DE1113584B - Tonabnehmer zur Abtastung von stereophonisch aufgenommenen Schallaufzeichnungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B50644Vrad/42g

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

7. OKTOBER 1958

7. SEPTEMBER 1961

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tonabnehmer zur Abtastung von stereophonisch aufgenommenen Schallaufzeichnungen mit einem die Abtastnadel tragenden, senkrecht und seitlich bewegbaren ferromagnetischen Anker, der mit zwei getrennten, fest angeordneten Spulensystemen magnetisch zusammenwirkt und bei seitlicher Bewegung im wesentlichen nur in dem ersten Spulensystem und bei senkrechter Bewegung im wesentlichen nur in dem zweiten Spulensystem eine Spannung induziert.

Es sind bereits Tonabnehmer zur Abtastung von stereophonisch aufgenommenen Schallaufzeichnungen bekannt, bei denen innerhalb des Luftspaltes eines Magneten Spulen beweglich angeordnet und diese durch die Abtastnadel senkrecht und seitlich bewegbar sind. Auch ist es schon bekannt, die Abtastnadel auf einem senkrecht und seitlich bewegbaren ferromagnetischen Anker anzuordnen, der mit zwei getrennten, fest angeordneten Spulensystemen magnetisch zusammenwirkt. Zur wahlweisen Abtastung von Tiefen- und Seitenschrift ist außerdem bereits ein Tonabnehmer mit T-förmigem Anker bekannt, dessen drei Schenkel in Gummi weich gelagert sind und bei dem jedem Schenkel eine Induktionsspule zugeordnet ist.

Bei diesen bekannten Anordnungen ist jedoch infolge der verwendeten Haltefedern bzw. der relativ großen Masse des Ankers bzw. der Spulen das Trägheitsmoment in den beiden möglichen Bewegungsrichtungen relativ groß, so daß bei Verwendung dieser bekannten Tonabnehmer bei modernen Mikrorillenschallplatten die Tonrille einer starken Belastung ausgesetzt ist. Auch ist bei diesen bekannten Tonabnehmern eine einwandfreie Trennung von Seiten- und Tiefenschrift nicht immer möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Tonabnehmer zur Abtastung von stereophonisch aufgenommenen Schallaufzeichnungen zu schaffen, dessen Anker relativ leicht beweglich gelagert ist und der sowohl senkrechte als auch seitliche Schrift der Schallplatte gleichzeitig und voneinander unbeeinflußt abtastet und getrennt in Spannungen umwandelt.

Die Erfindung besteht darin, daß der Anker stift- oder röhrchenförmig ausgebildet und zwischen den Polstücken eines Magneten angeordnet ist, der dem ersten Spulensystem zugehört, und daß das zweite Spulensystem einen Kern mit zwei Polspitzen aufweist, welche nahe dem durch den Magnet magnetisch gepolten oberen Ende des Ankers unter Freilassung eines Luftspaltes angeordnet sind.

Der Anker kann an seinem einen Ende die Abtastnadel tragen und am entgegengesetzten Ende an dem

Tonabnehmer

zur Abtastung von stereophonisch
aufgenommenen Schallaufzeichnungen

Anmelder:

Raymond William Bayliff,
Hampton, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. Oktober 1957

Raymond William Bayliff,

Hampton, Middlesex (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

freien Ende einer streifenförmigen, bei seitlicher Auslenkung der Abtastnadel in sich verdrehbaren Tragplatte angeordnet sein.

In Weiterbildung der Erfindung besteht diese Tragplatte aus einem magnetischen Material und ist so angeordnet, daß sie bei senkrechten Bewegungen der Abtastnadel zusammen mit dem Anker an den Flußänderungen im Kern teilnimmt.

Bei dem Tonabnehmer gemäß der Erfindung sind alle beweglichen Teile sehr leicht ausgebildet und besitzen ein sehr geringes Trägheitsmoment, so daß der Tonabnehmer auch zum Abtasten von im allgemeinen sehr empfindlichen Mikrorillenschallplatten Verwendung finden kann. Durch den Tonabnehmer gemäß der Erfindung werden außerdem die senkrechten und seitlichen Nadelbewegungen auf die zugeordneten Spulensysteme völlig unabhängig voneinander und mit sehr geringen nichtlinearen Verzerrungen übertragen.

