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Lehrtonbandge rät Gegenstand der Erfindung ist ein Lehrtonbandgerät
mit einer Aufzeichnungs- und einer Wiedergabe einrichtung, bei dem ein Tonband verwendet
wird, das in Abständen die Aufzeichnung eines Unterrichtsprogramms enthält, und
auf dem die Antworten eines Schülers auf dieses Programm aufgezeichnet werden. Das
Lehrtonbandgerät ist mit einem elektrischen Netzwerk ausgestattet, das Übersprechsignale
dämpft, die vom Aufzeichnungsmagnetkopf entweder magnetisch oder elektrostatisch
auf den Wiedergabemagnetkopf Ilbertragen werden.
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Das elektrische Netzwerk erzeugt ein Signal, das die gleiche Amplitude
und Phase aufweist wie das Übersprechsignal und mit diesem differentiell verkoppelt
wird, um das Übersprechsignal zu dämpfen.
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Die Erfindung betrifft ein Tonbandgerät im besonderen bUr StrachNtudien,
mit dem ein Unterrichtsprogramm und die Antworten
eines Schülers
aufgezeichnet und wiedergegeben werden können.
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Bei dem Erlernen einer Fremdsprache ist es für den Schüler von großem
Nutzen, das Unterrichtsprogramm wiederholt abhören und darauf antworten zu können.
Der Erfolg eines derartigen Unterrichts wird noch dadurch erhöht, wenn der Schüler
seine Antworten mit dem Unterrichtsprogramm mehrmals vergleichen kann.
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Hierbei können die Eigentümlichkeiten der Ausdrucks- und Sprechweise
einer Fremdsprache leichter erfasst werden.
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Das im besonderen für den Sprachunterricht eingerichtete Tonbandgerät
weist mindestens zwei Aufzeichnungs und Wiedergabekanäle auf, mit denen das Unterrichtsprogramm
und die Antworten eines Schülers aufgezeichnet und wiedergegeben werden.
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Die Aufzeichnung des Unterrichtsprogramms erfolgt im allgemeinen
mit Pausen zwischen zwei Teilen des Programms, die in der Praxis aus Wörtern oder
Sätzen bestehen Die Antwort des Schülers kann in diesen Pausen aufgezeichnet werden,
wonach das Tonband so weit zurüokgespult wird, dass der Schüler das Programm noch
einmal abhören und seine Antwort damit vergleichen kann.
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Ein solches, für Sprachstudien eingerichtetes Gerät wird hiernach
als Lehrtonbandgerät bezeichnet. Ein solches Gerät soll mindestens zwei Aufzeichnungs-
und Wiedergabekanäle und daher mindestens zwei Magnetköpfe für Jede Aufzeichnungsspur
aufweisen.
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Werden zwei Magnetk#pfe von einander getrennt angeordnet, so weist
ein Ubersprechsignal, das vom Aufzeichnungskopf auf den Wiedergabekopf übertragen
wird, einen so niedrigen Pegel auf, dass keine Schwierigkeiten entstehen. Werden
jedoch die beiden Magnetköpfe sehr nahe bei einander angeordnet, eo besteht zwischen
den beiden Magnetköpfen entweder eine magnetische oder eine elektrostatische Verkopplung,
und das hierbei erzeugte Übersprechsignal bedeutet für Lehrtonbandgeräte eine sehr
große Schwierigkeit besonders bei Verwendung von Tonbandkassetten, bei denen die
genannten beiden Magnetköpfe nicht von einander getrennt angeordnet werden können.
