DE891145C

DE891145C - Piezoelectric pickup

Info

Publication number: DE891145C
Application number: DE1949P0002637
Authority: DE
Inventors: Helmut Mosaner
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1949-04-20
Filing date: 1949-04-20
Publication date: 1953-09-24

Description

Piezoelektrischer Tonabnehmer Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Tonabnehmer, d. h. ein Gerät, welches den akustisehen Inhalt einer mechanischen Schallaufzeichnung, insbesondere einer Schallplatte, unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes in elektrische Spannungen umsetzt.Piezoelectric Pickup The invention relates to a piezoelectric pickup Pickup, d. H. a device, which the acoustic content of a mechanical Sound recording, in particular a record, using the piezoelectric Converts the effect into electrical voltages.

Die gebräuchlichen Kristalltonabnehmer weisen verschiedene Mängel auf. In elektrischer Hinsicht macht sich das Auftreten von Eigenresonanzstellen im Hörfrequenzbereich störend bemerkbar, während in mechanischer Hinsicht das Gewicht des Tonabnehmers größer ist, als es für die schonende Behandlung der Schallaufzeichnungsträger erwünscht wäre. Die Erfindung besteht in Maßnahmen, welche diese und andere Nachteile der handelsüblichen Tonabnehmer vermeiden.The common crystal pickups have various shortcomings on. In electrical terms, self-resonance points occur noticeable in the audio frequency range, while in mechanical terms the weight of the pickup is larger than it is for the gentle handling of the sound recording medium would be desirable. The invention consists in measures overcoming these and other disadvantages avoid the commercially available pickups.

Piezoelektrische Tonabnehmer mit einem als Bieger ausgebildeten Kristallsystem, dessen eingespannter Teil im wesentlichen senkrecht über der Abtastnadel angeordnet ist, sind an sich bekannt. Es ist ferner bekannt, bei solchen Tonabnehmern als Abtastnadel eine sogenannte Dauernadel (Saphirstift) zu verwenden.Piezoelectric pickups with a crystal system designed as a bender, whose clamped part is arranged essentially vertically above the stylus are known per se. It is also known to use such pickups as a stylus to use a so-called permanent needle (sapphire pen).

Gemäß der Erfindung wird dem als Sattelbieger ausgestalteten Kristallsystem die Form einer quadratischen Platte gegeben und eine Diagonale der Platte im wesentlichen senkrecht zum Schallaufzeichnungsträger angeordnet. Die Einspannung des Kristallsystems erfolgt zweckmäßig so, daß das Verhältnis der Länge der Linie, längs welcher die Einspannkraft angreift, zur Länge der bei der Abtastbewegung frei schwingenden Achse größer als z : z ist. Dieser Forderung kann beispielsweise dadurch Rechnung getragen werden, daß das Kristallsystem die Form einer quadratischen Scheibe erhält, welche die eine mit der Abtastnadel starr verbundene Ecke dem Schallaufzeichnungsträger zukehrt und längs der waagerechten Diagonale eingespannt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Kraft, die auf den Kristall wirkt, wenn man den Tonabnehmer auf den Schallaufzeichnungsträger fallen läßt, in Richtung der senkrechten Diagonale der Kristallplatte verläuft, in welcher diese diegrößteWiderstandsfähigkeitbesitzt.According to the invention, the crystal system designed as a saddle bender given the shape of a square plate and a diagonal of the plate is essentially arranged perpendicular to the sound recording medium. The restraint of the crystal system expediently takes place so that the ratio of the length of the line along which the Clamping force engages, to the length of the freely oscillating axis during the scanning movement is greater than z: z. This requirement can be taken into account, for example that the crystal system is given the shape of a square disk, which the one corner rigidly connected to the scanning needle to the sound recording medium facing and is clamped along the horizontal diagonal. This arrangement has the advantage that the force that acts on the crystal when you hit the pickup drops on the sound recording medium, in the direction of vertical The diagonal of the crystal plate runs in which it has the greatest resistance.

