DE1422063A1 - Tonabnehmer - Google Patents

Description

Dr. Diefer ν. ßeroid

Patentanwälte _...-- . — —

München 23, Duinnfsfr. 6 1422063

3393-59/Dr. Sd. /Fr. RCA 46 267 (Laux)

Radio Corporation of America, New York, N. Y., U. S. A. TONABNEHMER

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Tonabnehmer für Schallplatten und bezieht sich im einzelnen auf Tonabnehmer für Schallplatten mit swei getrennten b«w. trennbaren Aufzeichnungen in derselben RUIe.

Es sind bereits Schallplatten vorgeschlagen worden, die zwei stereophonische Signale in derselben Rille enthalten. Dabei sind diese beiden Signale unter rechten Winkeln in derselben Rille angebracht, wobei Jedes Signal unter dem gleichen Winkel, beispielsweise unter 45 , zur Richtung der Schallplattenebene liegt. Bei diesem Aufzeichnungsverfahren for stereophonisch^ Signale werden gleiche Aufzeichnungsamplituden für die sogenannten gleichphasigen Signale in Seitenschrift und für die sogenannten auseerphasigen Signale in Tiefenschrift benutzt. Eine gleichartige Wirkung wird durch die elektrische Kombination der beiden Signal* arten benutzt und die Summe beider Signale wird in Seitenschritt und die Differenz beider Signale in Tiefenschrift aufgezeichnet. In Jedem der beiden FSUe enthalt die Seitenschrift den gröasten Teil der aufgezeichneten Signal-

•I.

80 980 3/0 239 N3ue Unterlagen

information, eo dase man die stereophonisch© Schallplatte auch mit einem gewöhnlichen Tonabnehmer abspielen kann, welcher nur für eine einzige Seitenschriftspur bestimmt ist.

Ein bei Schallplatten ganz allgemein auftretendes Problem besteht darin, dass sich ein niederfrequentee Grundgeräuech den niedrigen vom Tonabnehmer abgenommenen Signalen überlagert. Dieses niederfrequente Grundrauschen wird durch vertikale Vibrationen in den Fkttentellerlagern, dem Plattenteller motor, der Antriebsanordnung und dergleichen erzeugt. In einer gewöhnlichen lediglich in Seitenschrift geschnittenen Schallplatte mit nur einer Tonspur lässt eich dieses niederfrequente Grundrauschen durch eine geeignete Konstruktion der mechanischen Bestandteile des Tonabnehmere ausschalten, wenn man diese Bestandteile gegen vertikale Vibrationen unempfindlich macht. Bei Tonabnehmern für stereophonisch« Schallplatten dagegen muss der Tonabnehmer sowohl auf Tiefenschrift wie auf Seitenschrift ansprechen und ist daher für das niederfrequente Grundrauechen stärker empfindlich.

Ein Zweck der Erfindung besteht daher darin, eimeß stereophoniechen Tonabnehmer hinsichtlich seiner Übertragungseigeziechaften für die Seitenechrift, die den grössten Teil der wiederzugebenden Information enthält, mögliehst zu verbessern und ihn gleichzeitig für die vertikalen Vibrationen mit Einschluss des vertikalen Grundrauechene weniger empfindlich zu machen.

Gemas* der Erfindung werden zwei mechanisch elektrische Transduktoren beispielsweise piezoelektrische Krittall· parallel zueinander derart ange-

