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Piezoelektrischer Tonabnehmer, besonders für Schallplatten Die Erfindung
bezi,cht .sich auf einen piezoelektrischen Tonabnf:@,biner, wie er zur Auswertung
einer in körperlicher Form vorliegenden Tonschrift, z. B. einer Schallplatte, verwendet
wird. Bei einer gebräuchlichen Form derartiger Tonabnehmer ist ein gewöhnlich aus
zwei piezoe,lektrischen Platten aufgebauter Biegekörper vorgesehen, der unter dem
Einfluß des Antriebes durch die Abtastniadel erzwungene mechanische Schwingungen
ausftibft. Dabei werden durch den piezoelektrischen 1?ttekt die mechanischen Schwingungen
in entsprechende elektrische Spannungen umgeformt. Zwischen den 1>eiici-en Platten
des Biegekörpers liegt die durch die neutralen Fasern gel)ilidete Ebene, in -,velcher
hei Biegungen weder Zug- noch Druckbeanspruc.hung auftritt. Es ist auch schon vorgeschlagen
worden, den Biegekörper aus einer nicht piezoelektrischen Platte und einer piezoe,lektri!schen
Platte aufzubauen, derart, @daß die iletztere außerhalb ,der durch diie neutrafen
Fasern gebildeten: Fläche liegt. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß der so
zusammengesetzte Biegekörper bessere mechanische Eigenschaften erhalten kann, als
dies bei der Verwendung nur piezoelektrischen Materials möglich bist.
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Bei der Beurteilung der Eigenschaften von Tonabnehmern spielen: außer
edier Erzielung einer den gesamten Tonbereich umfassenden, durch Resonanzerscheinungen
möglichst wenig gestörten Frequenzkurve und der Vermeidung nicht linearer Verzerrungen
auch der Nadelidruck und die Auslenkhärte
eine bedeutende Rolle.
L'tn Platte und Dauernadel zu schonen; werden bei diesen beiden Größen möglichst
kleine Werte angestrebt. Besonders sohl aber die Aus,lenkhärte so gering wie möglich
sein, da sie neben .der Masse des Tonabnehmers besbim@m-end ist für die Lage der
sog. Schüttelresonanz, bei welcher der Tonail>nehmerkörper als ganzes zusammen finit
der elastischen Rückstellkraft des Nadel-Biegekörper-Sys-tems in Resonanz gerät
nroit der anregenden Frequenz.
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Besonders die Forderung nach geringer Auslenkhärte war es, die zuerst
bei piezoelektrischen Tonal>nehmerti große Schwierigkeiten machte. Man hat sie zu
erfüllet: versucht ditich die Anwendung von Hebelübersetzungen, welche die auf die
Kristallplatte übertragenen Bewegüngs.äinpldtuden verkleinerten. Solche Systeme
sind wegen ihrer vielen Mängel, z. B. .infolge der- Reibung in den Lagern, Resonanzen
der Übertragungsorgane, abzulehnen. Wild man ohne 1-lelrelül>ersebzung a.uskomamen
und soll daher das Kristallsystem die vollen Ausschläge der Tonschrift mitmachen,
so .ist eine geringe Aus,lenkhärte nur mit langen und zugleichdünnen Biegesystemen
zu erzielen, die nun, wenn aus den bei den Hebelorganen ausgeführten Gründen auch
auf eine besondere Lagerung der Nadel verzichtet :werden soll, in erhöhtem Maße
bruchgefährdet sind. Es war daher in der Fachwelt die Meinung verbreitet, daß ein
Tonabnehmer mit direkt am Krisballl@system befestigter Nadel ohne zusätzliches Lager
zur Aufnahme vier Kräfte z. B. bei Stößen nicht herstellbar sei.
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Trotzdem ist ein solcher Tonabnehmer mit einem Biege- bzw. Sattelbiegesystem
vorgeschlagen worden, der sich @in ider Praxis inzwischen bewährt hat und der eine
starr mit dem Kristallsystem verburnderue Nadel unter Verzicht auf fle#he-Iül>ersetizung
und Lager aufweise Durch die Erfindung werden weitere Verbesserungen des erwähnten
Tonabnehmers erzielt, dlie eine erhöhte Bruchsicherheit für das Kristallsystem,
eine verbesserte Frequenzkurve, geringere Auslenkhärte, tiefere Schüttelresonanz
und geringere nicht lineare Verzerrungen ergeben.