Es erübrigt sich infolgedessen, besondere Schutzvorrichtungen gegen eine Beschädigung des Tonabnehmers durch Fallenlassen anzubringen; diese erspart nicht nur Kosten, sondern hat auch in akustischer Hinsicht große Vorteile, weil die Bestandteile der Schutzvorrichtung leicht Störgeräusche hervorrufen. Bei der angegebenen Art der Einspannung greift die Einspannkraft längs der waagerechten Diagonale der Kristallscheibe an, und diese Strecke ist doppelt so lang wie die frei schwingende Achse der Kristallplatte, die ihrerseits gleich der halben senkrechten Diagonale ist.As a result, there is no need for special protective devices against damage the cartridge by dropping it; this saves not only costs, but also has great acoustic advantages because the components of the protective device can easily generate noise. In the specified type of clamping, the clamping force acts along the horizontal Diagonal of the crystal disk, and this distance is twice as long as that freely oscillating axis of the crystal plate, which in turn is equal to half the vertical Diagonal is.

Diese Form des Kristallsystems ist auch günstig hinsichtlich der Beanspruchung desselben durch einen seitlichen Schub auf die Abtastnadel, so daß es möglich ist, dem Kristallsystem Auslenkbewegungen zuzumuten, die erheblich größer sind als die genormte Schallrillenamplitude von ± 65 (u, ohne daß ein Bruch der Kristallplatte zu befürchten ist.This form of the crystal system is also favorable in terms of the stress on it from a lateral thrust on the stylus, so that it is possible to expect deflection movements of the crystal system which are considerably greater than the standardized sound groove amplitude of ± 65 (u, without breaking the crystal plate is to be feared.

Es empfiehlt sich jedoch, Anschläge anzubringen, welche die Auslenkung auf beispielsweise ± ioo ,u begrenzen. Die Abtastnadel, z. B. ein Saphirstift, soll möglichst kurz ausgebildet werden. Dies hat einerseits den Vorteil einer größtmöglichen Spannungsabgabe des Kristallsystems, weil diese der Auslenkung der Kristallplatte proportional und letztere wieder um so größer ist, je dichter sich der Kristall -an der Schallrille befindet. Außerdem wird dadurch die Gefahr des Auftretens von störenden Eigenresonanzen verringert. Man erkennt den Vorzug der angegebenen Ausbildung des Kristallsystems, wenn man dieses mit den üblichen Biegern oder Drehbiegern vergleicht. Diese haben die Form von länglich rechteckigen Platten, die an einer Schmalseite eingespannt sind. Die Länge der frei schwingenden Achsen ist in diesem Fall größer als die Länge der Strecke, längs welcher die Einspannkräfte angreifen, und dies bedingt eine höhere Bruchgefahr. Außerdem treten bei den länglichrechteckigen Kristallplatten leicht Eigenresonanzstellen auf, die unter Umständen im Hörfrequenzbereich liegen und außerdemeinestarkemechanische Beanspruchung des Kristalls zur Folge haben.However, it is advisable to attach stops which limit the deflection to, for example, ± ioo, u. The stylus, e.g. B. a sapphire pen should be made as short as possible. One hand this has the advantage of a maximum voltage output of the crystal system, because these latter and the greater is the deflection of the crystal plate proportional again, the closer the Kri -an stall the sound groove is. In addition, this reduces the risk of disruptive natural resonances occurring. The advantage of the specified design of the crystal system can be seen if this is compared with the usual benders or rotary benders. These have the shape of oblong rectangular plates that are clamped on one narrow side. In this case, the length of the freely oscillating axes is greater than the length of the path along which the clamping forces act, and this results in a higher risk of breakage. In addition, natural resonance points easily occur in the elongated rectangular crystal plates, which under certain circumstances lie in the audible frequency range and also result in strong mechanical stress on the crystal.

Die Ausbildung des Kristallsystems als eine auf einer Spitze stehende quadratische Platte, deren Ebene auf dem Schallaufzeichnungsträger senkrecht steht und tangential zur Schallrille verläuft, hat den weiteren Vorteil, daß das Kristallsystem ohiae Schaden für die Wiedergabe in seiner Ebene um etwa q.0° nach vorn oder hinten geneigt werden kann. Dies erweist sich besonders günstig bei der Verwendung eines solchen Tonabnehmers in einer Magazin-Sprechmaschine, in welcher der Tonarm auf einen Schallplattenstapel wechselnder Höhe aufgesetzt werden muß.The formation of the crystal system as one standing on a point square plate, the plane of which is perpendicular to the sound recording medium and runs tangentially to the sound groove, has the further advantage that the crystal system ohiae damage to reproduction in its plane by about q.0 ° forwards or backwards can be tilted. This proves to be particularly beneficial when using a such a pickup in a magazine speaking machine, in which the tonearm is on a stack of records of varying heights must be placed on top.

