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Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Schall-
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aufzeichnungen für Schallplatten und Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe
von Schallaufzeichnungen für Schallplatten, wobei der Schall in einer spiralenförmigen,
nach innen verlaufenden Rille aufgezeichnet und zur Wiedergabe entsprechend abgetastet
wird, und ferner Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Aufzeichnung und Wiedergabe von Schall auf Schallplatten erfolgt
bei einer gleichmäßigen Umdrehung des Plattentellers bei einer vorgeschriebenen
Geschwindigkeit. Aufgrund dieser Tatsache ergibt sich, daß der Schneidstichel bzw.
die Abtastnadel die spiralförmig nach innen verlaufende Rille mit kontinuierlich
sich ändernder Geschwindigkeit durchläuft. Dies führt dazu, daß die Schallaufzeichnung
in der äußersten Rille pro Längeneinheit mehr auseinandergezogen ist als in der
innersten Rille. Da die Aufzeichnung bezüglich der Aufzeichnungsqualität auch in
der innersten Rille noch den geforderten Ansprüchen entspricht, wird durch die auseinandergezogene
Aufzeichnung in den weiter außen
außen liegenden Rillen die Schallplatte
bezüglich ihrer möglichen Speicherkapazität nicht voll ausgenützt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, um bei Schallplatten gegebener Größe die Speicherkapazität
zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umlaufgeschwindigkeit
des Plattentellers bei Aufnahme und Wiedergabe entsprechend der Verschiebung des
Schneidstichels bzw. der Abtastnadel von der äußersten Rille zur innersten Rille
derart gesteuert wird, daß der Schneidstichel bzw. die Abtastnadel die Rille immer
mit konstanter Passiergeschwindigkeit durchläuft.
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Aufgrund der Merkmale der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß bei
einer vorhandenen Plattengröße von der innersten zur äußersten Rille zunehmend mehr
Schall aufgezeichnet werden kann, womit sich die Speicherkapazität einer Platte
gegebener Größe wesentlich erhöht.
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Die Passiergeschwindigkeit wird dabei derart eingestellt, daß sie
für die innerste Rille die geforderte Qualität erbringt, wobei der Plattenteller
seine höchste Drehzahl hat. Für Positionen des Schneidstichels bzw. der Abtastnadel,
die weiter außen liegen, ist die Drehzahl des Plattentellers entsprechend der Winkelstellung
des Tonarmes verringert, so daß die Passiergeschwindigkeit der Rille unter dem Schneidstichel
bzw. der Abtastnadel konstant bleibt. Wenn man von einer Schallplatte gegebener
Größe ausgeht, bei der die innerste Rille die halbe Länge der äußersten Rille hat,
ergibt sich durch die Forderung konstanter Pas sierges chwindigkeit eine Drehzahländerung
für den Plattenteller von 1:2.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß von einem
mit dem Schneidstichel bzw. der Abtastnadel gekoppelten Positionsgeber ein vom radialen
radialen
Abstand des Schneidstichels bzw. der Abtastnadel von der Drehachse des Plattentellers
abhängiges Steuersignal geliefert wird, welches ausgehend von einer Solldrehzahl
für den Radius der äußersten Rille die Drehzahl des Antriebsmotors kontinuierlich
bis zur Solldrehzahl für den Radius der innerstenRille entsprechend der Position
des Schneidstichels bzw. der Abtastnadel ändert. Durch diese Maßnahme wird die Drehzahl
des Plattentellers kontinuierlich in Abhängigkeit von der Funktion der Winkelstellung
des Tonarmes kontrolliert geändert.
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Da die Änderung der Drehzahl des Plattentellers zeitabhängig konstant
ist, sieht eine weitere Maßnahme der Erfindung vor, daß die Drehzahl des Antriebsmotors
ausgehend von der Solldrehzahl für den Radius der äußersten Rille kontinuierlich
in Abhängigkeit von einem Zeitglied unter Einhaltung der für die Schallplatte vorgegebenen
konstanten Passiergeschwindigkeit geändert wird.
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Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind eine
Vielzahl von Einrichtungen bekannter Art einsetzbar, jedoch sieht die Erfindung
vor, daß für eine besonders vorteilhafte Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens
als Antriebsmotor für den Plattenteller ein vielpoliger Synchronmotor Verwendung
findet, der mit einer frequenzvariablen Spannung in Abhängigkeit von der Plattenlaufzeit
bzw. in Abhängigkeit von der Funktion der Winkelstellung des Tonarmes angesteuert
ist.
