DE1029582B

DE1029582B - Electromechanical transducer made of piezoelectric, polarized, ceramic material

Info

Publication number: DE1029582B
Application number: DET12446A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Batsch
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1956-07-13
Filing date: 1956-07-13
Publication date: 1958-05-08
Also published as: GB863618A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler aus piezoelektrischem, polarisiertem, keramischem Material, insbesondere Schneiddose oder Tonabnehmer, zur Aufzeichnung bzw. Abtastung einer Zweikoordinatenschrift in bzw. von einer Rille einer Schallplatte.The invention relates to an electromechanical transducer made of piezoelectric, polarized, ceramic Material, in particular cutting box or pickup, for recording or scanning a two-coordinate writing in or from a groove on a record.

Bestimmte chemische Verbindungen, insbesondere Bariumtitanat, haben die Eigenschaft, daß sie, zu keramischen Körpern gebrannt, in einem elektrischen Feld bei einer am Curiepunkt liegenden Temperatur piezoelektrische Eigenschaften annehmen, die sie auch nach langsam erfolgter Abkühlung beibehalten. Solche Körper eignen sich, wie die bekannten piezoelektrischen Kristalle (z.B. Seignettesalz), zur Herstellung von elektromechanischen Wandlern, die z. B. bei Biegung in einer bestimmten Richtung eine elektrische Spannung abzugeben vermögen.Certain chemical compounds, especially barium titanate, have the property that they, too ceramic bodies fired in an electric field at a temperature at the Curie point Assume piezoelectric properties that they retain even after slow cooling. Such Bodies, like the well-known piezoelectric crystals (e.g. Seignette salt), are suitable for production of electromechanical converters, which z. B. when bending in a certain direction an electrical Able to deliver tension.

In Fig. 1 ist ein Wandler in vergrößertem Maßstab schematisch dargestellt, wie er in diesem Zusammenhang bereits bekannt ist. Er besteht aus einer Platte 1 aus Material der beschriebenen Art und hat rechteckigen Querschnitt. In der Mitte der Platte 1 sind parallel zu den Seitenflächen innerhalb derselben mehrere runde Bohrungen 2 vorgesehen, und auf den ■beiden äußeren sich gegenüberliegenden Flächen ist je ein metallischer Belag 3 bzw. 4 angebracht, z. B. eingebrannt. Das zur Polarisation notwendige elektrische Feld wird zwischen den Bohrungen 2 einerseits und den Belägen 3 und 4 andererseits angelegt, so daß nach der erfolgten Abkühlung bei Biegung des Wandlers in Richtung der gegenüberliegenden Beläge (Pfeil A), die z. B. beim Abtasten einer Schallplatte über einen nicht dargestellten, mit dem Wandler verbundenen Nadelträger bewirkt wird, an den Belägen eine der auf der Schallplatte aufgezeichneten Tonfrequenz proportionale elektrische Spannung abgenommen werden kanu.In Fig. 1, a transducer is shown schematically on an enlarged scale, as it is already known in this context. It consists of a plate 1 made of material of the type described and has a rectangular cross-section. In the middle of the plate 1, a plurality of round bores 2 are provided parallel to the side surfaces within the same, and a metallic covering 3 or 4 is attached to each of the two outer opposing surfaces, e.g. B. burned in. The electric field necessary for polarization is applied between the holes 2 on the one hand and the pads 3 and 4 on the other hand, so that after cooling has taken place when the transducer is bent in the direction of the opposite pads (arrow A) , the z. B. is effected when scanning a record via a needle carrier, not shown, connected to the transducer, an electrical voltage proportional to the audio frequency recorded on the record can be removed from the pads.

Ein solcher Wandler ist jedoch nur in der Lage, in einer einzigen A'orzugsrichtung zu arbeiten, d. h., er kann in dem angenommenen Beispiel entweder nur eine Tiefenschrift oder nur eine Seitenschrift auf eine Schallplatte aufzeichnen oder von dieser abtasten. However, such a converter is only able to work in a single preferred direction, i. h., he can in the assumed example either only a depth font or only a side font Record or scan from a vinyl record.

