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Vorrichtung zum Schneiden von Schallrillen vermittels elektrisch angetriebener
Schneiddosen Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Schneiden von Schallrillen
vermittels elektrisch angetriebener Schneiddosen mit Einrichtungen zur Erzeugung
von Gegenspannungen zwecks Erzielung einer Gegenkopplung.
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Die Erzeugung von Spannungen durch elektrisch angetriebene Teile,
mit denen die Verstärkungseinrichtungen im Sinn einer Gegenkopplung bezüglich der
Eingangsspannungen beeinflußt werden sollen, ist bekannt. Die mit diesem Verfahren
verbundenen Vorteile bestehen in einer erheblichen Verminderung aller Ungleichmäßigkeiten,
denen das gesamte System vom Verstärker und dem elektrisch angetriebenen mechanischen
Teil unterworfen sind. Die Frequenzäbhängigkeit der Amplitude des mechanisch angetriebenen
Teiles wird weniger beeinflußt von den mechanischen Eigenschaften als von Resonanzlage
und Dämpfung. Die nichtlinearen Verzerrungen in der Kennlinie des Verstärkers und
in der Wirkung des elektrischen Antriebes auf den mechanisch angetriebenen Teil
können erheblich verkleinert werden. Der Grad der erreichbaren Verbesserung ist
abhängig von dem Verhältnis zwischen der Größe der Eingangsspannung des Verstärkers
zu der Größe der gegenzukoppelnden Spannung. Es ist wünschenswert, daß die
gegenzukoppelnde
Spannung das Mehrfache gegenüber der Eingangsspannung beträgt. Dieser Verbesserung
ist eine Grenze gesetzt dadurch, daß Phasendrehungen innerhalb des Verstärkers,
innerhalb der Übertragung vom Verstärkerausgang auf das mechanisch angetriebene
System, innerhalb der Erzeugungseinrichtung für die Gegenspannungen und innerhalb
deren Verstärkung entstehen, die schließlich so groß werden können, daß nicht mehr
die Wirkung einer Gegenkopplung eintritt, sondern die Wirkung einer Rückkopplung.
Das System gerät dann in Eigenschwingungen. Es ist also auch wichtig, daß die Erzeugung
und Verstärkung der Gegenspannungen möglichst ,geringe Fehler der Frequenzabhängigkeit,
der Phasendrehung und der nichtlinearen Verzerrungen enthält, weil alle diese Fehler
die günstige Wirkung der Gegenkopplung vermindern würden. Eine weitere Störungsursache
kann darin liegen, daß der elektrische Antrieb des mechanischen Teiles unmittelbar
Einwirkungen auf die Vorrichtung zur Erzeugung von Gegenspannungrn hervorbringt.
Es ist erwünscht, daß die Gegenspannungen nur erzeugt werden von den Bewegungen,
die tatsächlich dem mechanischen Teil erteilt wurden, ohne daß eine unmittelbare
elektrische Einwirkung stattfindet.
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Solche Vorrichtungen, in denen von mechanisch angetriebenen Teilen
Gegenspannungen erzeugt werden, sind bereits bekannt für Schneiddosen zum Herstellen
von Schallrillen in mechanischen Tonträgern. Es sind Schneidvorrichtungen zum Erzeugen
von Tiefenschrift bekannt, die Hilfseinrichtungen enthalten, mit denen eine auf
den Verstärkereingang einwirkendeGegenspannung hervorgerufen wird. In diesen bekannten
Schneiddosen erfolgt der Antrieb durch ein elektrodynamisches Tauchspulensystem,
an dem der Schneidstichel befestigt ist,, und dieses Tauchspulensystem trägt gleichzeitig
eine weitere, dazu konzentrische Spule, in der durch die Bewegung im magnetischen
Streufeld des Hauptmagneten die zur Gegenkopplung benutzte Spannung erzeugt wird.
Diese bekannte Schneiddose ist insofern noch nicht besonders vorteilhaft, weil besondere
Maßnahmen notwendig sind, um der unmittelbaren Einwirkung des elektrischen Antriebsystems
auf die Spule, in der die Gegenspannungen erzeugt werden, zu begegnen. Es ist dies
erreicht durch eine zwischen der Antriebspule und der Gegenkopplungsspule angeordnete
kräftige Kurzschlußwindung, welche die Streukraftlinien der Antriebspule abschirmen
soll.
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Es war bei der genannten Konstruktion notwendig, einen größeren Abstand
zwischen dem elektrischen Antriebsystem und dem ,System zur Erzeugung von Gegenspannungen
herzustellen, wodurch die Masse der elektrisch angetriebenen Teile unerwünscht vergrößert
wurde. Auch ist es schwierig, die Abschirmung so vollkommen zu gestalten, daß die
Einwirkung des Antriebes auf die J Gegenspannung hinreichend klein bleibt.
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Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist es möglich, Schneiddosen
zur Herstellung von Schallrillen zu bauen, die sich in ihrem mechanischen Aufbau
nur wenig von solchen Schneiddosen unterscheiden, die keine Einrichtungen zur Erzeugung
von Gegenspannungen enthalten und in denen außerdem vermieden wird, daß unmittelbare
Einwirkungen vom elektrischen Antrieb auf die Gegenspannungen stattfinden.