-3. BAD QRMSl^Al 80 980 3/0 2 33 ■

U O O

ordnet, dass ihre grösseren Querschnitteabmessungen in vertikalen Ebenen liegen, wenn si ch der Tonabnehmer in seiner Arbeitslage befindet. Jeder diesel' Transduktoren ist mm einen Ene in einem nachgiebigen Halter befestigt und die freien Enden beider Transduktoren sind an eine Einrichtung zur Übertragung von Vibrationen angeschlossen, die einen Tonabnehmer stift enthält. Die beiden Transduktoren sind in dem erwähnten Halter so befestigt, dass sie im Halter geringfügig gleiten können und zwar hauptsächlich längs ihrer grösseren Quere chnittsabmeesung. Da diese grösseren Querschnittsabmeseungen in vertikalen Ebenen liegen, findet diese Gleitbewegung in der Richtung der vertikalen Vibrationen statt, so dass ein Teil der vertikalen Bewegungsenergie vernichtet wird und die Empfindlichkeit des Tonabnehmers gegen vertikale Modulation mit Einschluss des vertikalen Grundräuachens vermindert wird. Da die kleinste Querechnittsabmessung der Transduktoren in der Richtung der seitlichen Vibrationen liegt, wird eine maximale seitliche Nachgiebigkeit der Transduktoren ersieit und die seitlichen Modulationekomponenten werden optimal übertragen. Gewünschtenfalls kann der erfindungsge;nässe Tonabnehmer auch zum Abspielen von gewöhnlichen Schallplatten mit Seltenschrift und 78 Umdrehungen je Minute verwendet werden, wenn man ein zusätzliches mechanisches Antriebssystem mit einem für die Umdrehungszahl von 78 geeigneten Stift anbringt. Da dieses Antriebs system nur für nicht stereophoniechen Betrieb verwendet wird, wird es so ausgebildet, dass es die vertikalen Vibrationen nicht wiedergibt.

-4.

809803/0233

t422063

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Tonabnehmers für stereophonische Schallplatten von unten gesehen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt länge der Ebene 2-2 in Flg. 1.

Fig. 3 stellt einen Schnitt längs der Ebene 3-3 in Fig. 2 dar und Fig. 4 bis 4c zeigen die Bewegungen der beiden Traneduktoren bei seitlicher, vertikaler und 45 -Modulation.

In Fig. 1 bis 3 ist als Ausftthrungsbeispiel der Erfindung ein im ganzen mit 10 bezeichneter Tonabnehmer dargestellt« der in an sich bekannter Weise nahe am freien Ende eines drehbaren Tonarms, der nicht mit dargestellt ist, angebracht ist. Der Tonabnehmer besitzt eine obere und eine untere aus gepreeetem Kunststoff bestehende . Gehäueehälfte 12 und 14, die durch Nieten 16, 18 und 20 zusammengehalten werden.

Zwei längliche piezoelektrische Traneduktoren 22 und 24 von rechteckigem Querschnitt sind im Inneren dieses Gehäuses angebracht. Diese Traneduktoren können Rochelle-Salzkristalle oder keramische Tr ansduktoren aus Barium-Strontium-Titanat o. dgl. sein. Die grösseren Querschnitteabmessungen der Traneduktoren liegen in vertikalen Ebenen, wenn der Tonabnehmer eich in seiner Arbeitslage befindet. Das eine Ende jedes Traneduktore 1st in einem nachgiebigen Dämpfung* -block oder Halter 26 gelagert. Der Halter 26 kann beispielsweise mit swei geeignet geformten Offnungen zum Einsetzen der Transduktoren versehen werden. Die Abmessungen dee Halters 26 sind so gewählt, dass

809803/0233

bei Zusammenpressen der Hälften 12 und 14 durch die Nieten 16, 18 und 20 ein genügender Druck auf den Halter 26 ausgeübt wird, um die Transduktoren festzuhalten. Vibrationen, die auf die freien Enden der Transduktoren einwirken, haben entsprechender elektrische Signale zur

Da der Halter 26 verhältniaiiiäseig klein igt, ändern sich_; seine, physikalischen Eigenschaften über sein ganzes Volumen .nicht erheblich und die mechanischen Effekte hinsichtlich Druck, Dämpfung usw. sind für beide Transduktoren praktisch dieselben. Um eine zusätzliche Dampfung zu erreichen, können zusätzliche Dämpfungsötoffe aus Viscoloid oder einem anderen, geeigneten zähen Dämpfungsmaterial im G^häuöe angebracht werden. %:.z an sich bekannt, kann bei geeigneter Kombination der Harte des Halters 26 und der Viskosität des verwendeten Dämpfungsmateriales sowohl die Hochfrequenzresonanz wie die niederfrequente Nachgiebigkeit und die Dämpfung beeinflusst werden, so dass der Frequenzgang und die Resonanzerscheinungen des Tonabnehmers und des Tonarms beeinüusi v/erden können.

