diesem herausragen. Die Spulen werden durch die Verbindungsdrähte 28 mit den Kontaktstiften 19 verbunden, die durch Löten· in der Rückplatte 25 befestigt sind«, Eine Abdeckplatte 29 verschließt die offene Seite des Gehäuses 18 und wird dort mit einem Klebemittel befestigt. Wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist, hat die Nadelhalterung 23 eine Nut oder Rille 30, die dem Vorsprung 31 des Gehäuses 18 angepaßt ist, um die Nadel im richtigen Winkel herauszuführen. Die Nadel ist auf einem Nadelträger befestigt, der aus einer langgezogenen, extrem leichten aber festen Aluminiumröhre 13 besteht, die mit einer Röhre 12 verbunden ist, welche einen Vibrator bildet und aus Weicheisen hergestellt ist und durch einen passenden, elastischen Körper 15, der aus einem gummiähnlichen Material besteht, abgestützt wird.

Ein Dauermagnet 11 ist fest in dem Gehäuse 18 unter dem Rohr 12 (im weiteren Vibrator genannt) derartig angeordnet, daß der Dauermagnet 11 gerade bis unter das Rohr 12 reicht, das den Vibrator bildet, wenn die Nadelhalterung 23 auf den Absatz des Gehäuses 18 aufgesetzt ist, wodurch

109846/1052

der Vibrator 12 magnetisiert wird. Bei dieser Anordnung kann sich die Nadel 14 frei in einer gewünschten Ebene bewegen, namentlich im richtigen Winkel zur Rillenrichtung, Eine Rille 32 des Nadelgehäuses 23 dient zur Aufnahme des Dämpfergummis 15, wobei dieser durch ein DämpferZwischenteil 24 genau in seiner Lage festgelegt ist. Eine Rille 33 des Nadelgehäuses 23 stellt die Austrittsöffnung der Teile 1 und 3 dar. Die Rillen 34 des Nadelgehäuses 23 dienen zur Festlegung einer Metallplatte 17. Diese Metallplatte 17 bestimmt die Bewegung des Schwingers 12, wobei an ihr ein Zugdraht 16 zur Bestimmung der Ausgangslage der, | Schwingung befestigt ist.

Das Nadelgehäuse 23 wird in Richtung des Pfeiles F in Fig. 2 bewegt, bis es auf dem Absatz 31 des Gehäuses 18 gerade aufsitzt. Die Nuten 35 (Fig_e 6 und Fig„ 8) dienen dazu, das Tonabnehmergehäuse an den Tonarm mit Schrauben zu befestigen.

Die Funktion der Vorrichtung soll anhand von Fig. 1 erklärt werden.

Die durch eine Platte erzeugte Bewegung der Nadel 14 wird über den Nadelträger 13 auf den Vibrator 12 weitergelei- " tet. Diese Bewegung des Vibrators 12, der extrem nahe im gleichen Abstand zu den Oberflächen der Pole 1 und 3 angeordnet ist, verursacht eine Veränderung des magnetischen Flusses in den Polen als Ergebnis einer Modulation in den Rillenflanken der Platte,

Wenn eine Platte abgespielt wird, deren Rillen Flankenwinkel von 45° besitzen, und die Nadelspitze der Rilleninnenseite folgt, nähert sich der Vibrator 12 der Oberfläche ■ des Poles 3 oder entfernt sich von ihr und es wird eine Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dieser Modulation in einer auf diesen Polschuh 3 aufgewickelten Spule erzeugt.

109846/1052

In diesem Augenblick bildet der Vibrator 12 mit der Oberfläche des Polschuhs 3 einen Winkel von 90°, wie vorher schon erwähnt, so daß der Vibrator 12 nur eine bezüglich dieser Oberfläche senkrechte Bewegung ausführt und damit immer denselben Abstand von dem Polschuh 1 hat. Deshalb wird dort eine Veränderung des magnetischen Flusses nicht .verursacht und damit auch keine Ausgangsspannung erzeugt. Wenn die Nadelspitze der Rille nach der anderen Seite folgt, tritt genau die entgegengesetzte Erscheinung des oben Beschriebenen auf. Obgleich die Wirkungen des Aufbaus und seine Funktion verschieden sind, kann anstatt des Vibrators 12 und eines festen Dauermagneten 11 ein Dauermagnet als Vibrator verwendet werden.

Da der Vibrator 12 der vorliegenden Vorrichtung sich nicht innerhalb des Polschuhs wie eine rostfreie, magnetische Patrone befindet, kann der Auflagepunkt des Nadelgehäuses 23 näher an der Oberfläche der Platte angeordnet werden, so daß ein optimaler vertikaler Spurwinkel von 15° erreicht werden kann und die vertikale Bewegung der Nadel sehr genau der Richtung folgt, die sich aus der Vertikalmodulation bei einer Platte, wie der vorliegenden, ergibt. Eine sehr starke vertikale Ablenkverzerrung wird dabei im wesentlichen verhindert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat die Vorteile, daß der Nadelhalter 23 das schwierige Nadeleinsetzen in den langen Halter erübrigt und ein einfaches Einsetzen ermöglicht und weiterhin das Einsetzen und Warten deshalb erleichtert, da alle beweglichen Teile der Nadelhalterung an der Außenseite liegen. Durch den Gebrauch eines Nadelträgers aus Leichtmetall, durch den die Nadel mit dem Vibrator verbunden ist, wird die wirksame Nadelmasse an der Nadelspitze bemerkenswert gegenüber einem im allgemeinen beweglichen Magnet verringert. Die Verringerung der Masse bedeutet eine Änderung der Schwingmasse von Nadel und Nadelträger,

109846/1052

so daß die Resonanzfrequenz weit über dem Tonfrequenzbereich liegt, wodurch die Verzerrung der Töne verschwindet. Außerdem wird durch eine kleinere schwingende Masse die Lebensdauer der Platten vergrößert.

Ein Tonabnehmersystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat ein Gehäuse 18 aus Kunststoff und eine Endplatte 25 mit den Kontaktstiften 19, die an einem Ende des Gehäuses 18 befestigt ist. Ein Nadelgehäuse 23, das von dem Gehäuse 18 abnehmbar ist, ist an dem anderen Ende angeschlossen. Ein elektromagnetischer Kreis ist in dem Gehäu— * se 23 enthalten und im Falle eines Stereosystems endet der Kreis an den Kontaktstiften 26, 27. Jeder Kreis hat ein Spulenpaar 22, und ein Paar Spulenhalter 5 und 6 und ist mit den Polschuhen 1 und 3 versehen, die einander gegenüber angeordnet sind und deren obere, abgewinkelten Enden sich unter einem Winkel von 90° schneiden (siehe Fig. 9)·

Zwei dieser Teilkreise sind in den aus Jb -Material bestehenden Gehäusen 21 und 22 enthalten, wobei diese Gehäuse 21 und 22 innerhalb des Gehäuses 18 befestigt sind und teilweise aus diesem herausragen. Jede Spule ist über einen Verbindungedraht 28 an einem Kontaktstift 19 angeschlossen, der durch Löten od.dgl, in der Endplatte 25 be- (f festigt ist. Eine Abdeckplatte 29 wird über dem offenen Teil des Gehäuses 18 mit einem Klebemittel angebracht. Wie in den Fig. 10 bis 13 dargestellt ist, weist das Nadelgehäuse eine Rille 30 auf, die an den Vorsprung 31 des Gehäuses 18 angepaßt ist. Der Vorsprung hat die Aufgabe, die Nadelanordnung im richtigen Winkel herauszuführen. Ein mit der Nadel versehener Nadelträger wird durch eine dünne, langgestreckte, extrem leichte aber feste Aluminiumröhre 13 gebildet und ist mit einem Vibrator 12 aus magnetischem Material, z.B. Weicheisen, verbunden, der in einem passenden elastischen Körper 15 aus gummiähnlichem Material gelagert; i.j:.:"„