Das beschriebene Kristallsystem mit daran befestigter Nadel kann unmittelbar in den Kopf des Tonabnehmerarmes eingesetzt werden. Um den Einbau zu erleichtern und eine leichte Auswechselung des Kristallsystems zu ermöglichen, empfiehlt es sich jedoch, dieses in. ein besonderes Schutzgehäuse einzubauen, welches mit Anschlußkontakten ausgestattet ist und in den Tonabnehmerkopf eingeschoben werden kann.The crystal system described with a needle attached can be used directly be inserted into the head of the pickup arm. To facilitate installation and to allow easy replacement of the crystal system, recommends it however, to build this in. A special protective housing, which with connection contacts is equipped and can be inserted into the cartridge head.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Abb. i zeigt den Kopf eines Kristalltonabnehmers in Seitenansicht und teilweise geschnitten, Abb. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-B; Abb. 3 stellt in Seitenansicht und im Schnitt ein in ein Schutzgehäuse eingebautes Kristallsystem gemäß der Erfindung dar; Abb. q. gibt einen Schnitt durch eine andere Ausführung des Schutzgehäuses wieder.Fig. I shows the head of a crystal pickup in side view and partly in section, Fig. 2 shows a cross section along the line A-B; Fig. 3 shows, in side view and in section, a crystal system built into a protective housing according to the invention; Fig.q. gives a cut through another version of the protective housing again.

In Abb. i und 2 bedeutet i den Vorderteil eines Tonarmes, der beispielsweise aus zwei symmetrischen Hälften 2, 3 zusammengesetzt ist - und aus Isolierstoff besteht. In einem Hohlraum desselben ist das Kristallsystem q. gelagert, das die Form eines auf einer Spitze stehenden Quadrates hat und so angeordnet ist, daß seine Ebene auf dem Schallaufzeichnungsträger 5 senkrecht steht und zur Schallrille 6 tangential verläuft. Das Kristallsystem ist aus zwei Kristallplatten 7, 8 zusammengesetzt, deren (Kristallachsen zu den Kanten parallel verlaufen, so daß das Kristallsystem einen Sattelbieger darstellt. . Die im Kristallsystem erzeugten Spannungen werden von den Elektrodenanschlüssen 9, io. abgenommen und durch die in einem Kanal m des Tonarmes verlegten Leitungen 12S 13 dem Eingang eines Verstärkers zugeführt. Die Einspannung des Kristallsystems im Tonarm erfolgt unter Zwischenlage von zwei dreieckigen (Gummiplättchen 1q., 15 in der .Weise, daß die Einspannkraft längs der waagerechten Diagonale des Kristallsystems angreift. Die Abtastnade116 besteht aus einem Saphirstift, der in einem sSchuh 17 aus einem leichten Kunstharz befestigt, insbesondere eingekittet ist. Der Schuh ist seinerseits an der nach unten gekehrten Ecke der Kristallplatte befestigt, insbesondere angeklebt. Der Abtaststift ragt durch eine öffnung 18 des Tonarmkopfes nach unten heraus, deren seitliche Begrenzungen so ausgebildet sind, daß sie die größtmögliche Auslenkung der Abtastnadel auf einen Wert von beispielsweise ± ioo ,u begrenzen, bei welcher für das Kristallsystem noch keine Bruchgefahr besteht. Die Abbildungen lassen erkennen, daß die bei einem Druck oder Stoß auf die Abtastnadel auftretende (Kraft sich längs der senkrechten Diagonale des Kristallsystems fortpflanzt, in welcher dieses die größte Widerstandsfähigkeit aufweist. Es ist ferner unmittelbar einzusehen, daß der Tonarm gegenüber dem Schallaufzeichnungsträger nach vorn oder hinten so weit gekippt werden kann, wie es durch die strichpunktierten Geraden 19, 2o angedeutet ist, welche die relative Lage des Schallaufzeichnungsträgers in der gekippten Stellung veranschaulichen. Ferner ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß das ganze Gebilde besonders flach und leicht ausgeführt werden kann, so daß es sich erübrigt, besondere Vorrichtungen zur Gewichtsentlastung an dem Tonarm anzubringen, welche die akustischen Eigenschaften desselben verschlechtern und unter Umständen Klappergeräusche verursachen. Trotz der gedrängten Abmessungen des Tonabnehmerkopfes ist es möglich, im Bedarfsfalle in diesem auch noch einen kleinen Widerstand, insbesondere einen abgleichbaren Schichtwiderstand, zur Entzerrung der tiefen Frequenzen anzubringen.In Fig. I and 2 i means the front part of a tonearm, for example is composed of two symmetrical halves 2, 3 - and consists of insulating material. The crystal system q is in a cavity of the same. stored that takes the form of a has a square standing on a point and is arranged so that its plane is perpendicular to the sound recording medium 5 and tangential to the sound groove 6 runs. The crystal system is composed of two crystal plates 7, 8, whose (crystal axes run parallel to the edges, so that the crystal system represents a saddle bender. . The stresses generated in the crystal system are from the electrode connections 9, io. removed and through the in a channel m des Tone arm laid lines 12S 13 fed to the input of an amplifier. the The crystal system is clamped in the tonearm with two triangular ones in between (Rubber plate 1q., 15 in such a way that the clamping force is along the horizontal Attacks the diagonal of the crystal system. The stylus 116 consists of a sapphire pen, which is fastened, in particular cemented, in a shoe 17 made of a lightweight synthetic resin is. The shoe, in turn, is on the downward facing corner of the crystal plate attached, especially glued. The stylus protrudes through an opening 18 of the Tonearm head downwards, the side boundaries of which are designed in such a way that that they have the greatest possible deflection of the stylus to a value of, for example ± ioo, u limit at which there is still no risk of breakage for the crystal system. The images show that the pressure or impact on the stylus occurring (force propagates along the vertical diagonal of the crystal system, in which this has the greatest resistance. It is also immediate to see that the tonearm with respect to the sound recording medium forwards or can be tilted at the rear as far as indicated by the dash-dotted straight line 19, 2o is indicated, which shows the relative position of the sound recording medium in the illustrate tilted position. It can also be seen from the drawing that the whole structure can be made particularly flat and light, so that it is superfluous, special devices for weight relief to the To attach tonearm, which deteriorate the acoustic properties of the same and may cause rattling noises. Despite the compact dimensions of the pickup head, it is possible to add one in this case, if necessary small resistance, especially an adjustable sheet resistance, for equalization of the low frequencies.