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Die Erfindung sieht ein Lehrtonbandgerät vor, dessen Übersprechsig
(Störsignal) einen sehr niedrigen Pegel aufweist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Lehrtonbandgerät wird außerdem ein herkömmlicher
Stereo-Tonkopf verwendet. Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In
den beiliegenden Zeichnungen ist die Fig.1 eine schematische Darstellung eines Unterrichtstonbandes,
auf dem Teile eines Unterrichtsprogramms mit zwischen diesen gelegenen Leerstellen
aufgezeichnet sind, so dass der Schüler Zeit zum Sprechen seiner Antworten erhält,
Fig.2 eine Uberaicht über die elektrische Schaltung für das Mehrtonbandgerät, Fig.3
eine Darstellung von Frequenzkurven eines Störsignals und eines vom Wiedergabekopf
wiedergegebenen Signals, Fig.4 eine Darstellung einer Prequenzkurve einer im Wiedergabekreis
verwendeten Ausgleichs schaltung, Fig.5 eine Ubersicht über eine elektrische Schaltung
zum Dampfen eines Übersprechstörsignals nach der Erfindung, Fig.6 eine schematische
Darstellung gleichwertiger Schaltungen für einen Aufzeichnungsmagnetkopf und für
einen Wie der gabemagnetkopf, Fig.7-12 je eine Übersicht über elektrische Schaltungen
von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und die Fig.13 eine Übersicht über
eine bevorzugte elektrische Schaltung nach der Erfindung Bevor die eigentliche Erfindung
ausführlich beschrieben wird, soll eine Sprachunterrichtseinrichtung behandelt werden,
bei der ein Lehrtonbandgerät nach der Erfindung benutzt wird. Die Fig.1 zeigt in
schematischer Darstellung ein Unterrichtstonband 101 mit zwei Aufzeichnungsspuren
102, 103, die in der Längsrichtung des Tonbandes verlaufen. Die Aufzeichnungsspur
102 enthält Teile 104 und 105 eines Unterrichtsprogramms mit den zwischen diesen
gelegenen Leerstellen 106, die dem Schüler Zeit zum Sprechen seiner Antworten geben.
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Die Aufzeichnungsspur 103 ist zu dem Zweck vorgesehen, dass der Schüler
seine Antworten in der Unterrichtspausen aufzeichnen kann. Diese Aufzeichnung erfolgt
im abschnitt 107 der zweiten Spur 103.
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Das Lehrtonbandgerät für Sprachstudien weist daher mindestens zwei
Aufzeichnunge- und Wiedergabekanäle für das Unterrichtsprogramm und für die Antworten
des Schülers auf.
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Das Lehrtonbandgerät mit einem auf Magnettonband aufgezeichneten
Unterrichtsprogramm wird in der folgenden Weise betrieben.
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Von den beiden genannten Kanälen wird der eine Kanal auf Wiedergabe
und der andere Kanal auf Aufzeichnen geschaltet, so dass der Schüler das Unterrichtsprogramm
abhören und seine Antworten aufzeichnen kann.
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Nach dem Zuriickspulen des Magnetbandes werden die beiden Kanäle
auf Wiedergabe umgeschaltet, so dass der Schüler die in beiden Tonspuren nacheinander
aufgezeichneten Unterrichtsprogramme und seine mündlichen Antworten abhören und
mit einander vergleichen kann. Die genannten beiden Kanäle werden hiernach der Einfachheit
halber als Programmkanal und als Schülerkanal bezeichnet.
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In der in der Fig.2 dargestellten Schaltung für das Lehrtonbandgerät
nach der Erfindung mit zwei Aufzeichnungs und Wiedergabekanälen sind die Schalter
201A, 2013 und 202A und 202B zum Umschalten der Kanäle auf Aufzeichnung oder Wiedergabe
vorgesehen. Die Arbeitsweise eines Lehrtonbandgerätes mit der Schaltung nach der
Fig.2 wird später nocht ausführlich beschrieben.