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Bei einer derartigen Einrichtung kann vorgesehen sein, daß ein Frequenzgenerator
von der Laufzeit der Platte abhängig mit einer sich ändernden Frequenz einen Zerhacker
steuert, mit dessen ausgangsseitiger Wechselspannung der Synchronmotor zur gewünschten
Drehzahländerung angetrieben wird.
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Es ist
Es ist jedoch für eine weitere vorteilhafte
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen, daß der Antriebsmotor mit
einem Tachogenerator gekoppelt ist, dessen ausgangsseitiges Impulssignal mit einem
von der Funktion der Winkelstellung des Tonarmes abhängigen Frequenzsignal in einem
Phasenkomparator vergleichbar ist, daß ein nachziehbarer Frequenzgenerator das Frequenzsignal
über einen Teiler liefert, daß die Steuerspannung zum Nachziehen des Frequenzgenerators
ein dem Tonarm zugeordneter Fotokoppler liefert, und daß ein vom Phasenkomparator
geliefertes analoges Ausgangssignal die gewünschte Drehzahl des Antriebsmotors einstellt.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, eine Drehzahländerung
des Antriebsmotors mit sehr hoher Konstanz und Genauigkeit vorzunehmen, so daß auch
höchste Anforderungen für den Gleichlauf zu erfüllen sind.
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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen
und der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 eine Einrichtung einfacher Art zur Steuerung
der Drehzahl des Antriebsmotors sowohl in Abhängigkeit von einem Zeitglied als auch
in Abhängigkeit von der Funktion der Winkelstellung des Tonarmes; Fig. 2 eine Seitenansicht
eines Tonarmes mit einem an diesem angebrachten Fotokoppler; Fig. 3 einen Schnitt
längs der Linie 3-3 mit einer Ansicht der am Tonarm befestigten Steuerblende für
den Fotokoppler; Fig. 4
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer
Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors in Abhängigkeit von der
Winkelstellung des Tonarmes.
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In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung der Antrieb eines Plattentellers
und eine einfache Steuerung für die Drehzahl des Antriebsmotors schematisch dargestellt.
Der Plattenteller 10 wird von einem mehrpoligen Synchronmotor 12 über einen Riementrieb
14 in Drehung versetzt. Dem Plattenteller ist in herkömmlicher Weise ein Tonarm
16 zugeordnet, der durch die Führung der Nadel in der Rille beim Abtasten der Schallplatte
einen Winkel Ot durchläuft. Während dieser Winkeländerung des Tonarmes von der Position
der äußersten Rille bis zur Position der innersten Rille muß sich die Drehzahl des
Antriebsmotors kontinuierlich von einer kleinsten der äußersten Rille zugeordneten
Solldrehzahl auf eine der innersten Rille zugeordneten Solldrehzahl erhöhen. Die
Winkeländerung ist im wesentlichen linear abhängig von der Zeit, die für das Abspielen
der Schallplatte benötigt wird.
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Die Ansteuerung des vielpoligen Synchronmotors erfolgt mit einer Wechselspannung
variabler Frequenz, wobei der Motor derart ausgelegt ist, daß er die gewünschte
Drehzahländerung z. B. bei einer Frequenzänderung von 1:2 durchläuft. Als Mittelfrequenz
ist für einen solchen Fall z. B. eine Frequenz von 400 Hz vorgesehen.
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Die frequenzvariable Spannung wird aus der Netzspannung von 220 V
Wechselstrom mit einem Transistorzerhacker 20 gewonnen, der über eine Gleichrichterstufe
22 und ein Siebglied 24 angesteuert wird. Ein derartiger Aufbau ist auch unter der
Bezeichnung Schaltnetzteil bekannt und umfaßt in der Regel im Transistorzerhacker
einen Transformator, zu dem primärseitig ein Transistor bzw. Thyristor 26 seriengeschaltet
schaltet
ist, über welchen die Ansteuerung der Primärwicklung mit Gleichstrom erfolgt. Der
Transistor bzw. Thyristor 26 wird von einem Frequenzgenerator beaufschlagt, der
den Stromfluß in der Primärwicklung entsprechend der gewünschten Ausgangsfrequenz
unterbricht und dadurch über die Induktionswirkung an der Sekundärwicklung 30 einen
Wechselstrom mit der gewünschten Frequenz erzeugt. Diese an der Sekundärwicklung
abgreifbare Wechselspannung wird dem Synchronmotor 12 zugeführt.
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Um die Drehzahl des Synchronmotors zu ändern, muß die Frequenz der
Speisespannung geändert werden. Diese Änderung der Frequenz kann durch eine Änderung
der vom Frequenzgenerator 32 gelieferten Schaltfrequenz für den Transistor bzw.