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Die Erfindung befaßt sich nun mit Vorrichtungen zum Schneiden von
Schallrillen vermittels elektrisch angetriebener .Schneiddosen mit Einrichtungen
zur Erzeugung von Gegenspannungen zwecks Erzielung einer Gegenkopplung, und erfindungsgemäß
wird zum Erzeugen der Gegenspannungen ein System benutzt, das seiner Natur nach
durch das die Bewegungen des Schneidstichels antreibende elektrische System nicht
beeinflußt werden kann.
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Als Beispiele für Ausführungsformen der Erfindung können solche Anordnungen
genannt werden, in denen der Schneidstichel und die damit verbundenen Teile durch
elektromagnetische Wirkung bewegt werden und in denen die Gegenspannung nicht nach
dem Prinzip der magnetischen Induktion erzeugt wird, sondern nur in Systemen anderer
Art.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Abb. i stellt eine Vorrichtung zum Schneiden von Schallrillen dar,
bei der zur Erzeugung der Gegenspannung das Prinzip der Transponierung benutzt wird.
Hierbei wird der Teil der Anordnung, der zur Gegenspannungserzeugung dient, mit
Frequenzen betrieben, die weit außerhalb des Frequenzbereiches der vorkommenden
Bewegungen oder der Frequenzen des elektrischen Antriebes liegen. Ein solches System
arbeitet also mit Mittel- oder Hochfrequenz und verändert die Bedingungen von Ohmschen,
kapazitiven oder induktiven Widerständen in Brückenschaltungen oder ähnlichen Anordnungen.
Die Änderungen der Brückenmitte oder die "auf andere Weise erzeugten Änderungen
in der Mittel- oder Hochfrequenz können, evtl. nach weiterer Verstärkung, gleichgerichtet
werden, und auf diese Weise wird eine Gegenspannung gewünschter Größe zwecks Gegenkopplung
auf den Verstärkereingang verfügbar.
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Gemäß Abb. i trägt der den Schneidstichel tragende Anker i, der zwischen
den Polen :2 des Permanentmagneten 3 durch die in der Spule q. auftretenden und
von der Verstärkerröhre 5 kommenden Wechselspannungen bewegt wird, eine Verlängerung
6, die zwischen den beiden Platten 7 und 8 angeordnet ist. Diese beiden Platten
bilden zusammen mit der Verlängerung 6 einen Differentialkondensator, der zusammen
mit den Widerständen 9 und i o mit deren regelbarer Mitte i i eine Brückenanordnung
bildet, die zwischen der Klemme i2 und dem zweckmäßig geerdetenAnker i von einer
hochfrequenten Wechselspannung gespeist wird. Die Brückenmitte wird durch die Spule
13 gebildet, die über die Spule 1q. transformatorisch auf den Eingang des Hochfrequenzverstärkersi5
einwirkt. Durch die Bewegungen des Ankers verändert sich das Brückengleichgewicht,
so daß auf
den Verstärker 15 Höchfrequenzspannungen gelangen, deren
Größe sich in genauem Zusammenhang mit den Bewegungen des Ankers i verändert. Es
ist zweckmäßig, die Brückenmitte nicht genau auf Stromlosigkeit einzustellen, weil
dann der Verstärker außer der Größe auch die Phasenlage berücksichtigen müßte. Die
Brückenanordnung ist vielmehr so einzustellen, daß in allen vorkommenden Stellungen
der Verlängerung 6 in der Brückenmitte nur Strom in einer Richtung fließt. Nach
der Verstärkung der Hochfrequenzspannungen im Verstärker 15 werden diese im Gleichrichter
16 in niederfrequente Spannungsschwankungen zurückgeführt, und sie können dann den
vom Verstärker 17 kommenden eigentlichen Steuerspannungen. entgegengeschaltet werden.
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Eine solche Einrichtung bietet verschiedene Vorteile: Das Prinzip
der Erfindung ist in vollkommener Weise erfüllt, indem ohne besondere Abschirmmaßnahmen
eine unmittelbare Einwirkung des elektrischen Antriebsystems auf die Gegenspannung
vermieden ist. Darüber hinaus ist es günstig, daß die Erzeugung der Gegenspannung
praktisch keinerlei Leistungen erfordert. Die bewegten Teile der Gegenspannungserzeugung
können mit außerordentlich kleiner Masse ausgeführt werden, so daß für deren Bewegung
eine Verstärkung des elektrischen Antriebsystems kaum notwendig ist. Die hochfrequente
Erzeugung und Verstärkung der Gegenspannung ist auch insofern vorteilhaft, als darin
keinerlei Gefahr für Phasendrehungen gegeben ist, wodurch das Verhältnis der Gegenspannung
zur Eingangsspannung günstig gewählt werden kann. In bekannter Weise könnten zwischen
dem Gleichrichter 16 und dem Punkt, an dem die Gegenspannung mit der Eingangsspannung
zusammengeschaltet wird, Schaltmittel eingefügt werden, mit denen die nicht völlig
vermeidbaren Phasendrehungen zwischen dem elektrischen Antriebsystem und denBewegungen
der angetriebenen Teile verkleinert oder ausgeglichen werden sollen.