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Werden beide Kanäle auf Wiedergabe umgeschaltet, wie in der Fig.2
mit Vollinien dargestellt, so wird ein vom Magnetkopf 203 wiedergebenes Unterrichtssignal
Über die Schalter 201A und 201B und über eine Wiedergabeausgleichsschaltung 205
einem Programmkanalverstärker 204 zugeführt. Andererseits wird eine aufgeseichnete
Antwort eines Schülers von einem Magnetkopf 206 wiedergegeben und über die Schalter
202A und 2023 sowie über eine Wiedergabeausgleichsschaltung 208 zum Schülerkanalverstärker
207 geleitet. Diese beiden Signale aus dem Programmkanalverstärker 204
und
aus dem Schülerkanalverstärker 207 werden über die Mischwiderstände 209 und 210
zu einem Monitorverstärker 211 geleitet, mit dessen Ausgang ein Kopfhörer 212 betrieben
wird. Der Schüler kann daher gleichzeitig das Unterrichtsprogramm und seine Antworten
abhören.
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Eine Aufzeichnung eines Unterrichtsprogramms und der Antworten eines
Schülers erfolgt, wenn die Schalter 201A, 201B, 202A und 2023 in die Aufzeichnungsstellung
geschaltet werden, wie in der Fig.2 mit unterbrochenen Linien dargestellt.
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Das Unterrichtsprogramm wird dem Magnetkopf über den Anschluss 293
sowie über den Schalter 2013, den Programmkanalverstärker 204, einen Aufzeichnungswiderstand
214 und über den Schalter 201A zugeführt. Dem Aufzeichnungssignale wird über einen
Kopplungskondensator 216 eine von einem Oszillator ?15 erzeugte Aufzeichnungsvorspannung
überlagert. Das Aufzeichnungssignal aus dem Programmkanalverstärker 204 wird zum
Kopfhörer 212 geleitet, so dass das Aufzeichnungssignal während des Aufzeichnens
abgehört werden kann.
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Die von einem Mikrophon 2t7 aufgenommene Antwort des Schülers wird
dem Magnetkopf 206 zugeführt über den Schalter 202B, den Schülerkanalverstärker
207, einen Aufzeichnungswiderstand 218 und über den Schalter 202A. Das genannte
Aufzeichnungsvorspannungssignal wird über einen Kopplungskondensator 210 auch dem
Aufzeichnungssignal überlagert.
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Werden die genannten beiden Kanäle für die Wiedergabe bezw.
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für die Aufnahme benutzt, ao treten Schwierigkeiten auf als Folge
der Übertragung eines Übersprechstörsignals aus dem Magnetkopi 206 zum Magnetkopf
203, da der Magnetkopf 203 für ein sehr schwaches Magnetfeld empfindlich, während
der Magnetkopf 206 in seiner Umgebung ein kräftiges Magnetfeld erzeugt.
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Der Prpgrammkanalverstärker verstärkt daher zugleich das Störsignal
aus der Antwort des Schülers sowie das Störsignal aus dem wiedergegebenen Unterrichtsprogramm.
Diese beiden Signale aus dem Schülerkanalverstärker 207 sowie aus dem Programmkanalverstärker
204 werden von den Mischwiderständen 209 und 210 mit einander vereinigt und weisen
unterschiedliche Frequenzen,
Amplituden oder Phasen auf. Die Güte
der Wiedergabe der vom Monitorverstärker 211 verstärkten Antwort des Schülers wird
daher stark beeinträchtigt. Diese Schwierigkeit wird noch dadurch erhöht, wenn die
beiden Magnetköpfe 203 und 206 in geringer Entfernung von einander angeordnet werden
müssen, z.B. bei Verwendung von Tonbandkassetten.
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Die Fig.3 zeigt als Kurve 301 die Wiedergabekennlinie eines Magnetkopfes
und als Kurve 302 die Kennlinie eines Ubersprechstörsignals. Wie aus der Kurve 301
zu ersehen ist, steigt der Pegel des Wiedergabe signale und des Störsignale mit
steigender Frequenz an. Es maste daher eine Wiedergabeausgleiohsschaltung mit der
Frequenzkennlinie nach der Fig.4 vorgesehen werden, um eine flache Wiedergabekennlinie
in bezug auf die Frequenz zu erhalten.
