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Piezoelektrischer Tonabnehmer zum Abtasten von zwei in einer Rille
einer Schallplatte enthaltenen Aufzeichnungen Für die Autwichnung von zwei Tonspuren
in einer Schallplattenrille sind dynamische und magnetische Schneidgeräte bekanntgeworden,
bei denen zur gegenseitigen Stabilisierung der Bewegungsrichtungen elektrische Gegenkopplungen
angewandt werden. Man erreicht dadurch eine starke Dämpfung des unerwünschten übersprechens.
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Es ist auch bekannt, eine solche elektrische Gegenkopplung für Tonabnehmer
zur Verbesserung der Übersprechdämpfung zu verwenden. Für dynamische und magnetische
Tonabnehmer bietet die Gegenkopplung keine besonderen Schwierigkeiten, da hier die
aus dem Aufbau dynamischer Schneidgeräte ge-
wonnenen Erkenntnisse anwendbar
sind, bei piezoelektrischen Tonabnehmern muß man jedoch andere Wege gehen.
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Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Tonabnehmer zum Abtasten
von zwei in einer Rille einer Schallplatte enthaltenen Aufzeichnungen unter Verwendung
mechanischer und elektrischer Mittel zur Verbesserung der Übersprechdämpfung. Durch
die elektrischen Mittel soll die restliche Miterregung der piezoelektrischen Elemente
durch die ihnen nicht zugeordneten Schallaufzeichnungen kompensiert werden, die
durch mechanische Mittel nicht mehr zu beherrschen sind.
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Neben den gebräuchlichen stereophomischen Tonabnehmern mit elastischen
Kopplungsgliedern richtungsabhängiger Nachgiebigkeit ist ein piezoelektrischer Abtaster
bekanntgeworden, der bezüglich der Trennung der Schallaufzeichnungen als ein elektrisch
arbeitendes System bezeichnet werden kann. Die Wirkungsweise dieses Tonabnehmers
beruht auf der besonderen Schaltung und Aufteilung der leitenden Beläge der zu einer
Einheit fest zusammengefügten piezoelektrischen Elemente, die eine Summen- oder
Differenzbildung der erzeugten Wechselspannungen ermöglichen, so daß auf diese Weise
der den übertragungskanälen nichtzugeordnete Spannungsanteil gelöscht worden kann.
Diesem Tonabnehmer haftet jedoch der große Nachteil an, daß seine Arbeitsweise eine
völlig starre Verbindung zwischen den Elementen selbst sowie zwischen den Elementen
und der Abtastnadel verlangt, wodurch erhebliche Rückstellkräfte, auftreten können,
die den sicheren Sitz der Abtastnadel in der Tonrille gefährden und zudem die Regulierung
des Frequenzganges sehr erschweren.
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Der erfindungsgemäße Tonabnehmer vermeidet die Nachteile, die anderen
Systemen mit ausschließlich mechanischer oder elektrischer Trennuno, der Schallaufzeichnungen
anhaften. Die Erfindung besteht darin, daß außer den Arbeitselementen zusätzliche
piezoelektrische Elemente vorgesehen sind, deren geometrische Längsachsen parallel
zu denen der Arbeitselemente liegen, und daß jedes der Dämpfungselementee einem
Arbeitselement durch Lagerung in einer gemeinsamen Halterung mechanisch zugeordnet,
elektrisch jedoch mit dem anderen Arbeitselement verbunden ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen näher erläutert,
von denen Fig. 1 a bis 1 c verschiedene bisher bekanntgewordene Ausführungsformen
stereophonischer Tonabnehmer und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Tonabnehmers mit vier Kristallelementen zeigen; Fig. 3 ist -eine schematische
Darstellung der Gegenphasenschaltung der Kristallelemente, und Fig. 4 zeigt ein
Doppeklement mit zwei Sätzen leitender Beläge.
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Für die Abtastung von einspurigen, zweikanalig geschnittenen Schallplatten
sind Kristalltonabnehmer bekanntgeworden, bei denen zwei parallel zueinander ausgerichtete
Torsionsbieger 1, 2 durch ein Kopplungsglied 3 aus Kunststoff großer
innerer Dämpfung nach Fig. 1 a im Rhythmus der den Kristalleleinenten jeweils
zugeordneten Flankenschrift der Tonspur tordiert werden. Man kennt ferner für das
Abtasten von zweikanalig geschnittenen Tonspuren Tonabnehmer, bei denen zwei dachförmig,
rechtwinklig zueinanderstehende Längsbieger 4, 5 ausgelenkt werden. Das Kopplungsglied
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besteht hier gleichfalls aus Kunststoff oder Gummi großer
innerer Dämpfung (Fig. 1 b) oder aus einem festen Winkelstück 7 (Fig.
1 c), in dem die Biegeelemente unter Zwischenschaltung von dämpfenden Lagerteilen
8, 9 gelagert sind.