Die Transduktoren 22 und 24 sind } angeordnet und polarisiert, dass aie eine Au s gangs spannung bei einer durch ein Joch 30 Übertragenen Biegungsbeanspruchung liefern. Das JNch 30 ragt aus dem Gehäuse durch eine öffnung in der Gehäusehälfte 14 heraus. Das Joch 30 besteht aus einem einzigen Stück on beispielsweise Klaviersaitendraht und besitzt zwei divergierende Schenkel und einen einspringenden Mittelteil. Die Schenkel

des Joches 33 sind so bemessen, dass sie in ihrer Längsrichtung steif sind.

BAD

809803/0233 . . , ; ,.-

jedoch in der senfcrechf dazu liegenden Richtungv b^^^ll? %ΐ%^ ^- _{; ;} , Die Enden 4ei:,Sc^

freien Enden" der- TrajisduMoreJih 2? und_äM angeleimt an ihnen befestigt-, «Schwingungen in der L^ugsM^kt/W Schenkel «erden somit durch diesen S henkel gut zu dejn: betj^ffendjen,,-^ Transduktor übertragen. Gleichzeitig wird der andere bchenkel ausweichen und somit auf den anderen Transduktor praktisch keinen Anteil der Sphwingungs^nergie übertragen.

JJiC Transduktor en %2 und, 24 sind _;dijrch, flext

die ζ wischendßii Elektro den

37 liegen^* a.ngesjcMo^sen, ^i.ne_;djie£:ef ^ej^men, ,5

KIe mme - 3 ^ kann, als

werden. GeA^ftnschtenfalls j

für jeden Transduktor^verv/Hendet werden, -Di.e_: an die Kleatiroen 3ö. bis ,37 , ange&chlo ^ tienen I₄eitungeη können ,in, a.η. sich bekannter, Weiε-e ISngs des Tonar.aeK zum Verstärker.führen.. Man kann also Signale entsprechend der einen Tonspur von den Klemmen 35 und 36 und Signale enteprechend,,.

der anderen Tonspur von deaKleminen 36 und 37 abnehmen.- . _{; A}

Der Tönabriehmerstift sitzt an einetn Träger 38, deräiir einen⁵ abgexlacht ist und dort mit dem Stift 40 verbunden iM'i" Der'Stiit 4Ψ''^^ί>Μ'·^:'- -^: kann beiepielaweise an seiner:Spitze einen JRadius von 0,48,ßim ^,Ό07, Zoll) haben für Schallplatten mit 45 uuiti 33 1/3 Umdrehungen je Minute. Das ^,.^ andere .,Ende de s. - Trllger^ ^384*^ ebenfalls abgeflacht und _an ^inem. Ansatz^,_: 42 der Gehäusehälfte 14 mittels zweier Schrauben 44 befestigt. Der

809803/0233 ·. ,

StiftrSger 38 liegt unter Federkraft an dem einspringenden Teil dee Joches 30 an, se da et. die auf den Stift 40 übertragenen Vibrationen über das Joch auf die Traneduktoren gelangen. Gewunschtenfalls kann der St if träger 38 auch an dem Joch 30 angelötet oder anderweitig befestigt t Λα,

Wenn der Tonabnehmer zur Wiedergabe von Schallplatten mit 78 U/min benutzt werden soll, wird ein zusätzlicher Tonabnehmerstift, des· sen Krümmungaro lius an der Spitze O, 076 mm (0, 003 Zoll) beträgt, benötigt. Wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt, kann man einen derartigen Stift und die zugehörige Antriebsanordnung durch Anbau eines zuaätzlichen J ehes 46 und Stiftträgere 48 anfügen. Wie insbesondere in Fig. 3 dargestellt, ist dab Joch 46 ähnlich dem Joch 30 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass es durch einen Verstärkungeteil 4a versteift iat. Dieser Verstärkungtteil hat die .Aufgabe, die Übertragung von vertikalen Vibrationen auf die Transduktoren zu verhindern. Das Joch 49 ist mit zv,'ei nachgiebigen Entkopplungstellen 56 und 58 in unmittelbarer Nähe der Transduktoren 22 und 24 versehen. Diese Teile entkoppeln das Joch ±6 vom Joch 30. Die Entkopplungsteile bestehen geiüäss Fig. 3 aus Durchbiegungen des Joches 46. Man kann die Entkopplungsteile aber auch in anderer Weiee ausführen.