Eine Untersuchung eines nach den vorstehenden Gesichtspunkten ausgebildeten Kristalltonabnehmers hat ergeben, daß die Frequenzkurve, welche die Abhängigkeit der jeweils abgegebenen "Spannung von der Frequenz darstellt, keine Eigenresonanzstelle im Hörbereich aufweist und außerdem von den tiefen Frequenzen zu den höheren gleichmäßig abfällt. Dies ermöglicht eine ausgezeichnete Wiedergabe von Schallplatten und anderen mechanischen Tonaufzeichnungen, da diese Frequenzcharakteristik das Spiegelbild der Frequenzcharakteristik von Lautsprechern und Schallplatten-Schneidegeräten darstellt.An examination of one formed according to the above aspects Crystal pickup has shown that the frequency curve showing the dependence represents the respective output "voltage of the frequency, no self-resonance point in the audible range and also from the low frequencies to the higher evenly falls off. This enables excellent playback of records and others mechanical sound recordings, as this frequency characteristic is the mirror image represents the frequency characteristics of loudspeakers and record cutting devices.

Gemäß Abb. 3 ist das Kristallsystem 4 mit dem Schuh 17, welcher den Abtaststift 16 trägt, in ein Schutzgehäuse eingebaut, das aus zwei zusammenpassenden Teilen 21, 22 besteht und die Anschlußkontakte 23, und 24 trägt. .Das Schutzgehäuse wird zweckmäßig aus einer leichten Isoliermasse hergestellt, so daß es samt dem Kristallsystem nur wenige Gramm wiegt. Die Verbindung der beiden Teile des Schutzgehäuses miteinander kann durch Verschrauben oder Vernieten oder in besonders zweckmäßiger Weise durch Verkleben erfolgen. Ein solches in einem Schutzgehäuse untergebrachtes Kristallsystem läßt sich in einen entsprechend ausgebildeten Hohlraum eines Tonabnehmerkopfes einschieben und aus diesem leicht wieder herausnehmen, so daß sowohl der Zusammenbau des Tonarmes als auch eine Auswechselung oder Untersuchung des Kristallsystems beim Auftreten von Störungen leicht möglich ist.According to Fig. 3, the crystal system 4 with the shoe 17, which the Carrying stylus 16, built into a protective housing, which consists of two matching Parts 21, 22 consists and the connection contacts 23, and 24 carries. The protective housing is expediently made of a light insulating compound, so that it along with the Crystal system weighs only a few grams. The connection of the two parts of the protective housing with each other by screwing or riveting or in a particularly expedient way Way done by gluing. Such housed in a protective housing The crystal system can be inserted into a correspondingly designed cavity of a pickup head insert and easily remove it again, so that both the assembly of the tonearm as well as a replacement or examination of the crystal system at Occurrence of disturbances is easily possible.