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Bei einem 1>iezoelektrisclien Tonabnehmer der be-
sprochenen
Art, in welchem wenigstens eine piezoelektrisch wirksame Platte in einem Biegekörper
seitlich außerhalb der durch die neutralen Fasern gebildeten Fläche liegt, soll
erfindungsgemäß der Biegekörper an seinem einen Ende, gegebenenfalls durch einen
kurzen Schuh, starr mit einer Dauernadel, insbesondere einem Saphirsbift, verbunden
und am anderen Ende in der Fassuni- in Richtung der auszuwerternden Biegungskräfte
-nachgiebig gelagert sein, und außerdem soll -der den Biegekörper umgebende Raum
der Fassung wenigstens zu einem Teil mit einem pastenarbigen Körper ausgefüllt sein.
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Die Kombination der drei erwähnten Maßnahmen, nämlich i. starre Befestigung
der Dauernadel am beweglichen Ende des Biegersystems, 2. nachgiebige Lagerung des
anderen Endres, 3. Ausfüllung des Raumes zwischen dem Biegersystem und der Fassung,
weinigstems zu einem Teil, mit einem pastenartigen Körper, ergibt o_iinen Tonabnehmer
von ganz iil>ei-rascli@en ,d günstigen. Eigenschaften. So war es möglich, die Auslenkliärte
auf weniger als die Hälfte der °ntsprechenden Werte bei der früheren Konstruktion
zu vermindern. Dadurch wurde die Scliiitteli-esonaniz von i-,t«-a 6o Hz auf unter
3o Hz verlegt. 1?iire besondere Verl>;sserung ergab sich hinsichtlich der nicht
linearen Verzerrung-en bei niedrigen Vre<luenzen. Dabei ist die Bruchempfindllichkeit
jedoch nicht erhöht, sondern ebenfalls vermindert. Die I@ i-eqti.eii-r-1<urve
ist frei von 1Zesonanzstellen und hat ini ganzen in Betracht kommenden Tonibereich
d°n gewünschten, von tiefen zu hohen Tönen gleichmäßig abfallenden Verlauf. Auch
ist die Gleichmäßigkeit der Tonalynehmer in der Serienfabrikation wesentlich verbessert.
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Bei der nun folgenden I@esl>rechun@g eines Ausführungs@beispieIs der
Frtindung an lland .der Zeichnung wird <lie I:rzielunig dieser Vorteile durch
die Koinhination der drei erwähnten Maßnahmen noch besser verständlich wenden.
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In der Zeichnung ist eine "homal>neliinerkaps.el entsprechend der
Erfindung dargestellt. Der Biegekörper r, der in der üblichen Weise aus zwei piezoelektrischen
Platten zusammengesetzt sein kann, besteht .aus :irrein J-littelteil von rechteckiger
0il>erfläche miit den beiden angesetzten dreieckigen Zuspitzungen t° und ib. Die
untere freie Ecke der dreieckigen Zuspitzunig ib greift in den Schuh 2 ein, in welchem
sie verkittet oder verklebt ist. D. -r Schuh trägt in seiitein unteren Ende den
Saphirstlift 3. Die obere Zuspitzung- i° des Biegekörpers ist zwischen den Platten
7, @ aus einem nachgie ibigenMaterial, z. B. Guninii, eingeklemmt. Auf diese Weise
wird bei großen Ainplitu Aden .e"ine gewisse Beweglichkeit des Biegekörpers innerhalb
der oberen Einspannstelle erzielt und die Auslenkhärte entsprechend herabgesetzt.
Hinzu kommt, daß der Biegekörper wesentlich länger als breit ausgebildet werden
kann, cla infolge der _L\u,sfül,l,ung des freien Raumes zwischen dem Biegekörper
und der Fassung durch dien kastenartigen Körper 6 die Bruchgefahr fast ausgeschlossen
ist. Durch den Nadelidrudk wird der 13iegekörp.er auf Knickeng beansprucht. Eine
Gefährdung tritt jedoch nicht durch den normalen Auflagedruck, sondern stetes nur
bei Stößen durch Fallenlassen o. dgl. auf. Dabei legt sich jedoch der Biegekörper
mit der ausknickenden Seite gegen die Paste 6, welche nicht so schnell ausweichen
kann, so daß der Biegekörper wirksam abgestützt und ein Zerbrechen verhindert wird.