Thyristor 26 erfolgen. Diese Änderung der Schaltfrequenz des Frequenzgenerators
32 kann in einfachster Weise mit Hilfe eines Zeitgliedes 34 erfolgen, das in Fig.
1 gestrichelt eingezeichnet ist. Das Ausgangssignal dieses Zeitgliedes wird in Form
einer Steuerspannung an den Frequenzgenerator angelegt, um die Schaltfrequenz in
Abhängigkeit von der Zeit zu ändern. Da die gewünschte Drehzahländerung für den
Antriebmotor linear von der Zeit abhängt, ist es möglich, das Ausgangssignal des
Zeitgliedes derart abzustimmen, daß die von dem Zeitglied gesteuerte Änderung der
Schaltfrequenz der Drehzahländerung für den Antriebsmotor bzw. den Synchronmotor
12 entspricht.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Zeitglied
34 durch eine von der Winkelstellung des Tonarmes abhängige Steuergröße ersetzt
werden, die von einem Winkelgeber 36 am Tonarm geliefert wird.
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Bei dieser Version wird das gestrichelt eingezeichnete Zeitglied 34
durch den Winkelgeber 36 ersetzt, der über die strichpunktiert dargestellte Leitung
40 mit dem Frequenzgenerator 32 verbunden ist, und über diese Leitung
Leitung
ein von der Funktion der Winkelstellung des Tonarmes abhängiges Steuersignal liefert.
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Da der Tonarm so über die Schallplatte zu führen ist, daß an der Abtastnadel
keine anderen Kräfte wirksam werden als die von der Rille einwirkenden Auslenkkräfte,
darf auch vom Winkelgeber keine mechanische Krafteinwirkung auf den Tonarm erfolgen.
Aus diesem Grund sieht eine besondere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß als Winkelgeber
ein Fotokoppler Verwendung findet, wie er in Fig. 2 und 3 andeutungsweise dargestellt
ist.
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Gemäß Fig. 2 ist der Tonarm 16 in einem Tonarmfuß 44 drehbar gelagert.
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Im Tonarmfuß 44 ist eine Lampe bzw. Leuchtdiode angeordnet, die vorzugsweise
über ein die Lampe enthaltendes optisches System einen Lichtfleck bestimmter Größe
erzeugt. Das optische System ist derart abgestimmt, daß der Lichtfleck auf einer
gegenüberliegenden Fotodiode bzw. einem gegenüberliegend angeordnet Fototransistor
48 abgebildet wird, so daß das auf der Fotodiode bzw. dem Fototransistor 48 auftreffende
Licht ein Ausgangssignal liefert, das abhängig von der eingefallenen Lichtmenge
ist. Durch das Vorsehen einer Steuerblende 50 am Tonarm 16 kann die Menge des auf
die Fotodiode auftreffenden Lichtes entsprechend der Winkelstellung des Tonarmes
geändert werden. Eine solche Steuerblende ist in Fig. 3 in einer Draufsicht dargestellt,
wobei zur vereinfachten Darstellung der Bewegungsablauf in kinematischer Umkehr
angedeutet ist, d. h. anstelle der sich verschiebenden Steuerblende 50 und des stehenden
Lichtflecks des optischen Systems 46 ist die Steuerblende stehend und der Lichtfleck
des optischen Systems wandernd dargestellt.
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Aus dieser Darstellung kann man entnehmen, daß mit Hilfe der Steuerblende
über die Fotodiode bzw. dem Fototransistor 48 ein von der Winkelstellung des Tonarmes
abhängiges Signal entsprechend dem Anteil des von der Steuer -
Steuerblende
abgedeckten Lichtfleckes abgeleitet werden kann.
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Es ist ohne weiteres verständlich, daß mit Hilfe einer solchen Steuerblende
durch die Formgebung der Steuerkurve, d. h. der den Lichtfleck abdeckenden Kante,
auch eine Abhängigkeit in die von der Winkelstellung des Tonarmes abhängige Funktion
eingeführt werden kann. Eine solche Abhängigkeit kann wünschenswert sein, wenn sich
in dem Steuersystem Nichtlinearitäten ergeben.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist ein Antriebssystem
schematisch dargestellt, bei dem die Drehzahländerung in Abhängigkeit von der Funktion
der Winkelstellung des Tonarmes mit sehr hoher Genauigkeit erfolgen kann, wobei
eine extreme Unterdrückung von Gleichlaufschwankungen möglich ist. Der Plattenteller
10 wird von dem Synchronmotor 12 in herkömmlicher Weise angetrieben. Auf der Welle
des Synchronmotors 12 ist ein Tachogenerator 52 montiert, der von dem Synchronmotor
12 drehzahlgleich angetrieben wird. Das von dem Tachogenerator gelieferte impulsförmige
Ausgangssignal wird an einen Phasenkomparator 54 angelegt, der über eine ausgangsseitige
Leitung 56 mit der analogen Antriebsspannung beaufschlagt wird. Die Frequenzänderung
der analogen Antriebsspannung wird von einem Quarzoszillator 58 aus gesteuert, der
im Interesse einer hohen Genauigkeit auf einer verhältnismäßig hohen Frequenz von
vorzugsweise mehreren Megahertz schwingt. Mit einem zwischen den Quarzoszillator
58 und den Phasenkomparator 54 geschalteten Frequenzteiler 60 wird die Frequenz
des Quarzoszillators auf eine der Impulsfrequenz vom Tachogenerator entsprechende
Frequenz heruntergeteilt.