Der Stiftträger 48 ist ebenfall· an eine .·. Ende abgeflacht und trägt einen Stift 50 mit 0, 076 mm (0, 003 Zoll) Krümmungsradiu« an der Spitze. Das andere Ende des Trägers 48 ist ebenfalls abgeflacht und

-8-

BAD CiUGlNAL

503803/0233

-8- ■.■■■."■

an einem Halter 52 befestigt, der an der Gehäusehälfte 12 mit awei Schrauben 54 befeetigt ist. .

Der in Fig. 1 bie 3 dargestellte Tonabnehmer ist in erster Linie für die Wiedergabe von stereophonischen Schallplatten mit Tiefen* schrift und Seitenschritt, d. h. von sogenannten 45°-Schrift-Schallplatten bestimmt. In einer derartigen 45 -Schrift^Schallplatte wird die eine der Tonspuren, nämlich die Tonspur A-A in der in Fig. 4c'angedeuteten Richtung beschrieben und die andere Tonepur, nämlich die Tonepur B-B ebenfalls in der in Fig. 4c angedeuteten Richtung. Es wird also in einer Schallplatte mit unter 45 zur. Schallplattenebene verlauf enden Rillenflanken die eine Tonspur in die eine Flanke der SehallplattenriUe eingeschnitten und die andere Tonspur in die andere Flanke dieser Schall·»· . plattenrille. Die Stellung dee Tonabnehmers mit den Transduktoren 22.. und 24 beim Fehlen beider Tonspuren ist (in Fig. 4a - 4c) mit ausge- ϊ. zogenen Linien eingetragen. Der Stift 40 bewegt eich, wenn nur die r Tonspur A-A vorhanden ist, in der Längsrichtung des Jochschenkels 3Oa₁ der mit dem freien Ende des Transduktors 22 verbunden iat» Da dieser Jochschenkel 30a in seiner Längsrichtung steif ist, werden diese Vibrationen über den Stiftträger 38 und den Jochschenkel 30a auf das freie End§ des Transduktors 22 fibertragen, so dass dieser Transduktor sich in derjenigen Weise auebiegt, wie durch die strichpunktiert gezeichneten Jocl£und den strichpunktiert gezeichneten Traneduktorquerechnitt in Fig. 4c angedeutet ist. Diese Verlagerung dee Stiftes 40 findet in einer im ganzen senkrecht zu der Längerichtung des Joch-

BAD ORIGINAL ■-8- ' 809803/0233

schenkels 30b liegenden Ebene statt. Da der Jochschenkel 30b in dieser Ausweichrichtung biegsam ist, wird keine Bewegungsenergie auf den Stiftträger 38 und somit auch keine Bewegungsenergie auf den Transduktor 24 übertragen.

Entsprechendes gilt für die Abtastung einer in der Richtung B-B liegenden Tonspur« bei welcher also Bewegungsenergie auf den Transduktor 24, jedoch so gut wie keine Bewegungsenergie auf den Transduktor übertragen wird.