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Es können die erfindungsgemäß anwendbaren Systeme auch auf piezoelektrischer
oder photoelektrischer Wirkung beruhen. In Abb. 2 ist beispielsweise eine Vorrichtung
dargestellt, die zur Erzeugung der Gegenspannung den piezoel-ektrischen Effekt ausnutzt.
i, 2, 3, 4., 5 und 17 sind die gleichen Elemente wie in Abb. i. Der als Schneidstichel
dienende Anker i wirkt hier im Gegensatz zur Abb. i auf die piezoelektrischen Kristalle
i9, 2o. Je nach dem Ausschlag des Ankers i ändert sich der Druck dieses Ankers auf
diese Kristalle, und es entsteht ein entsprechend diesem Druck sich ändernder Strom
in den Leitungen 2i, der zur gegenseitigen Beeinflussung der Steuerspannungen im
Verstärker 17 ausgenutzt werden kann. Die von 17 kommenden Steuerströme werden wie
in Abb. i über den Verstärker 5 den Spulen q. zur Beeinflussung des Schneidstichels
i zugeführt. Auf diese Weise ist also auch eine Gegenkopplung bei Schneiddosen durchführbar.
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Es kann nun auch die Erzeugung der Gegenspannung auf photoelektrischem
Wege bewirkt werden. In diesem Falle beeinflußt der Schneidstichel eine Blende im
Lichtweg einer Photozelle derart, daß z. B. die Blende entsprechend dem Ausschlag
des Schneidstichels mehr oder weniger in den Lichtweg geschoben wird, wodurch der
erzeugte Photostrom geändert wird, der dann zur Erzielung der Gegenkopplung in bekannter
Weise verwendet werden kann.
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Ferner kann an die Stelle des Differentialkondensators 6, 7, 8 in
Abb. i ein Spannungsteiler treten in Form eines festen oder auch flüssigen Widerstandes
mit einem Mittelabgriff, der durch die Bewegungen des Schneidstichels verändert
wird. Ebenso können auch Widerstandsänderungen in Kohledruckwiderständen zur Erzeugung
derGegenspannung benutzt werden.
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Auch könnte durch die mechanische Bewegung eine Kapazitätsänderung,
wie sie bei der Besprechung von Kondensatormikrophonen auftritt, wirksam gemacht
werden, um eine Gegenspannung zu erzeugen.
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Es ist ferner auch die Übertragung der mechanischen Bewegung auf eine
Elektrode einer mehrpoligen Elektronenentladungsstrecke möglich, wobei die Elektrode
räumlich bewegt wird und dadurch die elektrischen Verhältnisse der Entladungsstrecke
verändert.
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Bei den druckempfindlichen Systemen, wie z. B. den piezoelektrischen
gemäß Abb. 2 oder den Kohledruckwiderstandsanordnungen, bilden zweckmäßig diese
druckempfindlichen Systeme zur Erzeugung der Gegenspannung selbst einen Teil der
Einspannung des Schneidstichels, wie dies auch schon schematisch aus der Abb. a
hervorgeht.
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Falls der elektrische Antrieb des Schneidstichels nicht durch magnetische
Wirkungen erfolgt, sondern beispielsweise durch den .piezoelektrischen Effekt, so
werden Einrichtungen zur Gegenspannungserzeugung möglich, die mit magnetischer Induktion
arbeiten. Es ist durch niederohmige Ausführung der Induktionsspulen leicht möglich,
die etwa auftretenden kapazitiven Einwirkungen von der Speisung des piezoelektrischen
Systems hinreichend klein zu halten.
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Die bekannte Maßnahme, daß durch Beeinflussung der Gegenspannungen
im Sinn einer besonderen Frequenzabhängigkeit oder im Sinn von nichtlinearer Amplitudenabhängigkeit
dem gesamten System irgendwelche besonderen wünschenswerten Eigenschaften mitgeteilt
werden, läßt sich bereits dadurch begünstigen, daß die Eigenschaften der Spannungserzeugung
ganz oder teilweise diesen Eigenschaften angepaßt sind. So ist es zum Beispiel möglich,
für ein Schallrillenaufzeichnungsverfahren, das mit geschwindigkeitsproportionaler
Amplitude arbeiten soll, die Erzeugung der Gegenspannungen mit einem solchen System
vorzunehmen, das bei konstanter Geschwindigkeitsamplitude eine konstante Größe der
Gegenspannungen erzeugt. Das ist der Fall in den meisten gebräuchlichen Tonabnehmerbauarten,
und es ist deswegen nur notwendig, entsprechend der erfindungsgemäßen Arbeitswege
ein solches System auszuwählen, das
sich von dem Antriebsystem so
unterscheidet, daß eine unmittelbare Beeinflussung nicht möglich ist.