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Im Phasenkomparator findet ein Phasenvergleich der beiden Frequenzen
statt, wobei über die Leitung 56 eine Änderung der Frequenz der Antriebsspannung
erfolgt, wenn die verglichenen Frequenzen verschieden sind bzw.
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verschiedene Phasenlagen haben. Zur Steuerung des Antriebsmotors mit
einer
einer frequenzvariablen Antriebs spannung ist es lediglich
erforderlich, die Frequenz des Quarzoszillators in der gewünschten Weise zu ändern,
um die gewünschte Drehzahländerung für den Synchronmotor über den Phasenkomparator
54 zu bewirken.
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Diese Änderung der Quarzoszillatorfrequenz erfolgt mit Hilfe eines
Ziehkondensators, der in der Regel aus einer Varaktordiode besteht, die vom Winkelgeber
36 aus mit einer der Winkelstellung des Tonarmes entsprechenden Steuerspannung beaufschlagt
wird. Als Winkelgeber 36 kann ein Fotokoppler Verwendung finden, wie er vorausgehend
anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben wurde. Diesem Fotokoppler ist ein Verstärker
54 nachgeschaltet, um das Ausgangssignal der Fotodiode bzw. des Fototransistors
auf eine für die Ansteuerung des Ziehkondensators geeignete Spannung zu bringen.
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Da die üblicherweise als Ziehkondensatoren verwendeten Varaktordioden
keine lineare Kapazitätsänderung haben, sondern mit zunehmender Spannung eine kleinere
Kapazitätsänderung aufweisen, ist die Steuerblende 50 des Fotokopplers mit einer
entsprechenden nichtlinearen Steuerkurve zu versehen.
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Diese anhand der Fig. 4 beschriebene Schaltung arbeitet in der Weise,
daß der Fotokoppler ein von der Winkelstellung des Tonarmes abhängiges Steuersignal
liefert, das entsprechend die Kapazität des Ziehkondensators verändert und damit
die Frequenz des Quarzoszillators. Diese sich ändernde Oszillatorfrequenz wird entsprechend
dem Teilungsverhältnis des Frequenzteilers 60 auf die gewünschte Synchronfrequenz
heruntergeteilt und an den Phasenkomparator angelegt. Da das der augenblicklichen
Drehzahl des Plattentellers und des Synchronmotors entsprechende Impuls signal vom
Tachogenerator gegenüber dem vom Frequenzteiler aus angelegten Signal durch die
kontinuierdie
kontinuierliche Änderung der Winkelstellung des
Tonarmes phasenverschoben ist, wird entsprechend das über die Leitung 56 an den
Synchronmotor 12 angelegte Signal in seiner Phasen- und Frequenzlage geändert, so
daß der Synchronmotor exakt der Winkelstellung des Tonarmes entsprechend in seiner
Drehzahl geändert wird. Dieser Steuervorgang läuft mit sehr hoher Genauigkeit ab,
so daß selbst höchste Anforderungen an die Gleichlaufeigenschaften mit dieser Ausgestaltung
der Erfindung erfüllt werden können.
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Durch die Maßnahmen der Erfindung ist es möglich, die Speicherkapazität
von Schallplatten erheblich zu vergrößern, wobei die hohen Qualitätsanforderun -gen
nach wie vor erfüllt werden können. Da mit Hilfe der zur Durchführung des Verfahrens
vorgesehenen Regeleinrichtungen eine kontinuierliche Änderung der Drehzahl des Plattentellers
in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Tonarmes mit sehr hoher Genauigkeit möglich
und reproduzierbar ist, erfährt eine hohe Qualität der Schallaufzeichnung während
der Wiedergabe keine Qualitätsverschlechterung.
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Patentansprüche