Es ist auch ein rohrförmig ausgebildeter Wandler aus keramischem Material bekannt, auf dessen Außenfläche zwei einander gegenüberliegende Elektroden angebracht sind. Auch dieser Wandler kann bei Ausbildung als Tonabnehmer nur in einer Bewegungsrichtung (Seitenschrift) arbeiten.A tubular transducer made of ceramic material is also known on its outer surface two opposing electrodes are attached. This converter can also be used during training work as a pickup only in one direction of movement (page writing).

Die Frfindung besteht darin, daß auf der Außenfläche des als Rohr ausgebildeten Wandlers vier voneinander isolierte, gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, metallische Beläge derart angeordnet sind, daß bei Biegung des Rohres in Richtung zweier gegen-Elektromechanischer WandlerThe discovery consists in that four of each other on the outer surface of the transducer, which is designed as a tube isolated, evenly distributed on the circumference, metallic coverings are arranged in such a way that when the pipe is bent in the direction of two counter-electromechanical converters

aus piezoelektrischem, polarisiertem,made of piezoelectric, polarized,

keramischem Materialceramic material

Anmelder:Applicant:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71Telefunken G. mb H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dr. Helmut Batsch, Hannover,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Helmut Batsch, Hanover,
has been named as the inventor

überliegender Beläge an diesen elektrische Spannungen abnehmbar sind.Overlying coverings can be removed from these electrical voltages.

Da die beiden Belagpaare senkrecht aufeinander stehen, ist es möglich, den Wandler zur Aufzeichnung oder Abtastung einer Zweikoordinatenschrift in einer Rille einer Schallplatte, vorzugsweise für stereophonische Übertragungen, zu verwenden.Since the two pairs of pads are perpendicular to each other, it is possible to use the transducer for recording or scanning of a two-coordinate writing in a groove of a record, preferably for stereophonic Transfers, to use.

An Hand der Fig. 2 bis 4 wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In Fig. 2 ist der Wandler im Querschnitt dargestellt und in Fig. 3 perspektivisch als Seitenansicht. Der keramische Körper 5 besteht aus einem kreisrunden Rohr, auf dessen Oberfläche vier Metallbeläge 7 bis 10 parallel zu seiner Achse auf seiner ganzen Länge angebracht sind. Diese z. B. aus Silber bestehenden Metallbeläge werden bereits beim Brennen des Körpers auf dessen Oberfläche eingebrannt und sind, durch Abstand voneinander isoliert, gleichmäßig auf den Umfang verteilt, so daß sich jeweils zwei Beläge gegenüberliegen und die Belagpaare senkrecht zueinander orientiert sind. Der Körper wird nach entsprechender Erwärmung radial polarisiert, so daß die Außenfläche mit den Belägen eine Äquipotentialfläche bildet. Spannt man den Wandler nach beendetem Polarisationsprozeß an einem Ende allseitig ein und biegt das andere Ende in Richtung zweier gegenüberliegender Beläge, so entsteht an diesen eine elektrische Spannung. Der Wandler ist in einfacher Weise zur gleichzeitigen Aufzeichnung oder Abtastung einer Zweikoordinatenschrift in einer Rille einer Schallplatte zu verwenden, indem z. B. in die zur Polarisation notwendige Bohrung 6 ein Bronze- oder Stahldraht eingesetzt oder festgeklebt wird, an dessen freiem Ende der Abtast- bzw. Schneidstift 12 befestigt wird. Diese Befestigung kann dadurch erfolgen, daß das Ende des Drahtes zu einer öse gebogen wird, in die der Stift auf einfache Weise eingeklebt werdenAn exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 4. In Fig. 2 shows the transducer in cross section and in Fig. 3 in perspective as a side view. The ceramic Body 5 consists of a circular tube, on the surface of which four metal linings 7 to 10 are parallel attached to its axis along its entire length. This z. B. made of silver metal coverings are already burned into the surface of the body when it is burned and are, through distance isolated from each other, evenly distributed over the circumference, so that two pads are opposite each other and the pairs of pads are oriented perpendicular to each other. The body becomes after appropriate Heating polarized radially so that the outer surface forms an equipotential surface with the coatings. After the polarization process has ended, the transducer is clamped on all sides at one end and bent the other end in the direction of two opposing linings, an electrical one is created at these Tension. The transducer is easy to record or sample one at a time To use two-coordinate writing in a groove of a record by z. B. in the polarization necessary hole 6 a bronze or steel wire is inserted or glued to whose free end of the scanning or cutting pin 12 attached will. This attachment can be done in that the end of the wire is bent into an eyelet, in which the pen can be glued in easily

