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II. Teil. Die Schallplattenwiedergabe (aus 1953)

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5. Kapitel. Die Mechanische Wiedergabe

Wie der Plattenspieler funktioniert :
(Die Technik der mechanischen Wiedergabe - Stand 1953)

Schallplatten werden heute (1953) nicht mehr auf rein mechanischem Wege über akustische Abtastdosen abgespielt. Das von Berliner erfundene Grammophon ist nur noch den älteren Jahrgängen bekannt.

Die Abtastnadel übertrug bei diesen Sprechmaschinen
über eine geeignete starre oder Hebelverbindung ihre von den Schallrillen erhaltenen Schwingungen auf eine Membrane, die in der ihr vorgelagerten Luft Schallwellen erzeugte. Diese wurden in einem Trichter besonderer Formgebung zusammengefaßt und nach außen abgestrahlt. Das Schema einer akustischen Schalldose mit Trichter zeigt Bild 46.

Die Abtastdose und der Trichter

Der wichtigste Bestandteil des Grammophons war die Abtastdose und von dieser wiederum die Membrane, die meist aus Glimmer bestand. Sie mußte resonanzfrei (d. h. frei von Eigenschwingungen bei einer bestimmten Frequenz) und elastisch sein, damit sie leicht in kräftige Schwingungen geriet und man die nötigen Anfangslautstarken erreichte. Diese wurden durch Resonanzen des Trichters und eines geeigneten Resonanzbodens weiter verstärkt. Hierdurch war die Grenze der akustischen Wiedergabe bereits gezogen; denn es ist leicht einzusehen, daß kein Gebilde gleiche Resonanzlagen für alle Töne aufweist. Gewisse Tonlagen wurden stets bevorzugt.

Grammophone waren in allen Preislagen und Klangqualitäten im Handel und haben sich jahrzehntelang wegen ihrer einfachen Bedienung größter Beliebtheit erfreut. Da sie keine Spannungsquellen benötigten, wurden ja auch die Koffer- sprechmaschinen noch mehrere Jahre der elektrischen Wiedergabe vorgezogen, zumal sie noch die Vorteile eines geringen Gewichts und einer leichten Transportfähigkeit besaßen.

6. KAPITEL - (Die neue) Elektrische Wiedergabe

Erst nachdem der Rundfunk eingeführt wurde und man dazu überging, Schallplatten auf elektrischem Wege abzuspielen, konnte die Schallplatte ihre großen Aufgaben erfüllen. Wenn auch die elektrische Wiedergabe zunächst umständlich erschien, so ermöglichte sie doch erst, alle in der Schallplattenrille aufgespeicherten Feinheiten der Sprache und Musik in vollendeter Weise wiederzugeben.

Eine Anlage zum Abspielen von Schallplatten

Grundsätzlich baut sich eine Anlage zum Abspielen von Schallplatten auf elektrischem Wege wie folgt auf: Ebenso wie bei der akustischen Wiedergabe wird die auf einem Plattenteller liegende Schallplatte durch ein Antriebswerk in die vorgeschriebene Umdrehungszahl (z. B. 78 U/min) versetzt.

Die Schallrillen tastet eine Nadel ab, die aber hier in einem elektrischen Tonabnehmer geh altert ist. Schwingungen der Abtastnadel rufen im Tonabnehmer (im Ausland Pickup genannt) Wechselspannungen und -ströme hervor, die über eine Zuleitungsschnur den Tonabnehmerbuchsen eines Rundfunkempfängers oder eines besonderen Verstärkers zugeführt werden. Im Radioapparat (Verstärker) werden die noch schwachen Wechselspannungen verstärkt und im Lautsprecher in Schallschwingungen umgesetzt, die die Lautsprechermembrane abstrahlt. Bild 47 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer solchen Anlage.

Besondere Verstärker für große Räume

Wir alle kennen die Vorzüge und Klangqualität hochwertiger Rundfunkempfänger. Werden besondere Verstärker und entsprechende Lautsprecher eingesetzt, so können Schallplatten auch in großen Räumen, Lokalen, Tanzdielen usw. in ausgezeichneter Klangqualität und ausreichender Lautstärke zu Gehör gebracht werden. Mit Lautsprechergruppen (z. B. Tonsäulen) lassen sich auch freie Flächen (größere Gartenlokale und Plätze) beschallen.

Als weitere Vorteile der elektrischen Wiedergabe von Schallplatten sind das bequeme Regeln der Lautstärke und das Verändern der Klangfarbe zu nennen. Jeder bessere Rundfunkempfänger besitzt heute einen Lautstärkeregler und eine sogenannte Ton- oder Klang-blende, mit der sich die Klangfarbe stufenlos oder in einigen Stufen von hell auf dunkel verändern läßt.

An den Tonabnehmerarmen sind Lautstärkeregler außerdem meist noch vorgesehen. In besonderen Verstärkern finden wir solche Regelglieder selbstverständlich ebenfalls. Nachdem wir nun den grundsätzlichen Aufbau einer Anlage zur Wiedergabe von Schallplatten auf elektrischem Wege in großen Zügen kennengelernt haben, wollen wir auf die einzelnen Teile näher eingehen.

6.A. Tonabnehmer

Der Tonabnehmer ist ein elektromechanisches System, dem die Aufgabe zufällt, die mechanischen Schwingungen der Abtastnadel in elektrische Schwingungen zu verwandeln. Wir unterscheiden vier Arten von Tonabnehmern, die auf vier verschiedenen Grundlagen beruhen:

  • a) elektromagnetische Tonabnehmer,
  • b) piezoelektrische Tonabnehmer (Kristall-Tonabnehmer),
  • c) permanentdynamische Tonabnehmer und
  • d) elektrostatische Tonabnehmer.

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6.A.a) Elektromagnetische Tonabnehmer

Der elektromagnetische Tonabnehmer zeichnet sich durch eine einfache Bauart aus und ist jahrzehntelang vorwiegend verwendet worden. Bild 48 läßt den grundsätzlichen Aufbau eines solchen Tonabnehmers erkennen.

Ein kräftiger Dauermagnet (M) (Permanentmagnet) in Hufeisenform ist mit den Polschuhen (PN) und (Ps) ausgerüstet, die so gestaltet sind, daß sie eine kleine Spule (Sp) aufnehmen können. Zwischen den Polschuhen ist im Drehpunkt(D) ein Weicheisenanker (A) gelagert, dessen hervorstehendes Ende als Halter für die Abtastnadel ausgebildet ist.

Durch die den Rillenausbuchtungen der Schallplatte folgende Nadel wird auch der Anker (A) mitbewegt und ändert den magnetischen Fluß, der im Luftspalt zwischen den Polen (Polschuhen) des Magneten (M) herrscht und auch über den Anker verläuft.

Diese sich ändernden magnetischen Kraftlinien schneiden die Spulenwindungen, wodurch bekanntlich Wechselspannungen in der Spule (Sp) erzeugt werden. Diese Wechselspannungen sind in der Frequenz und im Amplituden-Verhältnis den Flußänderungen und damit den Ankerschwingungen verhältnisgleich (proportional), d. h., sie sind - ins Elektrische umgesetzt - ein getreues Abbild der in der Schallrille festgehaltenen Schallschwingungen.
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Die Dämpfung des Ankers

Damit der Anker bei großen Nadelauslenkungen nicht an die Polschuhe anschlägt und damit Resonanzen des Tonabnehmers möglichst unterdrückt werden, dämpft man die Anker-Schwingungen mit einem Gummipuffer (G), der z. B. so wie in Bild 48 das obere Ende des Ankers aufnehmen kann.

Die in die Spule (Sp) induzierten Wechselspannungen führt die Tonabnehmerschnur dem Rundfunkverstärker bzw. -empfänger zur weiteren Verstärkung zu.

Anfangs waren die elektromagnetischen Tonabnehmer verhältnismäßig groß und schwer. Ihr Auflagedruck wurde daher oft durch eine Gegenfeder verringert. Man war deshalb bald bestrebt, Gewicht und Abmessungen dieser Tonabnehmer zu verkleinern, und machte sich die großen Fortschritte zunutze, die auf dem Gebiet der Magnetstähle erzielt wurden. So verwendete man nicht mehr große und schwere Hufeisenmagnete, sondern kleine und leichte Edelstahlmagnete (Alnico), die trotzdem ein Vielfaches der magnetischen Kräfte der gewöhnlichen Magnete aufweisen.

Ebenso benutzte man nicht mehr durchweg Gummi, um die Ankerschwingungen zu dämpfen; denn dieser wird im Laufe der Jahre hart und verschlechtert die Wiedergabe, so daß er erneuert werden muß. Andere, zuverlässigere und dauerhaftere Mittel traten an seine Stelle.

Ankerlagerung, Gewicht und Kräfte

Die Ankerlagerung und das Gewicht des Tonabnehmers bestimmen die Kräfte, die zum Auslenken bzw. Rückstellen der ausgelenkten Nadel in die Mittelstellung des Ankers nötig sind. Man spricht deshalb von Rückstellkraft oder Auslenkhärte. Je schwerer sich eine Nadel auslenken läßt, um so größer muß das auf die Platte
drückende Gewicht des Tonabnehmers sein, damit nicht der Tonabnehmer als Ganzes hin- und herbewegt wird, bevor eine Auslenkung 'erzielt wird.

Während die elektromagnetischen Tonabnehmer anfangs ein Auflagegewicht von 150 g und dementsprechend große Rückstellkräfte aufwiesen, ermöglichten die hochwertigen Magnetstähle, das Gewicht der Tonabnehmer erheblich zu verringern. Hierdurch konnte der Anker wesentlich leichter ausgeführt und derart nachgiebig gelagert werden, daß ein Auflagedruck von 30 g genügte, um die Nadel sicher in der Schallrille zu führen und einwandfrei auszulenken.

Ein leichter Anker

Ein derart leichter Anker ließ sich jedoch nicht mehr mit einem Nadelhalter belasten, in dem eine Stahlnadel durch eine Schraube oder Klammer festgehalten wurde. In den Anker (Bild 49) lötete man nunmehr einen geschliffenen Saphirstift ein, mit dem hintereinander einige Tausend Plattenseiten abgespielt werden können, bevor er nennenswert abgeschliffen ist. Bild 50 zeigt z. B., daß eine normale Stahlnadel nach einer Minute Spieldauer bereits doppelt so weit abgeschliffen ist als ein Saphirstift nach dem Abspielen von 2000 Plattenseiten.
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Tonbereich unterhalb 11.000 Hz

Das mit dem Saphir erreichte leichte Ankergewicht ergibt außerdem den Vorteil, daß die Eigenresonanz des Ankers sehr hoch liegt, und zwar bei etwa 11000 Hz, also über dem Tonbereich, den normale Schallplatten wiederzugeben vermögen. Weiter werden die Schallplatten durch den geringen Auflagedruck beim Abspielen sehr geschont und können viel öfter als mit schweren Tonabnehmern abgespielt werden.

Der Nadelschutz

Um zu verhindern, daß der empfindliche Saphirstift beschädigt wird, wenn man den Tonabnehmer unachtsam aufsetzt oder gar auf die Platte fallen läßt, ist der Tonabnehmer mit einer federnden Schutzrolle versehen, die auf einer Seite abgeflacht ist. Die Feder dreht die Schutzrolle so, daß sie über den Saphir hinaussteht, so daß der Tonabnehmer nie auf den Saphir, sondern stets nur auf die Rolle fallen kann. Wird der Tonabnehmer dagegen vorsichtig auf eine Platte aufgesetzt, so wirkt die sich drehende Platte der Federkraft entgegen und dreht die Schutzrolle zur Seite. Nunmehr kommt die flache Seite der Schutzrolle nach unten, und der Saphir steht so weit vor, daß er die Schallrille abtasten kann. Bild 51 gibt den Aufbau des Tonabnehmerkopfes mit der Schutzrolle wieder.

Der Tragarm

Schließlich sei erwähnt, daß man derartige Tonabnehmer nicht mehr als selbständige Tonabnehmerköpfe, sondern nur zusammengebaut mit einem Tragarm herstellt (Bild 52). Bei längeren Spielpausen kann das System dieses Tonabnehmers durch eine aufsteckbare Metallkappe geschützt werden. Der Tonarm ist in Spitzen gelagert und besitzt einen Hebel zum Betätigen einer automatischen Absteilvorrichtung (S. 107).

Die Daten des VEB Stern-Radio Staßfurt Typ TAMS 0249

Die technischen Daten eines von dem VEB Stern-Radio Staßfurt hergestellten Tonabnehmers mit Saphirstift Typ TAMS 0249 sind folgende:

1. Empfindlichkeit: mehr als 50 mV bei 1000 Hz und 20 mm Lichtbandbreite (S. 44),
2. Frequenzgang: ±5db (S. 33) bei 40---10000Hz ohne Resonanzstellen,
3. Spulenimpedanz (Scheinwiderstand der Spule): 110 ß ±10%,
4. Auflagegewicht: 40 g,
5. Rückstellkraft (Auslenkhärte) : 25 g/100 \l und
6. Gesamtgewicht: 180 g ohne Schnur und Stecker.

Wegen der kleinen Spannung, die solche hochwertige elektromagnetische Tonabnehmer abgeben, und wegen der geringen Spulenimpedanz ist es erforderlich, zur richtigen Anpassung an Verstärker oder Rundfunkempfänger einen Übertrager mit dem Übersetzungsverhältnis 1:10 hinter dem Tonabnehmer einzuschalten, der die von diesem abgegebene Spannung auf den zehnfachen Wert erhöht.

Ein fingerartiger Griff gestattet, den Tonarm von der Stütze bequem abzuheben, ihn auf den glatten Außenrand der Schallplatte aufzusetzen und bis an die erste Rille heranzuschieben. Die an der Vorderfläche des Tonabnehmers angebrachte Nase läßt die jeweilige Lage der Abtastspitze erkennen.

6.A.b) Piezoelektrische Tonabnehmer (Kristall-Tonabnehmer).

Die elektromagnetischen Tonabnehmer haben den großen Nachteil, daß sie die Frequenzen unter 250 ... 500 Hz, die bei gleichem Schalldruck mit annähernd konstanter Auslenkung geschnitten werden, mit geringer Lautstärke wiedergeben. Sie sind daher nach dem zweiten Weltkrieg von dem Kristall-Tonabnehmer nahezu völlig verdrängt worden, der die günstige Eigenschaft besitzt, die tiefen Töne gegenüber einem elektromagnetischen Tonabnehmer lautstärker wiederzugeben, keinen Transformator erfordert und noch einige weitere Vorteile aufweist.

Die Piezo- oder Druck-Elektrizität wurde um das Jahr 1880 von den Brüdern P. und J. Curie entdeckt. Der piezoelektrische Effekt besteht darin, daß Kristalle, auf die eine äußere Kraft einwirkt, durch die Deformation *1) eine piezoelektrische Spannung erzeugen. Der Effekt ist auch umkehrbar, d. h., beim Anlegen einer Spannung an derartige Kristalle wird der Kristall deformiert. Lange Zeit war der Effekt nur Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen, erst mit dem Aufkommen der Hochfrequenztechnik und Elektroakustik wurde er erfolgreich praktisch angewendet.

*1) Deformation (lat.) = Entstellung, Verunstaltung, bedeutet hier körperliche Änderung

Der Seignettesalz-Kristall

Der in der Technik oft benutzte Quarzkristall ist im Bereich der Elektroakustik weniger geeignet, Schall zu erzeugen oder zu empfangen. Hier verwendet man den Seignettesalz-Kristall (auch Rochellesalz-Kristall genannt). Dieser besitzt einen außerordentlich hohen piezoelektrischen Effekt, auch machen ihn seine elastischen Eigenschaften hierzu recht geeignet.

Seignettesalz-Kristalle von einer Reinheit, wie sie für die Tonwiedergabe nötig ist, kommen in der Natur kaum vor. Man züchtet sie und steuert ihr Wachstum, damit bestimmte Bedingungen erfüllt werden. Man läßt hierbei die Kristalle aus einer gesättigten wäßrigen Seignettesalz-Lösung nicht wild (d. h. unregelmäßig) wachsen, sondern zwingt sie im Zuchtbad durch eingesetzte, besonders geformte Zellen, in Säulenform zu entstehen, damit der Abfall beim Zersägen dieser Kristallblöcke gering bleibt. Diese Blöcke werden in dünne Plättchen zerlegt, die entweder als Keime für den Ansatz neuer Bäder oder unmittelbar für Kristallsysteme der Tonabnehmer verwendet werden.

Einen Kristallblock in Keime zerschneiden

Bild 53 zeigt, wie ein Kristallblock in Keime zerschnitten wird. Dies geschieht aber nicht durch Sägen, hierbei würde sich das sehr wärmeträge Material so stark erwärmen, daß es unweigerlich platzen würde. Durch die Drahtseile, die mit destilliertem Wasser befeuchtet sind, wird der Block vielmehr erweicht. Von entscheidender Wichtigkeit ist bei diesem Vorgang der richtige Befeuchtungsgrad. Der vorn auf dem Bild sichtbare, zwischen zwei Krokodilschnauzen eingeklemmte Gummilappen streift überflüssige Feuchtigkeit ab. Zu beachten ist, daß der Block hier in der Länge zerschnitten wird, während Bild 54 eine Schneidvorrichtung zeigt, die Kristallplättchen für Tonabnehmer herstellt. Hier schneiden die ebenfalls angefeuchteten Drahtseile vom Kristallblock quadratische Plättchen für die Kristallsysteme der Tonabnehmer ab. In der Auffangwanne unter der Schneid Vorrichtung sind einige abgeschnittene Kristallplättchen zu erkennen.

Bild 55 gibt einen Kristallblock wieder, der auf Plättchen eingeschnitten ist. Davor sind einige Kristallplättchen zu sehen. Sie werden nur 0,3mm dick geschnitten mit einer Toleranz von ±0,02 mm.

Die Orientierung der Kristallplättchen

Die im Zuchtbad gewachsenen Kristallblöcke sowie daraus gewonnene Keimlinge und Kristallplättchen müssen aber auch die richtige Orientierung *1)zu den Kristallachsen aufweisen. Hierbei ist es wichtig, die Lage der optischen Achse bzw. Achsen *2) im Kristall zu bestimmen. Man verwendet hierzu ein sogenanntes Konoskop.
Ein Polarisator (Lichtbrecher) läßt nur rein polarisiertes Licht *3) durch, das durch einen Kondensor (das ist eine Sammellinse) auf den zu beleuchtenden Gegenstand (die Kristallplatte) konzentriert wird (konvergentes Licht).

Die in gleicher Richtung auf die Kristallplatte fallenden und nach dem Durchgang und der Doppelbrechung *2) von ihr weggehenden Strahlen werden durch eine Objektivlinse in der hinteren Brennfläche beobachtet. Durch Gleichrichtung der Polarisationsebenen mittels eines Analysators (Auflösers) kommen die durch Doppelbrechung entstandenen zwei Wellen gleicher Richtung nach Verlassen der Kristallplatte zur Interferenz (Überlagerung). Man betrachtet nun die Interferenzerscheinungen in dieser Brennfläche direkt oder mit einem Okular (Polarisationsmikroskop). Bild 56 zeigt schematisch den Strahlengang.

Mit enem Konoskop kontrolieren

Das Interferenzbild gibt mit der Lage der beiden Durchstoßpunkte Aufschluß über die Achslage im Kristall (Bild 57). Wie schön und regelmäßig ein solches Interferenzbild ausfallen kann, zeigt die photographische Aufnahme (Bild 58). So läßt sich z. B. bei einem optisch zweiachsigen Kristall wie Seignettesalz aus dem Abstand beider Durchstoßpunkte die Richtung der beiden optischen Achsen bestimmen, weil diese einen Winkel kleiner als 90° einschließen (Bild 59).

Mit dem Konoskop ist es also möglich, die Güte der gezüchteten Kristalle durch Bestimmen ihrer Achslagen zu kontrollieren und die für das Züchten neuer Kristalle benötigten Keimlinge mit schiefer Achslage auszusortieren.

Für den Tonabnehmer werden Kristallkombinationen benutzt, die aus zwei winzigen, aufeinander gekitteten dünnen Platten bestehen, deren Kristallachsen in verschiedenen Richtungen verlaufen und die mit Metallfolien belegt sind.

Kontaktfahnen aufhauchen

Es müssen feinfühlige Hände sein, die diese Plättchen mit hauchdünnen Messingfolien, Papierfolien und Kontaktfahnen versehen (Bild 60). Die Metallfolien werden auf die Kristallplättchen nicht mit Leim geklebt, sondern auf gehaucht. Hierzu wird über dem in eine Lehre eingelegten Kristallplättchen ein wenig Wasserdampf abgeblasen (Bild 61). Die Kristalloberfläche wird hierdurch leicht angelöst, und die aufgelegte Metallfolie haftet so sehr fest. Mit einem Speziallack werden die Papierfolien auf die beiden Messingfolien geklebt. Das Bekleben der Kristallplättchen mit Messingfolien wird neuerdings durch Aufdampfen einer hauchdünnen Metallschicht im Vakuum ersetzt.

Piezoelektrische Spannung durch Biegen

Beim Biegen der so hergestellten Kristallplatten entsteht zwischen den Elektroden die piezoelektrische Spannung.

Um dieses System (den sogenannten Sattelbieger) mechanisch anzuregen, ist es notwendig, daß die in der Schallplatte eingezeichneten Bewegungen möglichst getreu auf das System übertragen werden. Zu diesem Zwecke wird das System z. B. mit einem kleinen Schuh verbunden, in dem eine winzige Saphirnadel befestigt ist, auf die wir später noch eingehen (S. 99). Die so weit aufgebauten Systeme werden in Kapseln aus Preßmaterial eingesetzt, an die sich der Tonarm anschließt.

Eine Schutzvorrichtung

Um die hochempfindliche Saphirnadel gegen Beschädigungen zu schützen, hat man durchweg eine Schutzvorrichtung vorgesehen.

Eine einfache und doch vollendete Lösung ermöglicht ein Fangbügel, der lose am Tonarmkopf hängt (Bild 62 a) und die Saphirnadel beim Fallenlassen des Tonarms auf die Platte bzw. gegen Anstoßen an den Kand der Schallplatte beim Ansetzen zum Spiel schützt (Bild 62b). Durch die sich drehende Platte wird der Bügel in Richtung des Plattenlaufs bewegt, so daß sich die Nadel auf die Killen setzen kann (Bild 62 c).

Schön und klangrein bei tiefen Frequenzen

Der Kristall-Tonabnehmer gibt besonders die tiefen Frequenzen sehr schön und klangrein wieder und arbeitet in diesem Bereich mit sehr kleinem Klirrfaktor.(Klirrfaktor = Maß für Verzerrungen, wird in Prozenten angegeben.)

Hohe Ausgangsspannung und minimale Abnutzung

Außerdem ist die abgegebene Spannung weitaus größer als die der besten elektromagnetischen Tonabnehmer. Durch eine besonders feine Ankerhalterung gelingt es hier leicht, die mechanische Abnutzung der Schallplatte auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Die Auslenkung bestimmt die Spannung

Noch einige Worte über den sich beim Kristall-Tonabnehmer abspielenden Abtast Vorgang: Wenn eine Nadel den in der Rille der Schallplatten aufgezeichneten Amplituden (Auslenkungen) folgend, einen Kristall durch eine beliebige Anordnung zu deformieren vermag, entstehen proportional zur Deformation, also zur Größe der Amplitude, Spannungen. Dabei spielt die Zeit keine Rolle.

Anders gesagt: Die höchste Spannung am Kristall wird immer dann auftreten, wenn die Auslenkung = Deformation am größten ist. Der Kristall-Tonabnehmer gibt daher die tiefen Frequenzen besonders gut wieder. Hierdurch unterscheidet er sich vom elektromagnetischen Tonabnehmer. Die an diesem Tonabnehmer abnehmbaren Spannungen sind ja proportional der Geschwindigkeitsamplitude (S. 38).

Das ist auch leicht einzusehen; denn je größer die Auslenkung ist und je mehr Amplituden je Zeiteinheit auftreten, um so mehr Kraftlinien werden durch den von der Nadel bewegten Anker im Magnetsystem des Tonabnehmers von Spulen Windungen geschnitten, um so größer wird also die entstehende Spannung sein. Hierin liegt auch die Ursache - wie bereits eingangs dieses Abschnittes erwähnt -, daß die tiefen Frequenzen vom elektromagnetischen Tonabnehmer zu leise wiedergegeben werden, weil man die Auslenkung bei tiefen Frequenzen auf der Schallplatte konstant halten muß (S. 39).

Der Kristall-Tonabnehmer hat jedoch auch zwei Nachteile:

Er ist erstens temperaturabhängig. (Dies trifft nicht mehr für alle Kristalle zu. Gewisse Kristalle, z. B. sog. ADP-Kristalle, sind bis über 100°C nahezu temperaturunabhängig.)

Zweitens ist die Bauschspannung eines Kristall-Tonabnehmers höher als die eines elektromagnetischen Systems.

Bild 63 gibt die Frequenzkurven eines piezoelektrischen Tonabnehmers bei verschiedenen Temperaturen wieder. Glücklicherweise sinkt aber die abgebbare Spannung (konstanter Belastungswiderstand vorausgesetzt) bei Temperaturzunahme nicht linear ab, sondern es besteht ein ausgesprochenes Kriterium, das je nach den Verhältnissen zwischen 27 und 30° C liegt. Unterhalb dieses Knickpunktes ist von einer Temperaturabhängigkeit wenig zu merken. Man wird also vermeiden, einen Kristall-Tonabnehmer in der prallen Sommerhitze ausgerechnet in die Sonne oder ihn im Winter allzu nahe an den heißen Ofen zu stellen.

Da aber der Absolutwert nichts besagt, sondern nur sein Verhältnis zur Tonspannung, so ist dieser Nachteil kaum von Belang, weil die Tonspannungen des Kristall-Tonabnehmers wesentlich höher als die des elektromagnetischen Systems liegen (Bild 64).

Details der Kristallpatronen

Damit sich der Leser einen Begriff von der Anordnung der Kristallpatronen im Tonabnehmerkopf machen kann, wollen wir nachstehend auf einige hochwertige Typen solcher Kristall-Tonabnehmer näher eingehen.

Bild 65 zeigt einen RFT-Tonabnehmer, bei dem der Saphirstift unter Vermeiden jeglicher Übertragungsglieder unmittelbar an dem Träger des Kristall-Torsionsbiegers angreift.

(Torsion (lat.) = Drillung, die Verdrehung eines Körpers, an dessen Enden drehende Kräfte im entgegengesetzten Sinne wirken.)

Durch diese Anordnung, die völlig verzerrungsfrei arbeitet, konnte das störende Plattenrauschen merklich verringert werden, ohne die hohen Frequenzen zu benachteiligen.

Hilfe beim Aufsetzen der Nadel

Ein günstig angeordneter Griff erleichtert ebenso wie bei dem auf S. 76 beschriebenen elektromagnetischen Tonabnehmer das ruhige Aufsetzen auf die erste Rille. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Saphirspitze durch eine mittlere Aussparung der vorhandenen Fangrolle (S. 76) gut zu sehen ist.

Der Kristall-Torsionsbieger mit Saphirstift, die Fangrolle und ein Bedämpfungswiderstand sind in einer Preßstoffkapsel untergebracht, die sich im Tonabnehmerkopf befindet und mit einem Handgriff jederzeit bequem ausgetauscht werden kann. Durch den leicht auswechselbaren Bedämpfungswiderstand (normal 50kOhm) weist der Frequenzgang eine mittlere Tiefenfülle auf.

Technische Daten dieses Tonabnehmers: Auflagedruck: 28g, Auslenkhärte: etwa 17g/100 [L, Empfindlichkeit: 75 mV/mm LBB (Lichtbandbreite) bei 1000 Hz.

Ein weiterer Tonabnehmerkopf

Einen weiteren interessanten Tonabnehmerkopf sehen wir im Schnitt in Bild 66. Eine dünne Schleiffeder (F) trägt an ihrem Ende die Saphirnadel (N) und sitzt mit ihrer Federschleife unverrückbar fest im Loch (L) des Ankers (A). In die mit einer elastischen Zwischenschicht (S) ausgelegte Gabel (G) des Ankers (A) ist das eine Ende des piezoelektrischen Kristalls (K) eingeklemmt. Der Anker selbst ist mit Hilfe von Gummiringen (R) im Chassis (C) elastisch nachgebend gelagert. Hierdurch werden die seitlichen Auslenkungen der Nadelspitze (N) in Kippbewegungen des Ankers (A) umgewandelt, der den Torsionsbieger (K) mitnimmt.

Die elastische Zwischenschicht (S) sorgt durch ihre von der Frequenz abhängige Steifigkeit dafür, daß die Ankerbewegungen verzerrungsfrei auf den Kristall (KL) übertragen werden. Der Teil des Chassis (C), in dem sich (K) befindet, ist mit einem Gel *1) gefüllt, das den empfindlichen Kristall gegen schädliche atmosphärische Einflüsse schützt und parasitäre *2) Schwingungen dämpft, die durch Resonanzeffekte von allerlei Einzelteilen auftreten können. Ganz vorn in der Hülle (H) ist noch ein kleines Bleistück (B) angebracht, das zur Vergrößerung des Trägheitsmomentes um die vertikale Achse dient.

*1) Gel, hier zähflüssige Masse, aus kolloidalen Lösungen ausfallender Niederschlag, der sich auch in elektrischer Hinsicht günstig verhält
*2) parasitär (grch.) bedeutet hier unerwünschte, wilde Schwingungen

Supermodern: Nadeldruck nur noch 7 Gramm (es ist 1953)

Der Anker (A) wiegt nur 30mg, der ganze Tonabnehmer nur 15g, und der von der Nadel auf die Schallplatte ausgeübte Druck beträgt 7g.

Die elastische Schicht (E) zwischen Anker (A) und Kristall (K) wirkt sich etwa folgendermaßen aus:

Die Zähigkeit dieses Materials nimmt mit steigender Frequenz zu. Dadurch werden Schwingungen höherer Tonfrequenzen mit einer relativ größeren Amplitude auf den Kristall übertragen als die Schwingungen tieferer Frequenzen. Diese lineare Verzerrung ist so geartet, daß sie sich bei der Wiedergabe leicht durch ein einfaches Entzerrglied (S. 115) beheben läßt.

Es war alles aus "Plaste"

Der Tonarm des besprochenen Tonabnehmers ist aus einem ganz leichten thermoplastischen Werkstoff 1) hergestellt. Mit der in Stromlinienform ausgeführten Hülle (H) bildet der eigentliche, auffallend dünne Arm einen gewissen Winkel, der - wie bei allen Tonabnehmern üblich - dafür sorgt, daß die Nadel über die ganze Platte hinweg in annähernd tangentialer Stellung die Killen abtastet. Bemerkenswert ist, daß bei der Befestigung des Tonarms kein Kugelgelenk verwendet worden ist. Man wird auch vergeblich ein Gegengewicht suchen, das den statischen Nadeldruck vermindern soll. Dieses ist überflüssig geworden, weil das Gewicht des Ganzen so klein ist, daß der gute Nadeldruck von selbst zustande kommt.

*) Thermoplastische Werkstoffe sind Kunststoffe, die sich innerhalb bestimmter, für jedes Material ermittelter Temperaturen plastisch verformen lassen und ihre Verformbarkeit auch bei mehrmaligem Erwärmen nicht verlieren.

Saphirnadel für normale und Mikrorillen

Die auf S. 100 beschriebene Saphirnadel für normale und Mikrorillen wird in diesem Tonabnehmer verwendet. Wir wollen noch kurz einen in ähnlicher Stromlinienform gehaltenen Kristall-Tonabnehmerkopf besprechen, den Bild 67 mit den wichtigsten Einzelheiten deutlich wiedergibt.

Der Tonkopf ist mit zwei verschiedenen Saphiren ausgerüstet, die man unter drei Schliffarten wählen kann. Wahlweise läßt sich der Saphir für Normalrillen oder der Saphir für Mikrorillen am Tonkopf einstellen. Das Gesamtgewicht des Tonabnehmers beträgt nur 22,5g, der Nadeldruck 10g. Das geringe Verhältnis zwischen Auflagedruck und Tonabnehmergewicht verhindert, daß die Nadelspitze an stark modulierten Aufnahmestellen oder bei Erschütterungen des Plattenspielers (S. 104) eine oder mehrere Rillen „überspringt".

In der Theorie von 25-12.000 Hz

Die ausgeglichene Wiedergabekurve des Kristallelementes bestreicht einen Frequenzbereich von 25-12.000 Hz. Auch das besonders geringe Gewicht von Nadel und Fassung (nur 50mg) ist von ausschlaggebender Bedeutung für die gute Wiedergabequalität. Die Kristalleinheit ist in gleicher Weise wie bei dem vorher beschriebenen Tonabnehmer durch ein Gel hoher Viskosität gegen alle Witterungseinflüsse geschützt.

6.A.c) Permanentdynamische Tonabnehmer

Nach dem gleichen Prinzip wie die bekannten dynamischen Lautsprecher lassen sich auch Tonabnehmer konstruieren. Ein kleiner, hochwertiger Dauermagnet ist mit Polschuhen ausgerüstet, die in geringem Luftabstand voneinander angeordnet sind und ihre halbzylindrisch ausgebildeten Flächen einander zukehren. In dem dadurch entstandenen zylindrischen Luftraum befindet sich als Träger für die Schwingspulenwicklung ein kurzer und dünner Weicheisenanker, dessen unteres Ende als Halter für die Abtastnadel ausgebildet oder unmittelbar mit einem Saphirstift verbunden ist. Zwischen die Polschuhe ist mit elastischen Gummizwischenlagen der Anker mit der Spule geklemmt, so daß er den seitlichen Auslenkungen des Abtastorganes folgen kann.

Der Vergleich mit dem dynamischen Lautsprecher

Beim dynamischen Lautsprecher erzeugen die die Schwingspule durchfließenden Wechselströme ein magnetisches Wechselfeld. Dieses bewirkt, daß die Spule unter dem Einfluß des permanenten Magnetfeldes in Schwingungen versetzt wird (Motorprinzip).

Beim permanentdynamischen Tonabnehmer gerät dagegen die mit dem Abtastorgan starr verbundene Spule durch das Abtasten der Schallplatte in Schwingungen. Da sich die Spule im Kraftfeld eines Dauermagneten befindet, wird sie in der Bewegung von den magnetischen Feldlinien geschnitten. Hierdurch werden in die Spule Wechselspannungen induziert, und es entstehen Wechselströme (Generatorprinzip), die ebenso wie beim elektromagnetischen oder piezoelektrischen Tonabnehmer weitergeleitet, verstärkt und in Schallschwingungen über einen Lautsprecher umgesetzt werden.

Während wir dynamische Lautsprecher vorwiegend in Rundfunkempfängern finden, ist der dynamische Tonabnehmer kaum über Laboratoriumskonstruktionen hinausgekommen. Er hat nie eine praktische Bedeutung erlangt, weil eine befriedigende mechanische, für Massenherstellung geeignete Ausführung bisher noch nicht gefunden wurde.

Die von ihm abgegebenen Wechsel-Spannungen sind noch zu gering sind und es gelang auch nicht, Resonanzerscheinungen hinreichend zu unterdrücken bzw. in Bereiche zu verlegen, die außerhalb des übertragenen Frequenzbandes liegen.

6.A.d) Elektrostatische Tonabnehmer (wir haben immer noch 1953)

Schließlich wollen wir der Vollständigkeit halber noch erwähnen, daß es auch möglich wäre, auf dem gleichen Prinzip wie die hochwertigen Kondensatormikrophone einen elektrostatischen Tonabnehmer zu entwickeln.

Man müßte also einen kleinen Kondensator mit Luft- oder einem anderen hinreichend elastischen Dielektrikum konstruieren, dessen einer Belag als Membrane ausgebildet ist und - etwa in ähnlicher Weise wie bei den früheren mechanisch-akustischen Schalldosen - durch ein starres Hebel-System mit dem Abtastorgan verbunden wird. Die beim Abtasten der Schallplatte entstehenden Schwingungen der Abtastnadel überträgt das Hebelsystem auf die Membrane. Diese drückt das Dielektrikum mehr oder weniger zusammen bzw. nähert oder entfernt sich mehr oder weniger von der festen Elektrode, verändert also die Kapazität des Kondensators.

Seine Kapazitätsänderungen setzt man in Spannungsschwankungen um usw. Ebenso wie beim Kondensatormikrophon ist eine zusätzliche hohe Spannung (von 100V und mehr) erforderlich, und selbst dann sind - nach den bisherigen Laboratoriumsversuchen - die erreichbaren Spannungsschwankungen sehr gering. Sie müssen erheblich verstärkt werden, bis eine für den Lautsprecher geeignete Leistung erreicht wird.

Der elektrostatische Tonabnehmer hat sich daher nach den bisherigen Versuchen ebensowenig wie der elektrostatische Lautsprecher als für eine Massenherstellung geeignet erwiesen.

6.B. Das Abtastorgan (die "Nadel")

Als Abtastorgan der Tonabnehmer, das den Rillen der Schallplatte folgen soll, werden (Anmerkung: wir schreiben 1953 !!) Stahlnadeln oder Saphirstifte verwendet. Die Besitzer älterer und daher „noch schwerer" Tonabnehmer benutzen Stahlnadeln, die nach dem Abspielen einer Plattenseite ausgewechselt werden müssen, während die leichten elektromagnetischen Tonabnehmer bereits mit Saphirstift versehen sind, mit denen man 2.000 und mehr Plattenseiten abspielen kann, bevor sie merkbar abgenutzt sind.

Die Saphire als Abtastorgane

Kristalltonabnehmer werden nur noch mit Saphiren als Abtastorgan ausgerüstet. Wir wissen bereits (S. 74), daß das Abtastorgan beim Gleiten in den Rillen der Schallplatte den Auslenkungen der Rillen genau folgen soll und hierdurch in mechanische Schwingungen versetzt wird, die es weiter auf das Tonabnehmersystem überträgt. Je besser die mechanischen Schwingungen des Abtastorgans der Tonaufzeichnung der Schallplatte entsprechen, desto naturgetreuer wird das in den Rillen aufgezeichnete Klangbild weiter übertragen, und um so geringer werden die Verzerrungen sein, die das Abtastorgan verursacht.

Die Vorgaben an das Abtastorgan

Vom Abtastorgan ist also zu fordern, daß es alle Schwingungen innerhalb des Hörbereiches ausführt, ohne einzelne Frequenzen besonders zu bevorzugen. Es soll demnach keine Resonanzfrequenzen innerhalb des Hörbereiches aufweisen. Weiterhin wird vom Abtastorgan verlangt, daß es die Rillen der Schallplatte beim Abtasten nicht beschädigt.
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Die Spitze des Abtastorgans

Man hat erkannt, daß die Form der Spitze des Abtastorgans von wesentlichem Einfluß auf das Auftreten nichtlinearer Verzerrungen beim Abtasten ist. Diese Verzerrungen sind dann am kleinsten, wenn die Abtastspitze zu einer Kugelkalotte *1) geschliffen ist. Die abgerundete Abtastspitze soll sich aber beim Gleiten in den Rillen auch nicht abschleifen. Das Material des Abtastorgans muß also hart sein, damit die Kugelkalotte möglichst lange beibehalten wird und nicht durch die mechanische Reibung in der Schallrille seine ursprüngliche Form verliert.

Die Grenzfrequenzen des Abtastorgans

Wie jedes andere Gebilde vermag auch das Abtastorgan nur einen bestimmten Frequenzbereich zu erfassen. Die höchste und die tiefste Frequenz, die mit dem 0,7fachen Wert der mittleren Frequenzen um 1000 Hz wiedergegeben werden, bezeichnet man als Grenzfrequenzen.

Die obere Grenzfrequenz ist im wesentlichen von der Rückstellkraft des Abtastsystems, seiner Lagerung im Tonabnehmer, dessen Gesamtmasse und der Tonabnehmerlagerung abhängig. Je kleiner also die Rückstellkraft, je schwerer die Systemlagerung im Tonabnehmer, je größer dessen Gesamtmasse und je stabiler die Tonabnehmerlagerung sind, um so tiefer liegt die untere Grenzfrequenz.

Über die Masse des Abtastorgans

Nun schwingt beim Abtasten nicht nur das Abtastorgan selbst, sondern auch ein Teil seiner Einspannung. Je kleiner aber die Masse des Abtastorgans ist, um so kleiner kann auch die Masse seiner Einspannung gehalten werden.

Das an der Spitze zu einer Kugelkalotte geschliffene Abtastorgan berührt die Schallrille zunächst nur nahezu punktförmig an zwei Stellen. Der Druck, der an diesen zwei Punkten auf der Schallplatte ruht, ist bei schwerem Tonabnehmer daher verhältnismäßig groß.

Schleifmittel in der Schellackmasse

Das ist auch der Grund, weshalb der normalen Schallplattenmasse gewisse Schleifmittel zugesetzt werden. Man will hierdurch die die Schallrille zerstörenden Kräfte verringern und die Berührungsstellen durch mechanisches Anschleifen der Abtastspitze möglichst schnell vergrößern.

Je härter nun das Material des Abtastorganes ist, um so länger wird es dauern, bis das Einschleifen beendet ist, um so mehr werden also die Feinheiten der Schallrille zerstört. Aber selbst nach erfolgtem Einschleifprozeß wirken die Schleifmittel weiter auf das Abtastorgan, so daß schließlich scharfe Kanten an der Abtastspitze entstehen, die bei schwerem Tonabnehmer die Schallplatte mindestens ebenso abnutzen wie die anfänglichen Kräfte an den nahezu punktförmigen Berührungsstellen.

Das geschieht um so mehr, je härter diese Kanten sind, d. h., je härter das Material des Abtastorgans ist. Werden schwere Tonabnehmer verwendet - Auflagegewichte über 30g -, so ist es also sinnlos, ein Abtastorgan aus hartem Material zu verwenden, will man nicht die Schallplatte vorzeitig zerstören.

Die Härte und die Abnutzung

Das Abtastorgan selbst ist dann auch den auftretenden Kräften nicht gewachsen; denn es ist wegen seiner großen Härte sehr spröde. An seiner Spitze, an der ja die Kräfte angreifen, können Teilchen herausbrechen und sich hierdurch weitere scharfe Kanten bilden, die die Zerstörung der Schallplatte noch beschleunigen.

Erst die leichten Tonabnehmer, besonders die Kristall-Tonabnehmer, ermöglichten den Übergang von der Stahlnadel zum Abtastsaphir. Noch enthielten die Schallplatten aber Schleifmittel, die das Plattenrauschen begünstigten. Die Entwicklung der neuen Vinyl Langspielplatten führte jedoch dazu, nunmehr zu einer schleifmittelfreien Schallplattenmasse überzugehen.

Nahezu ideale Abtastbedingungen ... wenn ...

Für die heutigen leichten Tonabnehmer (Auflagegewicht kleiner als 30g) bietet ein Abtastorgan aus hartem Material (Saphir, Diamant usw.) nahezu ideale Abtastbedingungen bezüglich nicht-linearer Verzerrungen, Frequenzbandbreite und Schonung der Schallplatte.

Zahllos ist die Form der Stahlnadeln, die zum Abtasten noch benutzt werden. Jeder kennt starke und dünne, gerade und gebogene Nadelformen. Moderne Stahlnadeln werden nur noch mit Kugel-kalotte an der Spitze hergestellt. Allerdings gehört zur Erzielung dieser Halbkugel ein besonderes Polierverfahren, und langjährige Erfahrungen sind erforderlich, um die Spitze beim Schleifen so auszubilden, daß dann beim Polierprozeß auch tatsächlich diese Kugelhaube entsteht. Bild 68 zeigt die heute gebräuchliche Form einer Stahlnadelspitze.

Stahlnadeln für 20 Plattenseiten

Die Benutzer bevorzugen jetzt manchmal Stahlnadeln, die 20 Plattenseiten spielen. Hier ist die Ausbildung der Spitze und insbesondere die Wahl des richtig legierten Materials außerordentlich wichtig, weil die Nadel sonst keine 20 Plattenseiten durchhält, ohne die Platten zu beschädigen. Nur das allerbeste Material vermag diese Beanspruchung durchzustehen. Weiter muß der Hersteller berücksichtigen, daß sowohl alte schwere als auch moderne leichte Tonarme in Gebrauch sind. Eine Stahlnadel, die für beide Tonarmarten gleich gut geeignet ist, wird sich kaum anfertigen lassen.

Schließlich ist noch zu bedenken, daß - wegen der verschiedenen Plattenmarken - die Platten in ihrer Oberfläche, bzw. ihrem Material nicht gleich sind. Je nachdem, ob der Schallplattenmasse mehr oder weniger oder überhaupt keine Schleifmittel zugesetzt sind, wird auch die Nadel mehr oder weniger abgeschliffen, möchte also dem Plattenmaterial angepaßt sein, was sich kaum verwirklichen läßt.

Wir wollen nun noch kurz auf die Saphirstifte eingehen.

Das Material der Saphirstifte wird synthetisch hergestellt. Dieser Edelstein wird also künstlich erzeugt. Die Beispiele der Bilder 69 und 70 geben einen Begriff davon, wie klein die Saphirstifte heute sind und mit welcher großen Sorgfalt und Genauigkeit sie geschliffen werden. Während Bild 69 die Abmessungen gewöhnlicher Saphirstifte für Normal- und Langspielplatten zeigt, gibt Bild 70 die Maße eines Aufnahmesaphirs höchster Präzision wieder. Jeder Stift wird einzeln mikroskopisch auf einwandfreie Politur geprüft und im Projektionsgerät bei 600facher Vergrößerung auf genaue Form kontrolliert.

Die Frage, ob sich derselbe Abtastsaphir für Normalrillen und für Mikrorillen verwenden läßt, ist im allgemeinen zu verneinen. Die in den Bildern 69 und 70 dargestellten Saphire werden je nach dem Abrundungshalbmesser ihrer Spitze nur für eine Rillenart geeignet sein, die mit geringerem Radius für Mikrorillen, die mit größerem für Normalrillen. Man hat hierbei zu bedenken, daß der Abrundungsradius der Mikrorille im Durchschnitt 30u (= 0,03mm), der einer heutigen Normalrille 50u (= 0,05 mm) beträgt. Die Kalotte des Saphirs darf nicht so klein sein, daß der Saphir auf dem Grunde der Rille aufsitzt und nicht mehr sichtbar geführt wird.

Philips hat deshalb eine abgestumpfte Saphirnadel entwickelt, deren Form und Abmessungen gerade so gewählt sind, daß die Nadel nicht auf dem Boden einer Normalrille gleitet, aber auch klein genug ist, um in eine Mikrorille zu passen (Bild 71). Die Nadelspitze hat die Form eines abgestumpften Kegels, dessen Schnittrand abgerundet ist. Der Abrundungshalbmesser beträgt 26u. Dabei ist die Nadel nur insgesamt 1mm lang, 0,4mm dick und 0,2mg schwer, d. i. ungefähr ein Achtel des Gewichts der normalen Abtastsaphire.

6.C. Plattenteller und Laufwerk

Wichtige Teile eines jeden Plattenspielers sind Plattenteller und Laufwerk. Der Plattenteller wurde vom Grammophon nahezu unverändert übernommen. Er bildet die Unterlage für die abzuspielende Platte und ist - wie allgemein bekannt - auf der Oberseite mit Samt überzogen, damit die Platte genügend fest aufliegt und vom Plattenteller ohne jedes Rutschen mitgenommen wird. Dadurch braucht die Platte nicht besonders festgelegt zu werden. Der Rand des Plattentellers ist meist vernickelt, er faßt zugleich den Samtüberzug ein.

Die Masse und die Präzision sind wichtig

Heute sind die Plattenteller jedoch durchweg schwerer als früher ausgeführt. Strahlenförmig auf der Unterseite von der Mitte nach dem Rand verlaufende Rippen versteifen selbst dünne Plattenteller ausreichend.

Die Oberseite ist sorgfältig plan gehalten, und die in einem zusätzlichen Futter nach unten verlängerte Achsbuchse ist exakt konisch gebohrt. Sie sitzt außerdem genau im Mittelpunkt des Plattentellers. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß sich der Plattenteller mit geringsten Schwankungen dreht. Der Durchmesser des Plattentellers beträgt meist 21 ... 30cm, damit auch Platten von 30cm Durchmesser abgespielt werden können.

Laufwerke mit Motorantrieb

Bei einfachen Plattenspielern wird der Plattenteller stets unmittelbar auf den ebenfalls möglichst genau und konisch gearbeiteten Achsstumpf des Antriebmotors aufgesetzt. Ein Plattenspieler, mit dem außer Normalplatten auch Langspielplatten zu Gehör gebracht werden sollen, der also mit einem Kristall-Tonabnehmer ausgerüstet ist, verlangt aber ein Laufwerk, das auf die verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten umgeschaltet werden kann. Hier hilft man sich dadurch, daß man den Motor mit gleichbleibender Drehzahl laufen läßt und den Plattenteller am Rand über Reibräder verschiedenen Durchmessers antreibt. Wir gehen weiter unten noch darauf ein.

Laufwerke mit Federantrieb

Laufwerke mit Federantrieb, wie sie lange Zeit für Koffergrammophone beliebt waren, werden heute kaum noch verwendet. In nahezu alle Plattenspieler sind kleine Elektromotoren eingebaut. Für Allstrombetrieb werden noch die bekannten Universalmotoren mit Kollektor, Schneckentrieb und Fliehkraftregler benutzt (Bild 72). Diese Motoren können auch für Batteriebetrieb gebaut werden. Man legt sie dann für 6V oder 12V aus, damit die Starterbatterie des Kraftwagens als Spannungsquelle dienen kann.

Asynchronmotoren und Fliehkraftregler

Plattenspieler, die ausschließlich für Wechselstrombetrieb bestimmt sind, enthalten Asynchronmotoren. Die gewünschte Drehzahl wird auch hier durch Schneckentrieb und Fliehkraftregler erreicht.

Mit Asynchronmotoren lassen sich große Drehzahlregelungen schwer erreichen. Trotzdem wurde auch diese Aufgabe gelöst. Ein derartiger Motor arbeitet zweckmäßig als Wirbelstromläufer. Wirbelstrommotoren zeichnen sich dadurch aus, daß sie über einen sehr großen Drehzahlbereich mit konstantem Drehmoment (d. h. völlig gleichmäßig) laufen. Schwierig ist die Konstruktion eines Fliehkraftreglers, der den ganzen Drehzahlbereich überdeckt, und zwar deshalb, weil die Fliehkraft mit dem Quadrat der Drehzahl wächst.

Wie der Fliehkraftregler funktioniert

Bei 78 U/min wird sie daher etwa sechsmal so groß wie bei 33 1/3 U/min. Der im Bild 75 gezeigte Fliehkraftregler ist für eine Drehzahl von 33 1/3 U/min gebaut. Die sich mit zunehmender Drehzahl rapide steigernden Fliehkräfte nimmt eine Kompensationsfeder auf. Zwischen dem auf der Welle festen und dem verschiebbaren Bremsteil ist eine Wendelfeder angeordnet.

Bei 33 1/3 U/min wirkt diese Feder noch nicht, bei 45 U/min übt sie eine geringe Kompensation aus, kommt bei 78 U/min zur höchsten Wirksamkeit und fängt die mit der Drehzahl steigende Fliehkraft der Reglergewichte ab.

Zu erwähnen ist hier noch, daß leichte Tonabnehmer und Langspielplatten gegen Erschütterungen beim Abspielen sehr empfindlich sind, so daß die Wiedergabe gestört wird. Daher werden die Plattenspielermotoren durchweg erschütterungsfrei in Gummi gelagert oder federnd aufgehängt. Um alle Erschütterungen zu unterdrücken, die sich vom Antriebsaggregat des Plattenspielers auf den Plattenteller übertragen könnten, bedient man sich des „schwimmenden Plattentellers". Bei dieser Anordnung sitzt auf der Tellerwelle ein kleinerer Teller, auf dem der eigentliche Plattenteller mit einer elastischen Zwischenlage schwimmend befestigt ist. In dieser werden Vibrationen und Stöße aufgefangen.

6.C.a) Kleinstmotoren mit Reibantrieb

Moderne preiswerte Plattenspieler für Wechselstrom benutzen kleine, hochtourige Induktionsmotoren, die den Plattenteller über eine Reibradkupplung vom Rand aus antreiben.

Bild 76 zeigt einen solchen Antriebsmechanismus. Wir sehen in der linken Bildhälfte die beiden Antriebsrollen für 33 1/3 und 78U/min, ganz rechts eine Umlenkrolle und in der Bildmitte einen Schalthebel mit Feder und Umschaltbügel. Durch diesen kann entweder die nahe dem Plattenteller angeordnete Antriebsrolle für 78 U/min oder die andere, weiter vorn im Bild sichtbare Antriebsrolle für 33 1/3 U/min mit der Motorachse in Eingriff gebracht werden. Die ausgekuppelte Rolle läuft leer mit.

Über das ebenfalls erkennbare endlose Gummiband, das sich dem Rand des Plattentellers von außen anschmiegt, wird der Plattenteller angetrieben. Der Induktionsmotor hängt (nicht sichtbar) an dem federnd befestigten Umschaltbügel.

Geschwindigkeits-Feinregelung über Konus

Die Motorachse ist konisch ausgeführt, so daß die Geschwindigkeit dadurch eingeregelt werden kann, daß man die Antriebsrollen in der richtigen Höhe festlegt. In Bild 77 ist dargestellt, wie der Antrieb von der Innenseite des Plattentellerrandes aus erfolgen kann. Motor und Plattenteller sind erschütterungsfrei - beide für sich schwingend- aufgehängt. Der Motor treibt die drei Antriebsrollen für die verschiedenen Geschwindigkeiten nicht durch direkten Andruck, sondern mittelbar über einen unverwüstlichen "Bunariemen", der das Übertragen von Erschütterungen völlig ausschließt. Damit wird der für Langspielplatten unbedingt erforderliche ruhige und gleichmäßige Lauf gesichert.

Drei Reibräder = drei Geschwindigkeiten

Um die Motorachse herum sind die drei Reibräder auf einer drehbaren "Platine" (gemeint war damals sicher "Platte") angeordnet. Der Riemen läuft über die unteren Teile der Reibradachsen, die entsprechend ihren Umdrehungszahlen verschiedene Durchmesser aufweisen. Die oberen Teile der Reibräder besitzen gleiche Durchmesser. Das im Eingriff befindliche Rad rollt auf der geschliffenen Gummilauffläche eines federnden Zwischenrades ab, das sanft gegen den Innenrand des Plattentellers drückt und ihn antreibt.

Im Bild ist das 33er Reibrad im Eingriff gezeichnet. Wird der Antriebsrollensatz um 90° nach links oder rechts geschwenkt, so gelangt eines der anderen Reibräder in Arbeitsstellung. Um jede Unebenheit zu vermeiden, wird empfohlen, bei längeren Pausen den Schalthebel für die Drehzahlen in eine vorgesehene Nullstellung zu bringen. Dadurch kommt das Zwischenrad außer Eingriff. Auf seiner Gummilauffläche können dann keine Druckstellen an den Berührungspunkten zum Plattenteller und zum Reibrad entstehen, die zumindest zeitweilig stören könnten.

6.C.b) Selbsttätige Ein- und Ausschaltung

Automatische Absteller sind seit langem bekannt. Durch Herausschwenken des Tonarms wird ein Schalterkontakt geschlossen, der den Antriebsmotor einschaltet. Läuft die Abtastnadel in die Auslaufrille der Platte, so drückt der Tonarm gegen einen Hebel, der den Kontaktschluß aufhebt, so daß der Motor wieder zum Stillstand kommt. Alle Ausführungen arbeiten nach diesem Prinzip. (Anmerkung : jedenfalls um 1953, schon ganz wenig später nicht mehr)

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