Wenn beide Tonspuren mit endlicher Amplitude vorhanden sind, findet eine kompliziertere Bewegung des Stiftes 40 statt, deren beide Komponenten die beiden Transduktoren 22 und 24 beeinflussen» Wenn beispielsweise die Tonrillenschwingungen vertikal orientiert sind, so bewegt sich der Stift 40 in einer vertikalen Ebene auf und ab. Dies ergibt gleiche in der Richtung der Jochschenkel 30a und 30b liegende Bewegungskomponenten, so dass die freien Enden beider Transduktoren 22 und 24 gleich stark ausgebogen werden und entsprechende auseerphasige Signale von gleicher Amplitude von den Klemmen 35 und 37 gegenüber der Klemme 36 abgenommen werden können. Wie in Fig. 4b angedeutet, wird durch eine derartige vertikale Bewegung des. Stifte^ 40 nach aufwärts der Abstand der ireien Enden der Transduktoren 22 und 24 vergrössert, wie durch die strichpunktiert gezeichnete Lage der von einander entfernten Transduktoren angedeutet ist. Bei der vertikalen Abwärtsbewegung des Stiftes 40 verkleinert sich der Abstand der Transduktorenden.

-10-

BAD

80 9803/0233

Wenn die Tonspur in Seitenschrift geschrieben ist, so wird, wie in Fig. 4a angedeutet, der Stift 40 in seitlicher Richtung abgelenkt. Dabei entstehen gleiche Bewegungskomponenten oder Kraftkomponenten in der Richtung der Jochschenkel 30a und 30b, so dass beide Transduktoren 22 und 24 in derselben Richtung auegelenkt werden. Es entstehen also gleich groese Signalamplituden von gleicher Phase, die von den Klemmen 35 und 37 gegenüber der Klemme 36 abgenommen werden können. Bei dieser Seitenschritt bleibt der Winkel zwischen den Jochschenkeln 30a und 30b erhalten.

Neben der im vorstehenden beschriebenen Biegungsbeanspruchung der Transduktoren kann man natürlich auch andere Arten von Transduktoren verwenden, beispielsweise solche, bei denen eine Torsionsbeanspruchung auftritt.

Da die größeren Querechnittsabmessungen der Transduktoren in vertikalen Ebenen liegen, wenn der Tonabnehmer sichln der Arbeitelage befindet, tritt ein gewisser Schlupf zwischen den Transduktoren und dem Block 26 auf. Hierdurch wird ein gewisser Bruchteil der vertikalen Bewegungsenergie des Stiftes 40 vernichtet und die Transduktoren werden daher weniger stark angeregt. Das Endergebnis dieses Schlupfes ist eine verringerte Empfindlichkeit des Tonabnehmers gegenüber vertikalen Schwingungen mit Entschluss desjenigen niederfrequenten Qrundrauschens, das eingangs erwfihnt wurde oder anderer, Susserer vertikaler Stör~ schwingungen. . , ,

Die Transduktoren biegen sich am leichtesten durch, wenn die Biege-

■■-'..■ ■ ■ . »11- BAD ORJG/

80 980 3/023 3

kräfte senkrecht zu Ihren Hauptebenen verlaufen, d. h. in der Richtung der kleinsten Querschnittsabmessung liegen. Da die Hauptflächen, d.h. die grösseren Querschnittsabmeesungen in vertikalen Ebenen liegen, biegen sich die Transduktoren also am leichtesten in horizontaler Eichtung durch. Der Tonabnehmer hat also für Seitenschrift die grösete Empfindlichkeit. Hierdruch wird die Ausgangsspanhung des Tonabnehmers für seitliche Modulation ein Optimum und diese Eigenschaft des Tonabnehmers ist der Tatsache angepasst, dass die seitliche Modulation den Hauptteil der Signal* information einer stereophoniechen Schallplatte darstellt und die gesamte Signalinformation einer gewöhnlichen nicht stereophonischen Schallplatte. Mit der beschriebenen Tonabnehmerkonstruktion wird der grössere Teil der Signalinformation mit optimalem Wirkungsgrad übertragen, während diejenigen Komponenten, welche Störeinflüssen unterliegen, ausreichend

abgeschwächt werden.