Wenn der Tonabnehmer zur Abtastung von Schallrillen mit sogenannter symmetrischer Modulation verwendet wird, d. h. zur Abtastung einer Schallrille, bei der die Schwingungsrichtungen der beiden Kanäle senkrecht zu den aufeinander senkrecht stehen-

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den Seitenwänden der Schallrille liegen, diese Schwingungsrichtungen also unter einem Winkel von 45° beiderseits der Tonträgernormalen liegen (45°/45°- Schrift), werden die beiden Spulensysteme derart an Klemmen angeschlossen, daß die zwischen einem Klemmenpaar erzeugte Spannung im wesentlichen der Summe der Spannungen, die in der auf seitliche Bewegungen der Abtastnadel ansprechenden Flachspule des ersten Spulensystems und in den auf senkrechte Bewegungen der Abtastnadel ansprechenden Wicklungen des zweiten Spulensystems erzeugt werden, proportional ist und daß die zwischen dem anderen Klemmenpaar erzeugte Spannung der Differenz dieser Spannungen proportional ist.

Die Schaltung der Spulen kann vorzugsweise derart erfolgen, daß zwei der Klemmen mit den Enden der Wicklungen des zweiten Spulensystems verbunden sind und die dritte Klemme über die Flachspule mit dem Verbindungspunkt der beiden Wicklungen verbunden ist.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem teilweise als Ansicht gezeichneten Schnitt;

Fig. 2 zeigt die Unterseite des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Stück der Vorderansicht einer Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 zeigt die Unterseite der Anordnung nach Fig. 3;

Fig. 5 ist die Unteransicht eines anderen Teils der Abwandlung nach Fig. 3 und 4;

Fig. 6 ist ein Schaltbild, das eine der möglichen Schaltungen für die Wicklungen erkennen läßt;

Fig. 7 veranschaulicht schematisch die bevorzugte Art, in der die aus Fig. 6 ersichtlichen Verbindungen hergestellt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist ein Anker 10 vorgesehen, der als Röhrchen aus Flußstahl mit einer Länge von 2,5 mm, einem Außendurchmesser von 0,4 mm und einer Wandstärke von 0,0375 mm ausgebildet ist. Das obere Ende des Ankers ist starr mit einem Ende einer überhängenden Tragplatte 11 verbunden, die aus einem Flußstahl-Streifen mit einer Dicke von 0,0375 mm besteht, deren Ebene rechtwinklig zur Längserstreckung des Ankers verläuft. Das andere Ende der Tragplatte 11 ist mit dem Gehäuse 13 des Tonabnehmers durch nicht dargestellte Mittel verbunden. Die Tragplatte 11 besitzt eine Versteifungsrippe 14, die sich längs der Mittellinie des Bleches erstreckt. Diese Rippe weist eine solche Tiefe auf, daß die Nachgiebigkeit C₂ in senkrechter Richtung gegenüber der bei nur seitlicher Auslenkung erforderlichen Nachgiebigkeit in geeigneter Weise vergrößert wird.

Die hier gemachten Angaben über die Nachgiebigkeit C und die Massen M beziehen sich auf die Spitze eines Saphirtaststiftes 16, der in das untere Ende des Ankers eingesetzt ist. Die Indexbuchstaben x, y und ζ beziehen sich auf die in Fig. 1 und 2 durch Doppelpfeile angedeuteten, zueinander rechtwinkligen Richtungen.

Ein dünner Stahldraht mit einem Durchmesser von z.B. etwa 0,04 mm, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist mit einem Ende nahe der Abtastnadel 16 an dem Anker 10 befestigt, während sein anderes Ende ebenfalls mit dem Gehäuse 13 verbunden ist. Dieser Draht ist gespannt und erstreckt sich geradlinig und rechtwinklig zur Ebene der seitlichen Schwingungen des Ankers in der Richtung v.