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Da ein zusammenhängendes, aus stabfönnigen Abschnitten gebildetes
elastisches Kopplungsglied, wie z. B. Teil 3 nach Fig. 1 a, bei seiner
durch die Tonspur erzwungenen Auslenkung selbst unter günstigsten Voraussetzungen
in Formgebung, Nachgiebigkeit, Gelenkwirkung der Stoßstellen der stabförmigen Abschnitte
u. a. nicht in der Lage ist, die Miterregung des nicht beaufschlagten Elements restlos
zu verhindern, ist der Möglichkeit einer Verbesserung der übersprechdämpfung mit
mechanischen Mitteln eine Grenze gesetzt. Das liegt letzten Endes darin begründet,
daß es weder stofflich noch gestaltungsmäßig gelingen kann, einen Körper herzustellen,
der in. einer Richtung völlig starr ist, in der Richtung senkrecht dazu jedoch sozusagen
eine absolute Nachgiebigkeit besitzt.
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Zur einwandfreien Lokalisierung von Schallquellen, z. B. von Instrumenten
in einem Orchester, sollte zwischen den beiden Kanälen eine Übersprechdämpfung von
20 dB vorhanden sein. Das ist allerdings eine Forderung, die sich, insbesondere
ausgedehnt über den ganzen Übertragungsbereich, mit mechanischen Mitteln selbst
unter Inkaufnahme eines schlechten Wirkungsgrades nur sehr schwer erfüllen läßt.
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Um diese Grenze, der die mechanische Trennung zweier Schwingungskomponenten
unterliegt, überspringen zu können, ist der erfindungsgemäße Tonabnehmer zur Neutralisierung
der restlichen Fehlerregung der piezoelektrischen Elemente mit einer elektrischen
Dämpfung versehen worden. Diese Dämpfung beruht darauf, daß das Zusammenschalten
mechanisch gegenphasig, aber amplitudengleich und frequenzgleich erregter, gleichartiger
piezoelektrischer Elemente zu einem Auslöschen der abgegebenen Spannungen führt.
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Zwecks Nutzung dieses Effektes für die Veriesserung der übersprechdämpfung
ist der Tonabnehmer, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zusätzlich zu den Arbeitselementen
10, 12 mit zwei weiteren Dämpfungselementen 11, 13 ausgestattet, die,
in Doppelrahmen bildende Halterungsabschnitte des Kopplungsgliedes 14 eingeschoben,
derart paarweise zusammengefaßt sind, daß jedes Arbeitselement mit dem Dämpfungselement
des anderen Arbeitselementes, also Element 10 mit 11 und Element 12
mit 13 mechanisch gekoppelt ist. Nun ist in der konstruktiven Gesaintausbildung
des Tonabnehmers dafür gesorg daß sich die Drehpunkte 15,16, um welche die
Halterungen der Elemente durch eine Auslenkung der Abtastnadel geschwenkt werden,
zwischen den miteinander verkoppelten Elementen befinden, so daß die in den Halterungen
zusanunengefaßten Elemente durch die Schwingungen der Abtastnadel gegenphasig ausgelenkt,
und, da sie mit ihren anderen Enden fest im Tonabnehmergehäuse eingespannt sind,
auch im umgekehrten Sinne verformt werden. Durch Wahl der Größe der Beläge hat man
es in der Hand, die von den Dämpfungselementen abgegebene Spannung festzulegen.
Schaltet man die Arbeitselemente und ihre Dämpfungselemente nach Fig.
3 elektrisch zusanunen, so daß Element 10 mit 13 und Element
12 mit 11 leitend verbunden ist, heben sich bei richtiger Bemessung der Beläge
auf den Dämpfungselementen die gegenphasigen Wechselspannungen gegenseitig auf.
Wird beispielsweise das Element 10 von der Abtastnadel ausgelenkt, so wird
die unerwünschte Spannung des Elements 12, das über das Kopplungsglied erregt wird,
durch das Dämpfungselement 11, das zusammen mit dem Element 10 schwing
kompensiert. Die Nutzspannung des jeweiligen Arbeitselementes wird durch das entgegengeschaltete
Dämpfungselernent unwesentlich geschwächt, weil dieses nur eine sehr geringfügige
Verformung erfährt. Somit sind durch den erfindungsgemäßen Tonabnehmer die Voraussetzungen
dafür gegeben, auch das durch mechanische Mittel nicht mehr zu beeinflussende Übersprechen
auf elektrischem Wege weiter zu verringern, wodurch eine hohe übersprechdämpfung
erzielt wird.
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Aus räumlichen Gründen ist es zweckmäßig, die jeweils in einer gemeinsamen
Halterung gelagerten piezoelektrischen Elemente zu einem Doppelelement zu vereinigen.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 für Torsionselemente gezeigt. Dabei ist der
Belag 17
des Arbeitselementes größer ausgeführt als der Belag 18 des
Dämpfungselementes.