Eine andere Ausbildung des Schutzgehäuses läßt Abb. q, erkennen. Dieses hat die Gestalt einer Schachtel, bestehend aus einem Unterteil25 und einem Stülpdeckel 26, der an ersterem durch einen Schnappverschluß festgehalten wird. Der Verschluß wird im Beispielsfalle durch eine oder mehrere Nasen 27 bewirkt, welche in entsprechende Vertiefungen an den gegenüberliegenden Stellen des anderen ;Gehäuseteils einrasten. Die gegenseitige Lage der in das Schutzgehäuse eingebrachten Einzelteile ist auf diese Weise nach dem Aufsetzen des Stülpdeckels auf den Unterteil gesichert, so daß die Tonabnehmerkapsel sofort und ohne Anwendung weiterer Befestigungsmittel einer elektrischen Prüfung unterzogen werden kann. Fällt diese günstig aus, so kann das Schutzgehäuse durch Ausfüllen eines zwischen dem Deckel und dem Unterteil vorgesehenen Spaltes 28 mit einer erhärtenden Klebemasse endgültig verschlossen oder durch Anbringen eines Siegels gegen unbefugtes öffnen gesichert werden. Bei ungünstigem Prüfungsergebnis läßt sich das Schutzgehäuse leicht wieder öffnen. Um das Kristallsystem auch bei geschlossenem Schutzgehäuse übersehen zu können, ist es zweckmäßig, letzteres aus einem durchsichtigen Isolierstoff herzustellen.Another design of the protective housing can be seen in Fig. Q. This has the shape of a box, consisting of a lower part25 and a slip lid 26, which is held on the former by a snap lock. The closure is effected in the example by one or more lugs 27, which in corresponding Engage the indentations at the opposite points of the other; housing part. The mutual position of the individual parts introduced into the protective housing is on secured this way after placing the slip lid on the lower part, so that the pickup capsule immediately and without the use of further fasteners can be subjected to an electrical test. If this is favorable, so can the protective housing by filling in a provided between the cover and the lower part Gap 28 is finally closed with a hardening adhesive or by attaching it a seal must be secured against unauthorized opening. In the event of an unfavorable examination result the protective housing can be easily opened again. To the crystal system too To be able to overlook the closed protective housing, it is advisable to switch off the latter a transparent insulating material.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Piezoelectric pickup with a crystal system designed as a bender, the clamped part of which is arranged essentially vertically above the scanning needle, and with a permanent needle (sapphire pen), characterized in that the crystal system is designed as a square plate and a diagonal of the plate is arranged essentially perpendicular to the sound recording medium is.

2. Pickup according to claim i, characterized in that the Stylus on the corner of the crystal system facing the sound recording medium is rigidly attached.

3. Pickup according to claim i, characterized in that the crystal system along the lines essentially parallel to the sound recording medium Diagonal is clamped.

4. Pickup according to claim 3, characterized in that that the clamping of the crystal system by means of elastic intermediate layers (14, 15) is accomplished by preferably triangular shape.

5. Pickup according to claim i, characterized in that the lateral edges of the opening (18) in the pickup head, through which the stylus (16) and a shoe (17) protrude to the outside, so formed are that they limit lateral needle movement.

6. Pickup according to claim i to 5, characterized in that the crystal system with the attached to it Scanning needle is built into a special protective housing (21, 22), which is in the Tonearm can be used interchangeably.

7. Pickup according to claim 6, characterized characterized in that the protective housing consists of synthetic resin parts, which together firmly connected, in particular glued. B. pickup according to claim 7, characterized characterized in that the protective housing is box-like and consists of one Lower part (25) and a slip lid (26), which by a snap lock be held together. G. Pickup according to Claims 6 to 8, characterized in that that the protective housing consists of a transparent insulating material. Dressed Publications: Swiss Patents Nos. 242 653, 247 481; U.S. Patent No. 1 803-273; Proc. of the Amer. Inst. Of Electr. Closely. (igig), 1328.