Eine Flachspule 17 ist so angeordnet, daß sie den Anker umgibt und sich ihre Achse mit der Längsachse des Ankers deckt. Ferner ist ein geeigneter Dauermagnet 33 vorgesehen, der mit dem Gehäuse 13 des Tonabnehmers fest verbunden ist. Die Polstücke 18 aus Weicheisen dieses Magneten tragen

ίο Polspitzen 18' und 18", die sich oberhalb und unterhalb der Spule 17 über diese hinweg in Richtung auf den Anker erstrecken. Die oberen Polspitzen 18' sind gemäß Fig. 1 an der Oberseite abgeschrägt. Die Anordnung ist derart, daß der magnetische Fluß dann,

x5 wenn der Anker seine Ruhestellung einnimmt, zwischen den Polstücken in der Richtung y verläuft und daß der Anker in seiner Längsrichtung nicht von einem Fluß durchsetzt wird.

Die Polstücke 18 bilden zusammen mit den PoI-spitzen einen der beiden erwähnten Kerne, und seitliche Bewegungen der Abtastnadel 16 in der Richtung y führen zu einer Änderung der Flußverteilung in diesem Kern und zu entsprechenden Änderungen des den Anker 10 und somit auch die Flachspule 17 in der Längsrichtung durchsetzenden Flusses.

Der andere Kern 28 wird durch eine einen Durchmesser von 1,25 mm aufweisende Stange gebildet, die in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise geformt ist. Er weist an den Enden Polspitzen auf, die durch einen Luftspalt 31 von etwa 1 mm Breite voneinander getrennt sind. Die unteren Enden dieser Polspitzen befinden sich in einem Abstand von etwa 1,0 mm von dem oberen Ende des Ankers 10 und dem vorderen Ende der Tragplatte 11. Die beiden symmetrisch zueinander angeordneten Schenkel des Kerns 28 sind jeweils von einer Wicklung 29 umgeben. Diese Wicklungen sind hintereinandergeschaltet. Am oberen Teil des Kerns 28 ist ein Luftspalt 30 vorgesehen, um bei einem starken polarisierenden Magnetfeld in einen steileren Bereich der Magnetisierungskurve zu kommen. Ferner trägt der Luftspalt 30 dazu bei, das System 28, 29, 31 in bezug auf die drei Hauptachsen symmetrisch zu machen und so eine ausreichende Unempfindlichkeit gegenüber den Wirkungen äußerer störender Magnetfelder zu gewährleisten. Zu dem gleichen Zweck umfassen die beiden Wicklungen 29 jeweils die gleiche Anzahl von Windungen. Außerdem weisen sie die gleichen Abmessungen auf.

Ein Ende der Flachspule 17 ist mit einer Klemme 34 verbunden, während ihr anderes Ende an einer Klemme 35 angeschlossen ist, mit der ein Ende der in Reihe geschalteten Wicklungen 29 verbunden ist, so daß die Klemme 35 einen gemeinsamen Kontakt darstellt. Das andere Ende der hintereinandergeschalteten Wicklungen 29 ist an eine weitere Klemme 36 angeschlossen.

Während des Betriebs, d. h. wenn eine senkrecht und seitlich modulierte Schallrille abgetastet wird, wird die seitliche Modulation in bekannter Weise in Spannungen umgewandelt. Die dieser Modulation entsprechende Spannung wird zwischen den Anschlußklemmen 34 und 35 abgenommen.
Die Abtastung der senkrechten Modulation geht folgendermaßen vor sich: Das vordere Ende der Tragplatte 11 und das obere Ende des Ankers 10 werden durch das Magnetfeld zwischen den oberen Polspitzen 18' magnetisiert. Diese magnetisierten

Teile verhalten sich wie ein kleiner Magnet, dessen Pole in der Richtung y voneinander getrennt sind. Da dieser kleine Magnet bei Abtastung der Tiefenschrift in der Richtung ζ schwingt, d. h. in einer zur Langsachse des Ankers 10 parallelen Richtung, bewirkt er, daß ein variabler Magnetfluß die Kerne 28 und die Wicklungen 29 durchsetzt. Die hierdurch in den Wicklungen 29 induzierten elektromotorischen Kräfte erscheinen zwischen den Anschlußklemmen 35 und 36.

Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Ton- ίο abnehmers besteht darin, daß die Vorrichtungen zum Wiedergeben der senkrechten Modulation nicht die Verwendung besonders schwingender Teile zusätzlich zu den für die Wiedergabe der seitlichen Modulation benötigten bedingen, so daß eine Massenerhöhung vermieden wird.

Um eine gute Entkopplung zwischen den durch die beiden Systeme 10,17,18 und 10, 28, 29 erzeugten Signalen zu erzielen, sind zwei mechanische Verstelleinrichtungen vorgesehen, die jedoch auch fortgelassen werden können. Gemäß Fig. 3 und 4 kann eine dieser Verstelleinrichtungen in Verbindung mit der Unterstützung für die Kerne 28 vorgesehen werden, damit man diese seitlich, d. h. in der Richtung y, um einen kleinen Betrag verstellen und sie dann in einer Lage festspannen kann, bei der die Wicklungen 29 ein vernachlässigbar kleines Ausgangssignal erzeugen, wenn die Abtastnadel 16 durch eine nur seitlich modulierte Schallrille betätigt wird. Der Kern 28 wird mit einem Tragklotz 38 verkittet, der z. B. aus einem nichtmagnetischen plastischen Material besteht und an dem Gehäuse 13 mittels Schrauben 39 befestigt ist, die sich durch Schlitze 40 in dem Tragklotz 38 erstrecken.

Die andere mögliche Vorkehrung ist aus Fig. 5 ersichtlich. Sie ermöglicht es, die Polstücke 18 seitlich, d. h. in der Richtung y, um einen kleinen Betrag zu verstellen, so daß man eine Einstellung findet, bei der die Flachspule 17 ein vernachlässigbar kleines Ausgangssignal erzeugt, wenn die Abtastnadel 16 durch eine nur senkrecht modulierte Schallrille betätigt wird. In diesem FaU besitzt jedes Polstück 18 einen Fortsatz 41 mit einem Schlitz 42. Die Polstücke sind mit dem Gehäuse 13 durch sich durch die Schlitze 42 erstreckende Schrauben 43 verbunden.

Um eine Beschädigung des Tragbleches 11 und des Drahtes für den Fall zu vermeiden, daß der Tonabnehmer auf eine Schallplatte fallen gelassen wird, können gemäß Fig. 1 kleine Klötze 37 aus Hartgummi oaet einem plastischen Material vorgesehen sein, die den Taststift gegen eine übermäßige senkrechte Verschiebung sichern.

Nachstehend sind geeignete Werte der Nachgiebigkeit C und der Masse M in den drei Richtungen x, y und ζ für den beschriebenen Tonabnehmer aufgeführt:

M_x = 0,5· 10-3 g

C_x = kleiner als 0,02 · 10 ^β cm/dyn

M, = 0,5· 10-3 g

C_y = 5- 10 -β cm/dyn

M, = l,2-10-³g

C₂ = 2,0-ΙΟ-⁶ cm/dyn

Wenn der Tonarm zur Verwendung in Verbindung mit Schallaufzeichnungen mit symmetrischen Modulationen bestimmt ist, bei denen die Modulation, wie oben erwähnt, zwar rechtwinklig zueinander verlaufen, ihre Achsen gegenüber der Senkrechten jedoch jeweils um 450° versetzt sind, kann man zwischen den Klemmen 34, 35 und 36 (Fig. 1) ein Summen- und Differenznetzwerk vorsehen. Wenn die Spannung der Klemme 34 gegenüber der Klemme 35 I/ beträgt und die Spannung der Klemme 36 gegenüber 35 V, so wird dieses Netzwerk so ausgebildet, daß zwischen einem Paar von Ausgangsklemmen eine Spannung L' + V und zwischen dem anderen Paar von Ausgangsklemmen eine Spannung Z/ — V erzeugt wird. Die Wicklungen 29 werden je in zwei Wicklungen aufgeteilt, derart, daß auf jedem Schenkel des Kerns 28 zwei Wicklungen 29 α, 29 δ bzw. 29 α', 29 V vorhanden sind. Dann kann man die Wicklungen gemäß Fig. 6 so schalten, daß dann, wenn V die an jedem Paar von Wicklungen 29 sich bildende Spannung und L die an der Flachspule 17 auftretende Spannung ist, die Spannung zwischen den Klemmen 34 und 35 gleich L — V und diejenige zwischen den Klemmen 36 und 35 gleich L + V ist.