ECS 5G9/192ECS 5G9 / 192

kann. Die Bewegung kann auch in bekannter Weise von dem Stift über elastische Zwischenglieder auf den Piezokörper übertragen werden. Bei Abtastung einer Seitenschrift hat die Auslenkung des Abtaststiftes 12 (Pfeilrichtung A₁ Fig. 3) über den Draht 11 eine entsprechende Bewegung des Körpers 5 zur Folge, so daß von den Belägen 7 und 8 infolge der Verbiegung des Körpers eine elektrische Spannung abgenommen werden kann. Bei Abtastung einer Tiefenschrift (Auslenkung in Pfeilrichtung B₁ Fig. 4), entsteht zwischen den Elektroden 9 und 10 eine Spannung. In analoger Weise werden beim Aufzeichnungsvorgang durch Anlegung zweier Tonfrequenzspannungen an die Beläge 7 und 8 bzw. 9 und 10 die Biegungen des Körpers 5 über den Draht 11 auf den Schneidstift übertragen.can. The movement can also be transmitted in a known manner from the pin to the piezo body via elastic intermediate members. When scanning a page, the deflection of the stylus 12 (arrow direction A ₁ Fig. 3) via the wire 11 results in a corresponding movement of the body 5, so that an electrical voltage can be drawn from the coverings 7 and 8 as a result of the bending of the body . When a subscript is scanned (deflection in the direction of the arrow B _1, FIG. 4), a voltage is generated between the electrodes 9 and 10. In an analogous manner, during the recording process, by applying two audio frequency voltages to the linings 7 and 8 or 9 and 10, the bends of the body 5 are transferred via the wire 11 to the cutting pen.

Statt des kreisförmigen Querschnittes könnte man dem keramischen Körper auch einen quadratischen Querschnitt geben und auf den Außenflächen die Beläge anordnen und ebenfalls die Innenbohrung 6 quadratisch ausbilden.Instead of the circular cross-section, the ceramic body could also have a square one Enter the cross-section and arrange the linings on the outer surfaces and also the inner bore 6 form square.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Tonabnehmer bzw. Schneiddosen, sondern der Wandler kann auch überall dort verwendet werden, wo mechanische, zueinander senkrecht stehende Bewegungen in elektrische Spannungen umgewandelt werden sollen. Als Beispiel sei auf die Messung von Erschütterungen bei Maschinen hingewiesen.The invention is not limited to pickups or cutting boxes, but rather the transducer can also be used wherever mechanical, mutually perpendicular movements in electrical voltages are to be converted. As an example, consider the measurement of vibrations pointed out for machines.

2020th

Claims

Patent claims:

1. Electromagnetic transducer made of piezoelectric, polarized, ceramic material, in particular cutting box or pickup, for recording or scanning two-coordinate writing in or from a groove of a record, characterized in that on the outer surface of the transducer designed as a tube four isolated from each other, evenly on the circumference distributed, metallic coverings are arranged in such a way that when the tube is bent in Direction of two opposing coverings on these electrical voltages can be removed (Figures 2 to 4).

2. Electromechanical converter according to claim 2, characterized in that in the axial bore of the pipe a wire made of steel or bronze is attached to the free one the transducer protruding end of the stylus or cutting pin is attached.

3. Electromechanical converter according to claim 1, characterized in that the cross section of the ceramic body is square and the coverings on the four External surfaces are attached.

Considered publications:
British Patent No. 663,423.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings