DE821427C

DE821427C - Tonabnehmer fuer Sprechmaschine

Info

Publication number: DE821427C
Application number: DEI1852A
Authority: DE
Inventors: William S Bachman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1945-12-29
Filing date: 1950-09-07
Publication date: 1951-11-19
Also published as: GB636190A; CH279537A; DE856069C; FR937629A; GB685293A; BE498211A; FR59168E; GB680684A; US2554208A; CH264022A; BE477727A

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Umwandeln von mechanischen Schwingungen in elektrische, insbesondere Tonabnehmer für Sprechmaschinen.

Tonabnehmer für Sprechmaschinen wurden bisher mit den verschiedenartigsten schwingungsempfindlichen Organen zum Umwandeln der durch die Nadelspitze bei ihrer Bewegung in der Tonrille erzeugten mechanischen Schwingungen in entsprechende elektrische Schwingungen ausgeführt. Bei einer dieser Arten von Schwingungswandlern wird ein veränderlicher Widerstand verwendet, welcher den Stromfluß durch die Stromkreise der Einrichtung übereinstimmend mit den mechanischen Schwingungen ändert. Bei einer anderen Art solcher Wandler dient zu diesem Zweck ein spannungserzeugendes Element, z. B. ein piezoelektrischer Kristall oder ein elektromagnetischer Spannungserzeuger. Die Durchbildung von Sprechmaschinentonabnehmern ist ständig verbessert worden, doch besteht weiter das Bestreben, die Masse des schwingenden Systems zu verringern und die mechanische Ausführungsweise zu vereinfachen, um eine genauere Wiedergabe der aufgezeichneten Töne zu erzielen und störende Geräusche, wie das Kratzen der Nadel, zu beseitigen.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen Tonabnehmer für Sprechmaschinen mit verbesserter Anordnung der schwingenden Teile zu schaffen, um die Wirkung von unerwünschten Schwingungen auf ein Mindestmaß herabzudrücken und der Nadelspitze zu ermöglichen, der Tonrille der Schall-

platte sehr genau zu folgen. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elektromagnetischen Tonabnehmers, einschließlich einer verbesserten Anordnung der Teile des elektromagnetischen Kreises, um eine mehr lineare Wiedergabe der aufgezeichneten Töne zu erzielen und die Größe der Belastung der Nadelspitze in bestimmten Grenzen zu halten.

Der Erfindungsgegenstand ist in bezug auf seine

ίο Durchbildung, seine Arbeitsweise und die erzielbaren Vorteile in der Beschreibung beispielsweise erläutert und durch die Zeichnung veranschaulicht, in welcher

Fig. ι einen Sprechmaschinentonabnehmer nach

der Erfindung in Seitenansicht,, teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Tonabnehmer nach' Fig. ι bei abgenommenem Gehäuse und

Fig. 3 eine Endansicht des Tonabnehmers mit abgenommenem Gehäuse zeigen.

ao Der in der Zeichnung dargestellte elektromagnetische Sprechmaschinentonabnehmer besitzt einen Körper aus Isolationsmaterial, an welchem eine Platte aus unmagnetischem Stoff angehängt ist, die den Nadelhalter und den Spannungserzeuger trägt.

»5 Am Körper ist diese Platte durch einen einfachen federnden Draht in normaler Lage gehalten, und niederfrequente Schwingungen derselben werden durch eine Masse aus plastischem Stoff gedämpft, die im Abstand von der Feder zwischen Platte und Körper angeordnet ist. Den Spannungserzeuger bildet ein magnetischer Kreis mit kleinem permanentem Magnet und einem Spulenpaar auf einem U-förmigen Magnetkern, der an dem der Feder entgegengesetzten Ende der Platte befestigt ist. Der Nadelhalter besteht aus einem federnden, auslegerartig angeordneten Streifen, von welchem ein Ende befestigt ist, und der nahe den Polschuhen des Magnetkerns eine Nadelspitze trägt. Eine weitere plastische Masse kann zwischen dem Nadelhalter , und der Tragplatte angeordnet sein, um Eigenschwingungen des Nadelhalters abzudämpfen. Bei der Ausführungsweise nach der Erfindung ist nur ein sehr geringes, nicht ausgeglichenes Gewicht erforderlich, und Belastungen des Tonabnehmers, die eine bestimmte Größe überschreiten, bewirken eine Berührung der Polschuhe des Magnetkerns mit der Schallplatte, so daß der Nadelhalter nicht überbeansprucht wird. Die ganze Anordnung mit Ausnahme des Nadelhalters ist in einem Gehäuse aus hochpermeablem Stoff eingeschlossen, um eine Einwirkung äußerer magnetischer Felder möglichst auszuschließen.

Nach der Zeichnung besteht der in den Figuren dargestellte Tonabnehmer aus einem Körper 1 aus Isoliermaterial, der an seinem vorderen Ende eine Ausnehmung 2 besitzt. An diesem Körper ist eine Tragplatte 3 aus unmagnetischem Material, z. B. Messing, durch einen einfachen Federdraht 4 nachgiebig befestigt, dessen beide Enden rechtwinklig aufgebogen und in der Tragplatte 3 sowie in einer im Körper 1 befestigten Stütze 5 aus unmagnetischem Metall befestigt sind. Das eine Ende der Feder 4 ist in eine Ausnehmung 6 der Stütze 5 eingelötet, ihr anderes Ende mit der Platte 3 bei 7 verlötet. Die Feder 4 bestimmt die Normallage der Platte 3 in bezug auf den Körper 1. Um Bewegungen der Platte von geringer Geschwindigkeit zu dämpfen, ist ein Zwischenstück 8 aus plastischem Ma terial, z. B. Cellulosenitrat, zwischen ihr und dem Körper 1 in Nähe der Plattenmitte befestigt. Der elektromagnetische Spannungserzeuger des Ton abnehmers ist am linken Ende der Platte 3 in beträchtlichem Abstand von der Federverbindung 4 angeordnet. Zum elektromagnetischen System ge hört ferner ein permanenter Stabmagnet 9, der in einem aus ferromagnetischem Stoff bestehenden Sockel 10 angeordnet ist, dessen verjüngter, die Platte 3 durchsetzender Teil 11 über die untere Seite derselben vorsteht. Am Ende der Platte ist ein U-förmiger Magnetkern 12 angeordnet, auf dessen beiden Schenkeln sich Spulen 13 befinden. Er ist mit nach unten gerichteten Polschuhen 14 aus gestattet, die aus der Unterseite der Platte 3 vor ragen. Am einen Ende des Zapfens 11 des magneti schen Sockels 10 ist der Nadelhalter 15 befestigt, der aus einem einmal verwundenen, schmalen Strei fen aus federndem, magnetisierbarem Stoff besteht, dessen anderes Ende sich zwischen den Polschuhen 14 befindet und durch einen schmalen Zwischenraum von diesen getrennt ist. Sein verbreitertes Ende 16 ist mit der Nadelspitze 17 versehen, die in der Zeichnung als auswechselbarer, in einer Fassung 18 befestigter Teil dargestellt ist. Doch kann an Stelle dieser letzteren Ausführungsweise auch eine belie bige andere angewendet werden. Der aus magneti- schem Material bestehende Nadelhalter 15 bildet somit einen Teil des magnetischen Kreises zwischen dem permanenten Magnet 9 und dem Magnetkern 12. Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, besteht zwischen den oberen Enden des Magnetkerns 12 und dem Magnet 9 ein verhältnismäßig großer Zwischenraum, so daß an dieser Stelle in den magnetischen Kreis ein verhältnismäßig hoher magnetischer Widerstand eingeschaltet ist.

Der Teil 16 des Nadelhalters ist im Luftspalt i°5 zwischen den Polschuhen 14 zentriert. Wenn die Nadel durch die Rille der Schallplatte in Schwin gungen versetzt wird, so erzeugen diese übereinstimmende Änderungen der Kraftflüsse, welche die Schenkel des Magnetkerns 12 und die Spulen 13 durchsetzen. Befindet sich der Nadelhalter, wie in Fig. 2 dargestellt, in seiner Mittellage, so werden beide Schenkel von wesentlich gleichen Kraftnüssen durchsetzt. Sobald aber die Nadel gegen einen der Polschuhe bewegt wird, ist der Kraftfluß durch "5 dessen Magnetschenkel größer als jener durch den anderen Schenkel, im einen Schenkel tritt also eine Zunahme, im anderen eine Abnahme ■ des Kraftflusses ein. Die Änderung des Kraftflusses durch beide Schenkel ist daher eine entgegengesetzte. Die Spulen 13 sind bei 19 miteinander verbunden und durch Leitungen 20, 21 in Reihe in den elektrischen Stromkreis eines nicht dargestellten Verstärkers eingeschaltet. Der Nadelhalter 15 ist mit seinem, in lotrechter Ebene verlaufenden Teil 22 im Zapfen 11 befestigt. Dieser Teil besitzt daher eine federnde

Nachgiebigkeit in seitlicher Richtung. Der übrige, um 90⁰ versetzte Teil 23 des Nadelhalters ist dagegen in lotrechter Richtung nachgiebig. Unmittelbar vor der Verwindung der Teile 22 und 23 ist ein kleines Zwischenstück 8' aus plastischer Masse, wie Cellulosenitrat o. dgl., angeordnet, welches Eigenschwingungen des eingespannten Nadelhalters ausreichend abdämpft. Das Zwischenstück 8' ist in Fig. 2, wo es vom Teil 23 teilweise verdeckt wird, nicht eingezeichnet. Die Bewegung der Nadel 17 wird unmittelbar auf den Anker des Magnetsystems, den Teil 16 des Nadelhalters, übertragen. Auf diese Weise werden unerwünschte Frequenzen ferngehalten, die dann auftreten können, wenn zwischen dem Anker und der Nadel ein zusätzliches Verbindungsglied eingeschaltet ist. Es ist daher nur notwendig, daß die Nadel richtig der Tonrille der Schallplatte folgt, damit eine der Nadelgeschwindigkeit proportionale Ausgangsspannung in den Spulen

ao 13 erzeugt wird. Wirkt auf die Nadel innerhalb eines bestimmten Bereiches eine unausgeglichene Last, z. B. in der Größenordnung von 14*, so weist das System eine lineare Charakteristik auf, und die Nadel folgt genau der Tonrille. Wird aber die Belastung z. B. durch Aufstoßen oder Fallenlassen des Tonabnehmerkopfes wesentlich höher, dann weicht die Nadelspitze unter einem solchen Druck zwischen den Polschuhen 14 zurück, und diese treffen gegen die Schallplatte und schützen dadurch die Nadel vor Beschädigung.

Bei der beschriebenen Anordnung folgt die Nadelspitze und die Fassung 16, mit welcher sie fest verbunden ist, genau der Tonrille ohne Störung durch Eigenschwingungen des Nadelhalters oder durch niederfrequente Schwingungen im Bereich der Resonanz des Tonarmes. Die Tragplatte 3 ist durch das elastische Widerlager 8 gegen alle Hörfrequenzen abgedämpft, und die der Nadelspitze 17 durch die Schallplattentonrille erteilte Bewegung bewirkt, daß der Anker 16 genau übereinstimmend mit dieser Bewegung schwingt, wodurch der magnetische Widerstand zwischen den Polschuhen geändert wird. Das elastische Widerlager 8 wirkt als Dämpfer gegen die Resonanzfrequenz des nicht dargestellten mit dem Körper 1 fest verbundenen Tonarmes. Die Feder 4 zentriert die gesamte Anordnung und bestimmt die Stärke der Beanspruchung des Widerlagers 8, welches bei ungenügender Anpressung nicht imstande ist, die Platte 3 dauernd in gleicher Lage zu halten. Der Anker 16 wird selbsttätig durch den federnden Nadelhalter in seiner Ruhestellung gehalten. Er ist dadurch federnd zu den Polenden des Magnetkerns und dieser wieder federnd zum Körper 1 und in bezug auf den Tonarm gelagert.

Die Nachgiebigkeit der Feder 4 ist infolge ihrer Weichheit verhältnismäßig groß, so daß der Dämpfungskörper so wenig wie möglich beeinflußt wird. Die Masse der Magnetkörper und der Platte 3 wird so klein als möglich gehalten.

Durch zweckmäßige Bemessung des Magnetsystems und des Ankers kann eine vollkommen lineare Wiedergabe erzielt und die bei Tonabnehmern gewöhnlich unvermeidliche Nichtlinearität tatsächlich ausgeschlossen werden, denn infolge des großen Luftzwischenraumes zwischen dem permanenten Magnet 9 und dem Magnetkern 12 verlaufen die elektromagnetischen Vorgänge im geradlinigen Teil der Kennlinie des magnetischen Kreises. Die Polenden 14 weisen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, einen gegenüber demjenigen der Schenkel des Magnetkerns 12 wesentlich kleineren Querschnitt auf, der nicht viel größer als jener des Ankers 16 ist. Die Zwischenräume zwischen den Polenden und dem Anker 16 können sehr schmal sein. Die gesamte Anordnung ist in einem Gehäuse 24 aus hochpermeablem Stoff eingeschlossen, welches abschirmend wirkt und Störungen durch äußere Magnetfelder weitestgehend verhindert. Das Gehäuse weist eine Ausnehmung 25 auf, aus welcher der Nadelhalter 15 sowie das Ende des Zapfens 11 und die Polenden 14 hervorragen. Das Gehäuse ist am Körper 1 durch um diesen umgebogene Lappen 26 befestigt. Um seitliche Bewegungen der Tragplatte 3 zu begrenzen, sind am Körper 1 beiderseits der Platte Ansätze 27 angeordnet.

Bei der Tonabnahme befindet sich die Nadel 17 in der Tonrille der Schallplatte und versetzt den Anker 16 in mit den aufgezeichneten Tönen übereinstimmende Schwingungen. Die dadurch erzeugten Änderungen des magnetischen Widerstandes für den Kraftfluß zwischen dem Anker 16 und den Polenden 14 erzeugen übereinstimmende Änderungen des Kraftflusses der beiden Schenkel des Magnetkerns 12. Wenn sich der Anker 16 nach links (Fig. 3) bewegt, so wird der Kraftfluß durch die linke Spule vergrößert und gleichzeitig jener durch die rechte Spule verkleinert. Beide Spulen sind in Gegenschaltung miteinander verbunden, die Richtung der durch sie erzeugten resultierenden Spannung ist daher durch die Spule desjenigen Schenkels bestimmt, dessen Kraftfluß durch die Ankerbewegung vergrößert wird. Die erzeugten Spannungen entsprechen somit genau den Änderungen im Verlauf der Tonrillen und durch Verstärkung dieser Spannungen können in bekannter Weise den Tonaufzeichnungen der Schallplatte entsprechende, hörbare Schallschwingungen erzeugt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Elektromagnetischer Tonabnehmer mit einem auf einem Körper aus unmagnetischem Stoff angeordneten Magnetkern mit Wicklung, einem permanenten Magnet und einem von einer Nadel gesteuerten, im Wirkungsbereich des letzteren gelagerten magnetischen Organ, das von diesem Magnet in den Raum zwischen den Polenden des Magnetkerns ragt, dadurch gekennzeichnet, daß der permanente Magnet (9) vom Magnetkern (12) durch einen Zwischenraum mit hohem magnetischem Widerstand getrennt ist und das von der Nadel (17) gesteuerte magnetische Organ aus einer nachgiebigen, vorzugsweise mit einem Ende am permanenten Magnet (9) starr befestigten Zunge (15) besteht, die in den Kraftflußweg zwischen dem permanenten Magnet (9) und den Polenden (14) des

Magnetkerns (12) eingeschaltet ist und an ihrem freien Ende die Nadel trägt.
2. Tonabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom permanenten Magnet (9) ausgehende Teil (22) des Nadelhalters (15) in seitlicher Richtung gegen die Polenden (14) des Magnetkerns (12), sein übriger Teil (23) dagegen in dazu senkrechter Richtung nachgiebig ist.
3. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelhalter aus einem verwundenen Streifen aus federndem Material besteht, dessen äußerer, die Nadel (17) tragender Teil (23) in lotrechter Richtung und dessen am permanenten Magnet (9) befestigter und gegen ersteren um 90⁰ verwundener Teil (22) in waagerechter Richtung nachgiebig ist.
4. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polenden (14)

ao sich seitlich des Nadelhalters (15, 16) erstrecken und nur wenig oberhalb der Nadelspitze (17) enden, so daß sie Schutzorgane für den Nadelhalter (15) bilden.
5. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 4, as dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Tragplatte (3) und dem die Nadel (17) tragenden Teil (23) des Nadelhalters (15) ein an sich bekanntes, zur Abdämpfung der Eigenschwingungen des Nadelhalters dienendes, aus plasti- schem Stoff bestehendes Zwischenstück (8') angeordnet ist.
6. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (12) und der permanente Magnet (9) auf einer Seite der aus unmagnetischem Stoff bestehenden Tragplatte (3) angeordnet sind und die Polenden (14) des Magnetkerns (12) sowie das Polende (11) des aufrecht stehenden permanenten Magnets (9) über die andere Seite der von ihnen durchsetzten Platte (3) vorragen, sowie daß der Nadelhalter (15) auf letzterer Seite angeordnet und am Polende (11) des permanenten Magnets befestigt ist.
7. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den permanenten Magnet (9) und den Magnetkern (12) tragende Platte (3) durch eine Feder (4) im Abstand vom Tonabnehmerkörper (1) gehalten ist.
8. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der permanente Magnet (9) und der Magnetkern (12) auf dem der federnden Verbindung (4) entgegengesetzten Ende der Platte (3) angebracht sind und zwischen dieser Platte und dem Körper (1) ein Organ (8) zur Abdämpfung niederfrequenter Schwingungen dieser Teile im Abstand von der Feder (4) nahe dem permanenten Magnet angeordnet ist.
9. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Ver- bindung aus einem einfachen geraden Stück (4) Federdraht besteht, das in der Längsrichtung der Tragplatte (3) und gleichgerichtet mit dem Nadelhalter (15) verläuft.
10. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus unmagnetischem Stoff bestehende Tragplatte (3) sich ungefähr über die volle Länge des Tonabnehmerkörpers (1) erstreckt und mittels der Feder (4) an einer nahe dessen Ende angebrach- ten Stütze (5) befestigt und das Dämpfungsorgan (8) zwischen dieser Stütze (5) und dem anderen Körperende angeordnet ist.
11. Tonabnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) und die Platte (3) mit einem an ersterem befestigten Gehäuse (24) aus einem Stoff hoher magnetischer Permeabilität umgeben sind, welches eine Ausnehmung für die Polenden (14) und den Nadelhalter (15) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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