109846/1052

Die Rille oder Nut 32 des Nadelgehäuses 23 dient zur Aufnahme des Dämpfergummis 15, wobei dieser durch das Dämpferzwischenstück 24 genau festgelegt ist. Die Nut 33 des Nadelgehäuses 23 dient als Austrittsnut der Polschuhe 1 und 3. Die Rillen 34 des Gehäuses 23 legen die Metallplatte 17 fest, die die Bewegung des Vibrators 12 begrenzt und an der der Zugdraht 16 befestigt ist, der die Ausgangslage der Schwingung festlegt. Das Nadelgehäuse 23 wird in Richtung des Pfeiles F in Fig. 10 bewegt, bis es auf der Ausbuchtung 31 des Gehäuses 18 sitzt. Die Nuten 35 (Fig. 14 und 16) sind zur Befestigung des Gehäuses mit dem Tonarm durch Schrauben vorgesehen.

Die Funktion des vorstehend beschriebenen Systems soll im folgenden anhand von Fig. 9 erklärt werden.

Eine durch die Platte auf die Nadel 14 übertragene Bewegung wird von dieser an den Vibrator 12, der aus einem Dauermagnet besteht, über den Nadelträger weitergeleitet_e Der Vibrator 12 der äußerst dicht und im gleichen Abstand gegenüber den Oberflächen der Polschuhe 1 und 3 angeordnet ist, verursacht durch seine Bewegung eine Änderung des magnetischen Flusses in den Polschuhen in Abhängigkeit von der Modulation der Tonspuren in den Plattenrillen. Um dabei die Kanaltrennung zu verbessern, ist es notwendig, die Ausgangsspannung, verursacht durch die seitliche Richtungsänderung, der durch die senkrechte Richtungsänderung anzugleichen.

In Fig« 9 ist eine Kompensationsplatte 36 für die vertikale Auslenkung, die aus μ, -Materialien, wie Permalloy / od.dgl. besteht, dargestellt. Durch die Anordnung dieser Platte kann eine Kanaltrennung von 25 dB und mehr leicht erreicht werden. Die größte Unsicherheit der bekannten Stereosysteme bestand in der Kanaltrennung. Durch diese Kompensationsplatte für die vertikale Auslenkung wird die-

109846/1052

ser Nachteil beseitigt. Die Funktion der Platte wird weiter unten erklärt_β Die Bewegung der Nadel 14 wird über den Nadelträger auf den Vibrator weitergeleitet« Bei Betrachtung der seitlichen wie der vertikalen Auslenkung, wird bei seitlicher Auslenkung, wenn sich zunächst der Vibrator 12 zwischen den Polen 1 und 3 befindet, in den Polen ■ 1 und 3 derselbe magnetische .Fluß erzeugt. Wird diese Balancestellung verlassen, Z₀B. wenn sich der Vibrator 12 dem Polschuh 1 annähert, so erhöht sich der magnetische Fluß im Pol 1 und der im Pol 3 verringert sich. Wird der magnetische Fluß um die gleiche Größe vergrößert und ver- a kleinert, so haben der linke und der rechte Kanal, jeder für sich, die gleiche Ausgangsspannung. In diesem Fall, da diese Kanäle vollständig symmetrisch sind, sind sie gut ausbalanciert. Wird als nächstes die vertikale Auslenkung in Fig. 9 betrachtet, schwingt der Vibrator 9 also senkrecht, so ist im Gegensatz zur Auslenkung in Richtung X-X¹ die gänzlich symmetrisch ist, die Auslenkung in Richtung Y-Y¹ nicht symmetrisch, so daß die Größe der Änderung des magnetischen Flusses sich in Abhängigkeit von den beiden oberen Auslenkrichtungen ändert. Im Falle der Richtung Y-Y^! ist die Änderung der Größe des magnetischen Flusses kleiner als im Falle der Richtungsänderung X-X', und folglich sind die Ausgangs spannungen nicht völlig (|

gleich. Um dies auszugleichen, wird die Kompensationsplatte 36 vorgesehen, wodurch es möglich wird, die Ausgangsspannungen auszugleichen, insbesondere den magnetischen Fluß in der Richtung X-X' an den in der Richtung Y-Y¹ anzugleichen, wodurch die Kanaltrennung verbessert wird.