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Es hat sich al,s vorteilhaft erwiesen, einen gewissen Teil dies Raumes
nahe dem unteren Ende des Biegekörpers nicht mit Paste auszufüllen. Die freie Länge
dieses nicht umhüllten Stückes ist jedoch so gering, daß keine Knick- b@zw. Bruchgefahr
besteht. Jedoch wird durch dieses freie Stück eine verbesserte Wiedergabe fier die
hohen Frequenzen gewährleistet. '-Man kann sich die günstige Wirkung der Konstruktion
nach der Erfindung auch
so verständlich machen, wenn man die Dämpfungsverhältnisse,
beginnend vorn oberen Ende nach unten 'betrachtet. Die Einspanniung zwischen den
Platten 7 und 8 ergibt eine gewisse Nachgiebigkeit, die jodoch nur @hei sehr großen
Ampliituiden zur Wirkuntg kommt. In (lern daran anschließenden Stück ödes Biegekörpers,
welches von der Paste umhüllt ist, ist die Dämpfung schon wesentlich geringer, da
die laste ausweichende Bewegungen: durchführen kann, jedoch sehr plötzlichen und
großen Amplituden, wie bei Stößen, nur sehr zögernd folgt. jeclioch ist @in diesem
Teil eine geniigende Nachg@iebihd:eit für die Wiedergabe der mittleren Tonfrequenzen
gewährleistet. Das untere 1?nide des Biegekörpers schwingt vollkommen frei und kann
daher die höchsten in der Tonschrift enthaltenen, hreclttenzen wiedergeben.
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Es sei hier erwähnt, daß bereits ein Tonabnehmer bekantutg eworden
ist, bei welchem das Kristallelement sich clrcn,fallls in einem von einem pastenartigen
Körper ausgefüllten Raum -befindet. Bei diesem System handelte es .sich aber um
einen Drehhieger, ,der an dem von den Nadel a@bgewendeten Ende fest eingnespannt
war, und bei welchen :die Nadel über eine sehr nachgiebige Feder auf einen Koppelkörper
einwirkte, der -in der Fassung drehbar gelagert war und seine Drehbewegungen auf
das freie Ende des Kristallsystems übertrug. Man erkennt, daß dieses System ass
ganzes keinen Vergleich mit der Konstruktion nach der Erfindung zuläßt, dadurch
die Federung zwischen Nadel und Koppelkörper eine Wiedergabe der hohen Tonfrequenzen
nicht möglich ist und außerdem die Reibung irn Lager unkont,rolilierl>are Dämpfungen
bewirkt. Es ist auch durch diese bekannte Konstruktion nicht -die Verwendung einer
nachgiebigen Lagerung -in Verbindung mit einer Dämpfung bzw. Abstützung des Kristallsystems
durch einen pastenartigen Körper bei starrer Verbim-dung des freien Endes finit
der Nadel gezeigt.
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:1us sdier Zeichnunig ist zu ersehen, daß der Biegekörper i mehr als
doppelt so lang ist wie breit. Es wurde schon erwähnt, daß @diies der Erzielung
einer geringen; Auslenkhärte förderlich ist. Als pastenartiger Körper 6 hat sich
besonders eine Siliciumverbindung von vaselinartiger Beschaffenheit (Silicone) bewährt.
Die Anordnung des Tonabnehmers ist im allgemeinen so, daß der Biegekörper, wie in
der Zeichnung dargestellit, auf der Plattenebene senkrecht steht. Die mechanische
Anordnung ist dabei so zu treffen:, idaß deX Biegekörper durch den Auflagedruck
der Nadel keine nennenswerte Biegunigsbeanspruch@unig erfährt, d. h. der Auflagedruck
-soll in der Richtung der Achse des Biegekörpers verlaufen. Zweckmäßsib-erweise
soll die aus zwei schaleniförinigen Tciilen d, 5 gebildete Fassung gleichzeitig
die mit den Belegungen des piezoelektrischen Elementes verbundenen Kontaktstifte
9, 1o tragen.
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hm die dargestellte Tonabnehmerkapsel leicht an einem Haltearm befestigen
zu können, trägt die Fassung zweckmäßigerweise eine genutete bzw. schwalbenschwanzartige
Führungsleiste i i, mit deren Hilfe sie auch leicht ausgewechselt werden kann. Ferner
ist .an der Fassung eine Aussparung 12 vorgesehen, in welche eine Feder einrastet,
so daß die Fassung gegen Herausfallen gesichert, ist.