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Der Störsignalpegel ist verschieden hoch Je nach der Entfernung des
einen Aufzeiohnungskopfes vom anderen Aufzeichnungekopi und Je nach der magnetischen
Abschirmung der beiden Magnetköpfe.
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Die Fig.5 zeigt eine Übersicht über ein elektrisches Netzwerk nach
der Erfindung zum Herabsetzen des Pegels des genannten Störsignals. Einem Aufzeichnungsmagnetkopf
502 wird ein Aufzeichnungesignal aus einer Aufzeichnungaschaltung 501 zugeführt.
Ein Wiedergabemagnetkopf 503 nimmt das aufgezeichnete Signal aufgrund der magnetischen
Verkopplung auf. Wie bereits ausgeführt, kann dieses Störsignal ausgelöscht werden
durch ein elektrischea Signal, das die gleiche Amplitude und Phase des Störsignale
aufweist. Dieses elektrische Signal zum Schwächen des Störsignals wird vom elektrischen
Netzwerk 504 aus dem dem Aufzeichnungskopf 502 zugeführten Aufzeichnungssignal erzeugt.
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Die Übertragungscharakteristik des elektrischen Netzwerkes 504 gleicht
der Übertragungscharakteristik zwischen dem Aufzeichnungskopf 502 und dem Wiedergabekopf,
so dass das genannte elektrisohe Signal die gleiche Amplitude und Phase aufweist
wie das Störsignal. Das Störsignal und das elektrische Signal werden von einem Mischnetzwerk
505 unterschiedlich vermischt und zu einem Wiedergabeverstärker 506 geleitet.
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Nachstehend sollen die elektrischen Übertragungsmerkmale zwischen
dem Aufzeichnungskopf 502 und dem Wiedergabekopf 503 kurz behandelt werden, damit
ein elektrisches Netzwerk geschaffen werden kann, das die zum Dämpfen des Störsignals
erforderlichen Merkmale aufweist.
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Die Fig.6 zeigt in vereinfachter Darstellung ein gleichwertiges Netzwerk
für den Aufzeichnungskopf 502 und den Wiedergabekopf 503, zu wobei aus einer Quelle
601 ein Aufzeichnungssignal dem Aufzeichnungskopf 502 zugeführt wird, der einen
Wioklungswiderstand , eine Wicklungsinduktanz LR und eine Parallelkapazitanz CR
aufweist. Bin vom Aufzeichnungskopf 502 erzeugter Magnetstreufluss bewirkt eine
Verkopplung mit dem Wiedergabekopf 503, der einen Wicklungswiderstand RP, eine Wicklungsinduk
tanz LP und eine Parallelkapazitanz ap aufweist.
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Nachstehend wird ein Störsignal El in einem mittleren Frequenzbereich
behandelt, in dem die Parallelkapazitanz CR und CP sowie die Wicklungswiderstände
RR und RP weniger wirksam sind.
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Es ist El # jk#LRLPIR wobei k der Kopplungskoeffizient zwischen dem
Aufzeichnungskopf und dem Wiedergabekopf ist, und wobei # die Betriebswinkelfrequenz
ist.
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Die Amplitude des Störsignals El steigt daher proportional mit der
Winkelfrequenz # an, und der Aufzeichnungsstrom IR weist daher eine Phasenvoreilung
von 900 auf.
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Das Wesentliche der Erfindung ist daher in der Erzeugung eines elektrischen
Signals eu sehen, dessen Merkmale denen des Signals El gleichen.
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Bei der in der Fig.7 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist ein Induktor L1 zwischen einen Anschlußkontakt 507 des Aufzeichnungskopfes
502 und Erde geschaltet.
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Der Aufzeichnungsstrom IR fließt durch den Aufzeichnungskopf 502
zum Induktor L1 und erzeugt ein elektrisches Signal init den gleichen Merkmalen
wie das Signal El.