Zur Wiedergabe von gewöhnlichen nicht stereophonischen Schallplatten, beispielsweise mit 78 U/min wird das Joch 46 so ausgebildet, das· der Winkel zwischen seinen Jochschenkeln sich nicht verändern kann. Es sei daraus, hingewiesen, dass der Winkel zwischen den Schenkeln des Joches 46 für die verschiedenen In Fig. 4a, 4b und 4c dargestellten Lagen der Transduktoren derselbe bleibt. Wie in Fig. 4b dargestellt, hängt die elektrische Aus gange spannung für vertikale Modulation von der Zunahme und Abnahme des Winkele zwischen den divergierenden Jochsehenkeln 30 und 30a ab. Somit ist, da das Joch 46 durch den Einsatz 49 versteift ist und der Winkel zwischen seinen Jochschenkeln sich daher nicht

80 980 3/0 2 U

ändern kann, die vertikale Modulationskomponente fast vollständig unterdrückt, da durch eine solche vertikale Bewegung die Transduktoren nicht angeregt werden.

Der beschriebene Tonabnehmer wird normalerweise drehbar am Ende dee Tonarms angebracht, so dass der eine oder andere Tonabnehmerstift auf eine abzuspielende Schallplatte aufgesetzt werden kann. Das Joch 46 ist vom Jooh 30 durch die Teile 56 und 88 entkoppelt. Bei Fehlen dieser Entkopplungsteile würde das Joch 46 die Transduktoren an ein: voneinander unabhängigen Bewegung verhindern, während das Joch 30 die verschiedenen beschriebenen Bewegungstypen durchläuft.

-IS-

809803/0233

Claims (1)

1. P 14- 22 Οβ^Λ

   Radio Corporation of America

   Patentansprüche

   1. Tonabnehmer mit zwei länglichen piezoelektrischen

   Wandler©!erneuten rechteckigen Q,uersolinitts_? die jeweils an ihrem einen Ende befestigt sind, einem ein Mittelstück und zwei von diesem aus divergierende, unter Änderung ihres Di« vergenzwinkels biegsame Schäkel aufweisenden Kopplung joch, das mit den Sehenkeln an den freien Enden der Wandlereiemente befestigt ist, und einer Abtastnadel für Stereophone Schallplatten, die mit dem Mittelstück des KapplungsJoches gekup«* pelt ist, gekennzeichnet durch eJUi aweites, ein Mittelstück und zwei divergierende Schenkel (46, %7) aufweisendes Kupplungsteil, mit dessen Mittelstück ein Äbtaststift (50) für raonaurale Schallplatten gekuppelt ist und dessen Schenkel mit denselben Enden der Wanölerelemente (22, 2^) verbunden sind wie die Schenkel des ersten Kapplunge-. Joches (2ö, JL) und durch eine Versteifungeanordnung (49), di· eine Veränderung des Divergenzwinkels der Schenkel des zweiten KQpplungßjoches und damit im Gegensatz zum ersten Kopplungs-Joch eine Übertragung senkrechter Schwingungskomponenten auf die Wandlerelemente weitgehend verhindert.

   2. Tonabnehmer nach Anspruch X, dadurch gekennze lehnet, dafi die

   809803/0233

   Neue Unterlagen iArt 7 SlAbs.Ζ ml S?iU 3 des Änderungsgeg.y. 4,9. ]96/

   mum einem Steg (49)" be»fc®hfc_e dor dim te@id^n Schenkel

   3_S Tonabnehmer tmch -Anspruch I od©3? 2_fl d dar ca gekenag.e iciiiis t_{ ' , #7) des zweiten Kbpplungajoane© aiit 6» 58) verseilen sind_s di# ©la© dursij dos sw©it© ps-aitfelsÄ üngeeturte Bewegung de?.W£Bdler*len«n&e

   naels Änspi^ueli ^₉. ä a el β ρ ai e Ss n.e t, dal dl© in'd©n Sofienlsein

   a d u

   n g

   in

   dal; die entgegengesetzten Selten

   6. Tonabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente, di· in zwei zueinander parallelen, in der Abta*tatellung des Tonabnehmer« senkrechten Ebenen liegen, so lose befestigt sind, dafl sie In der Richtung ihrer Hauptoberfläche unter Dämpfung senkrechter Schwingungskomponenten gleiten können«

   bad

   809803/0233