Das bevorzugte Verfahren zum Verbinden der Wicklungen 29 zum Zwecke der Erzielung der Symmetrie und zur Herabsetzung der Beeinflussung des Tonabnehmers durch äußere magnetische Störfelder geht aus Fig. 7 hervor, wo der Kern 28 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Sämtliche Wicklungen sind in der gleichen Richtung gewickelt.

Es ist ersichtlich, daß bei der Anordnung nach Fig. 7 ein sich infolge der senkrechten Bewegung der Abtastnadel ändernder Fluß die beiden Schenkel des Kerns 28 nacheinander von der einen Polspitze um das System herum zur anderen Polspitze durchsetzt. Störfelder, z. B. von Transformatoren stammende Brummfelder, durchwandern die beiden Kemteile parallel, d. h. in der gleichen Richtung. Die Wicklungen 29 α und 29 a' sind somit derart hintereinandergeschaltet, daß sich die Signalspannungen addieren, während sich die Brummspannungen subtrahieren. Das gleiche gilt für die Wicklungen 29 b und 29 b'.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Tonabnehmer zur Abtastung von stereophonisch aufgenommenen Schallaufzeichnungen mit einem die Abtastnadel tragenden, senkrecht und seitlich bewegbaren ferromagnetischen Anker, der mit zwei getrennten, fest angeordneten Spulensystemen magnetisch zusammenwirkt und bei seitlicher Bewegung im wesentlichen nur in dem ersten Spulensystem und bei senkrechter Bewegung im wesentlichen nur in dem zweiten Spulensystem eine Spannung induziert, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anker (10) stift- oder röhrchenförmig ausgebildet und zwischen den Polstücken (18) eines Magneten (33) angeordnet ist, der dem ersten Spulensystem zugehört, und daß das zweite Spulensystem einen Kern (28) mit zwei Polspitzen aufweist, welche nahe dem durch den Magnet (33) magnetisch gepolten oberenEnde des Ankers (10) unter Freilassung eines Luftspaltes angeordnet sind.

2. Tonabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (10) an seinem einen Ende die Abtastnadel (16) trägt und am entgegengesetzten Ende an dem freien Ende einer streifenförmigen, bei seitlicher Auslenkung der Abtastnadel in sich verdrehbaren Tragplatte (11) angeordnet ist.

3. Tonabnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (11) aus einem magnetischen Material besteht und so angeordnet ist, daß sie bei senkrechten Bewegungen der Abtastnadel zusammen mit dem Anker an den Flußänderungen im Kern (28) teilnimmt.

4. Tonabnehmer nach Anspruch 1 bis 3 zur Abtastung von symmetrisch modulierten Schallrillen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulensysteme derart an Klemmen angeschlossen sind, daß die zwischen einem Klemmenpaar (35, 36) erzeugte Spannung im wesentlichen der Summe der Spannungen, die in der auf seitliche Bewegungen der Abtastnadel ansprechenden Flachspule (17) des ersten Spulensystems und in den auf senkrechte Bewegungen der Abtastnadel ansprechenden Wicklungen (29) des zweiten Spulen-

systems erzeugt werden, proportional ist und daß die zwischen dem anderen Klemmenpaar (34, 35) erzeugte Spannung der Differenz dieser Spannungen proportional ist.

5. Tonabnehmer nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Klemmen (34,36) mit den Enden der Wicklungen (29) des zweiten Spulensystems verbunden sind und die dritte Klemme (35) über die Flachspule (17) mit dem Verbindungspunkt der beiden Wicklungen (29) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 675 787, 816 311;
USA.-Patentschrift Nr. 2114471;
britische Patentschrift Nr. 394 325.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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