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Der Induktanzwert des Induktors L1 kann viel kleiner sein als der
des Aufzeichnungskopfes 502, wenn in der Gleichung L1 = kLRLP zum besseren Dämpfen
des Störsignals der Wert von k klein gewählt wird.
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Das im Induktor L1 erzeugte elektrische Signal wird vom Mischnetzwerk
505 dem Störsignal El unterschiedlich überlagert.
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Versuche haben ergeben, dass das Störsignal um 20 dB und mehr gedämpft
werden kann.
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Bei der in der Fig.8 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird anstelle des Induktors L1 die Wicklungsinduktanz des Aufzeiohnungskopfes 502
benutzt, um das elektrische Signal zum Dämpfen des Störsignals El zu erzeugen. Das
vom Aufzeichnungskopf 502 abgeleitete elektrische Signal wird mit dem Störsignal
El in einem aus den Widerständen R1 und R2 bestehenden Dämpfungsnetzwerk 508 gemischt.
Die Dämpfung des Störsignala El erfolgt in der gleichen Weise, wie bei der Schaltung
nach der Fig.7 beschrieben.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Fig.9 wird
das genannte elektrische Signal vom Aufzeichnungs kopf 502 abgeleitet und dem Störsignal
Bl am Wiedergabekopf 503 ohne Verwendung eines Mischnetzwerkes überlagert.
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Das genannte elektrische Signal wird dem Rückleitungsanschluss 509
des Wiedergabekopfee 503 über ein aus den Widerständen R3 und R4 bestehendes Dämpfungsnetzwerk
510 zugeführt. In diesem Falle werden jedoch die elektrischen Anschlüsse des Wiedergabekopfes
503 mit einander vertauscht, so dass das Störsig nal El die entgegengesetzte Phase
in bezug auf das elektrische Signal aus dem Dämpfungsnetzwerk 510 aufweist.
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Bei der Schaltung nach der Fig.1O iat zwischen einen REckleitungsanschluß
509 des Aufzeichnungskopfes 503 und Erde ein Induktor L2 eingeschaltet, Der durch
den Induktor L2 fließende elektrische Strom erzeugt das genannte elektrische Signal,
das zum Dämpfen des Störsignals El benutzt wird.
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Der zum Induktor L2 fließende elektrische Stron ist dem Aufzeichnungsstrom
IR proportional, da dieser in eine Spannung umgewandelt wird, die dem Induktor über
einen Widerstand R2 zugeführt wird, der einen höheren Widerstandswert aufweist als
die Reaktanz des Induktors L2 im Arbeitsfrequenzbereich beträgt.
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Bei der in der Fig.11 dargestellten Schaltung für eine weitere bevorzugte
Ausführungsform wird anstelle eines Induktors L2 die Induktanz des Wiedergabekopfes
503 benutzt, um das genannte elektrische Signal zum Dämpfen des Störsignals El zu
er-#lten. Ein dem Aufzeichnungsstrom IR proportionaler elektrischer Strom fließt
zur Induktanz des Wiedergabekopfes 503 über ein aus den Widerständen ß und R8 bestehendes
Netzwerk 510, wobei das genannte elektrische Signal erhalten wird, das das Störsignal
El in der gleichen Weise dämpft, wie für die Schaltung nach der Fig.10 beschrieben.
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Die Fig.12 zeigt die Schaltung für eine w eitere bevorzugte Ausführungsform,
in der ein Kondensator ¢ das genannte elektrische Signal erzeugt, das eine Dämpfung
des Störsignals El auf eine andere Weise bewirkt, als bisher beschrieben. Wenn der
Widerstandswert des Widerstandes R9 genügend klein ist im Vergleich zur Reaktanz
des Kondensators o, so wird am Widerstand R9 eine Spannung ER abgeleitet nach der
Gleichung: ER = R9IR .