Anhand Fig. 9 wird nun die Funktion beschrieben. Wird eine Platte mit um 45° geneigten Rillenflanken abgespielt und die Nadelspitze folgt der Rille an der inneren Seite, so · nähert sich der Vibrator 12 der Oberfläche des Polschuhs 1 oder entfernt sich von ihr, so daß eine Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Modulation in der auf das Joch 3

10984671062

.202*876

- ίο -

gewickelten Spule 10 erzeugt wird. Dabei sind die Spulen 9 und 10 in entgegengesetzter Richtung zueinander gewikkelt und in Serie geschaltet und die Pole 3 und 4 sind magnetisch durch den Spulenhalter 6 verbunden. Ein magnetischer Fluß von entgegengesetzter Richtung durchfließt die Pole 3 und 4, so daß die Summe der Ausgangsspannungen der beiden Spulen abgegriffen werden kann. Dabei erzeugen die Spulen 10 und 9 nicht den gleichen Anteil zu dieser Ausgangsspannung, da etwa 90% der Ausgangsspannung von der Spule 10 erzeugt wird. Der Grund, warum die Spule 9 nicht so stark an der Erzeugung der Ausgangsspannung beteiligt ist, liegt darin, daß sie eine wichtige Aufgabe hinsichtlich der durch außerhalb liegende Magnetfelder erzeugten Induktion besitzt. Tritt z.B. von außen in die Pole 3 und 4 ein magnetischer Fluß von gleicher Größe und gleicher Richtung ein, so daß die gleiche Ausgangsspannung in den beiden Spulen 10 und 9 erzeugt wird, so heften sich diese beiden Ausgangsspannungen gegenseitig auf, da diese Spulen in entgegengesetztem Sinne gewickelt sind. Durch diese Anordnung wird also erreicht, daß ein von außen eintretendes Magnetfeld keine Spannung am Ausgang erzeugt.

In der dargestellten Lage bildet der Vibrator 12 mit der Oberfläche des Polschuhs 3 einen Winkel von 90° und bewegt sich nur in senkrechter Richtung zu dieser im gleichen Abstand von dem Polschuh 1, so daß in diesem keine Änderung des magnetischen Flusses auftritt und dadurch auch keine Ausgangsspannung in den Spulen 7 und 8 erzeugt wird. Eine Induktion durch ein von außen eindringendes Magnetfeld wird ebenso wie oben beschrieben verhindert,,

Folgt die Nadelspitze der Rille an ihrer Außenseite^ übrigt es sich zu erklären, daß sich derselbe Funktions ablauf wie oben ergibt, nur eben in dem anderen Spulenpaare

9846/1052 ORIGINAL INSPECTED

Claims (1)

Kabushiki Kaisha Mitachi Onkyo Seisakusho, No. 329-4, Kisegawa Ohoka, N-umazu-shi, Shizuoka-ken, Japan Patentansprüche:

1. Tonabnehmersystem, gekennzeichnet durch vier senkrecht zueinander angeordnete Polschuhe (1, 2, 3, 4), von denen jeweils zwei Polschuhe (1, 2; 3, 4) durch Spulenhalter (5, 6) gegenseitig verbunden sind und für jeden Kanal eine Differentialspule vorgesehen ist, so daß eine magnetische Induktion von außen verhindert wird, wobei ein Polschuh zur Abnahme des Ausgangssignals für jeden Kanal vorgesehen ist, so daß eine Stereowiedergabe möglich ist.

2, Tonabnehmersystem, gekennzeichnet durch vier senkrecht zueinander angeordnete Polschuhe (1, 2, 3, 4), von denen ,Jeweils gwei Polschuhe (1,2; 3, 4) durch Spulenhalter (5, δ) gegenseitig verbunden sind und eine Different!alspule für jeden Kanal vorhanden ist, so daß eine magnetische Induktion von außen verhindert wird, wobei ein Polschuh zur Abnahme des Ausgangssignals für jeden Kanal vorgesehen ist, so daß Stereowiedergabe möglich ist, und wobei eine Kompensationsplatte (36) für die senkrechte Auslenkung bestehend aus JU, -Material nahe den Polpaaren angebracht und ein Vibrator (12) benachbart zu den Polschuhen (1, 3) angeordnet ist.

ORIGINALiNSPECTED 109846/10 52