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Ist der Widerstandswert des Widerstandes R10 genügend klein im Vergleich
zur Reaktanz des Kondensators a, so wird am Widerstand R10 eine Spannung EG erzeugt
nach der Gleichung Ec = j CR10ER 3 j CR9R10IR .
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Die Gleichung für Ec weist daher die gleiche Form auf wie die bereits
angeführte Gleichung für El . Diese beiden Signale Ec und El können gemischt werden
und dämpfen das Störsignal El.
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Das Störsignal aus; dem Aufzeichnungskopf und aus dem Wiedergabekopf
kann mit Erfolg durch das elektrische Signal gedämpft werden, das die bereits genannten
Merkmale aufweist.
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Außer den oben beschriebenen n bevorzugten Ausführungsformen kann
ein elektrisches Netzwerk mit Kondensatoren, Induktoren und/oder Widerständen zum
Verändern der Phase oder der Amplitude des genanaten elektrischen Signals vorgesehen
werden.
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Das Störsignal wird sehr stark, wenn die beiden Magnetköpfe sehr
nahe beinander angeordnet werden müssen, so das das Störsignal nicht genügend stark
abgedämpft werden kann, welbst wenn die Schaltung nach der Erfindung benutzt wird.
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Der Störsignalpegel kann Jedoch auf den Pegel eines Wiedergabesignals
im Wiedergabekopf zurückgeführt werden, wenn zwei Magnetköpfe mit den obengenannten
Merkmalen in der nachstehend beschriebenen Weise verwendet werden Bei der in der
Fig.13 dargestellten Uebersicht über die Schaltung eines Lehrtonbandgerätes nach
der Erfindung sind zusätzlich noch zwei Schalter 601 und 602 vorgesehen, die zugleich
mit den elektrischen Schaltern 201A, 201B bezw. 202A, 202B betätigt werden. Die
Schaltung nach der Fig.13 arbeitet in der gleichen Weise wie die Schaltung nach
der Fig.2, ausgenommen, wenn der Programmkanal und der Schülerkanal auf "Wiedergabe"
und auf "Aufnahme" umgeschaltet sind.
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Werden die elektrischen Schalter 201A, 201B und 601 im Programmkanal
auf Wiedergabe eingestellt, wie in der Fig.13 mit Vollinien dargestellt, und werden
andererseits die elektrischen Schalter 202A, 202B und 602 im Schülerkanal auf Aufzeichnung
eingestellt, wie mit unterbrochenen linien dargestellt, eo gelangt eine vom Schüler
in das Mikrophon 217 gesprochene Antwort über den Mischwiderstand 210 nicht in den
Monitorverstärker 211:, da die elektrischen Schalter 601 und 602 für diesen Strompfad
geöffnet sind.
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Obwohl das vom Schüler erzeugte Signal von den Schaltern 601 und
602 gesperrt wird, kann der Schüler seine Äußerung Uber eine Streukopplung vom Aufzeichnungskopf
206 zum Wiedergabekopf 203 hören. Es können daher zwei Magnetköpfe mit einer starken
Streukopplung verwendet werden, wenn ein Verfahren nach der Erfindung angewendet
wird, das eine Herabsetzung der starken Streukopplung auf den Pegel des Widergabesignale
des Unterrichtsprogramms
ermöglicht.
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Wie aus der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der
Erfindung zu ersehen ist, beruht die Erfindung auf dem Verfahren, nach dem ein Störsignal
zwischen zwei Magnetköpfen ausgelöscht wird durch ein elektrisches Signal, das die
gleiche Frequenz charakteristik sowohl bei der Amplitude als auch bei der Phase
aufweist.
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An den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, die lediglich
Beispiele darstellen, können von Sachkundigen im Rahmen des Erfindungsgedankens
Abwandlungen, Änderungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst
wird daher nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt.
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Pat entansprtiche