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Für elektrische Musikinstrumente bestimmte Einrichtung zur Steuerung der Frequenz und zur
Kupplung von Wechselstrom-und Spannungserzeugern.
Es sind Wechselstrom-oder Wechselspannungserzeuger bekannt, deren Wirkungsweise darauf beruht, dass im besonderen Rotationskörper von stellenweise verschiedener magnetischer, optischer oder elektrischer Leitfähigkeit (Durchlässigkeit) durch eine Relativbewegung, im besonderen durch eine Drehbewegung, die gewünschten Wechselstrom in Leiterspulen induzieren oder durch Kapazitätsschwankungen in einem Kondensator oder durch Widerstandsschwankungen in einem Stromkreis erregen. Solche Generatoren finden hauptsächlich in der Messtechnik und bei Musikinstrumenten mit elektrischer Tonerzeugung Verwendung.
Werden die Drehbewegungen mehrerer Systeme verschiedener Leitfähigkeit mechanisch zueinander in konstante Übersetzungsverhältnisse gebracht, so lassen sich damit auf diese Weise gleichzeitig Wechselströme-oder Spannungen erzeugen. deren Frequenzen dauernd in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen. Im Falle eines vielstimmigen Musikinstrumentes sind dadurch die Tonintervalle festgelegt. Mit der Veränderung der Antriebsgeschwindigkeit ändert sieh die gesamte Frequenzlage eines solchen Vielfachgenerators unter Beibehaltung der Zahlenverhältnisse der Frequenzen der gleichzeitig abnehmbaren Wechselströme.
In vielen Fällen ist es nun erforderlich, dass die gesamte Frequenzlage eines solchen Vielfachgenerators konstant bleibt. Es wird vorzugsweise elektrischer Antrieb angewendet. Auch wenn alle Verhältnisse und Einflüsse konstant gehalten werden, bleibt dabei infolge unvermeidbarer Veränderungen der Speisespannung des Antriebsmotors sowie der Reibung die Drehgeschwindigkeit des Generators nicht konstant. Es ist naheliegend. elektrische Regelvorrichtungen anzuwenden, welche einerseits die Schwankungen der Speisespannung. anderseits veränderliche Reibungs-und Belastungsverhältnisse ausgleichen sollen, oder allgemein anwendbare mechanische Fliehkraftbremsregler bekannter Konstruktion einzubauen.
Alle diese Massnahmen können die Drehzahl des Vielfaehgenerators nur innerhalb gewisser Grenzen halten, denn das Ansprechen einer Regelvorrichtung, sei sie auch noch so empfindlich. setzt eine bereits erfolgte Abweichung von der Normaldrehzahl voraus.
Insbesondere im Falle der elektrischen Musikerzeugung sind auch geringfügige Frequenzschwankungen unzulässig. Insbesondere wieder. wenn mehrere solche voneinander unabhängige Instrumente oder ein elektrisches Instrument mit einem Instrumente mit mechanischer Tonerzeugung zusammen gespielt werden sollen.
Erfindungsgemäss werden auch die geringsten Abweichungen von der Normalfrequenz dadurch unmöglich gemacht, dass durch einen frequenzkonstanten Schwingungsvorgang ausgelöste periodische Impulse direkt auf einen mit einem Generator zwangläufig gekuppelten Synchronmotor ein Drehmoment ausüben, welches den zwangläufigen Gleichlauf mit dem taktgebenden Schwingungsvorgang sichert. Dies kann z. B. mittels eines mechanischen (z. B. Feder, Stimmgabel, Piezokristall, Unruhe) oder elek- trischen Schwingungskreises (eventuell in Überlagerungssehaltung) geschehen. Eine mechanische Schwingung wird vorzugsweise auf elektrischem Wege dauernd aufrechterhalten und gibt etwa durch einen Unterbrechungskontakt, durch Induktion usw. Synchronisierungsimpulse ab.
Diese Impulse oder die einem elektrischen Schwingungskreis entnommenen Synchronisierungsströme werden, eventuell verstärkt oder entsprechend angepasst, einem Synchronmotor zugeführt, der mechanisch mit dem Vielfachgenerator gekuppelt ist. Der Synchronmotor kann im einfachsten Falle aus einer Ankerscheibe mit in gleichen Abständen im Kreise angeordneten magnetisch leitenden Einlagen bestehen, welche
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sich zwischen den Polen eines von den Synchronisierungsströmen erregten Elektromagneten drehen (phonisches Rad). Die Kupplung zwischen Synchronmotor und Vielfachgenerator ist zwangläufig und zum Ausgleich von Stössen vorzugsweise etwas elastisch. Die Riemenscheibe des Synchronmotor kann der Einfachheit halber gleichzeitig als nachstellbare Spannrolle eines Antriebsriemens dienen.
Die Übersetzung zwischen Synchronmotor und Generator muss naturgemäss eine solche sein, dass der Eigen- frequenz des Taktgebers die normale Umlaufsgeschwindigkeit des Generators entspricht. Die mechanische
Leistung des Antriebes kann zum grössten Teil von einem Elektromotor mit weicher Drehzahleharakte- ristik oder von einem Federmotor od. dgl. stammen, während die Synchronisierungsvorrichtung das zum Konstanthalten der Drehzahl erforderliche zusätzliche Drehmoment liefert. Das einem solchen
Motor mit Hauptschlusscharakteristik eigene grosse Anzugsmoment lässt eine kurze Anlaufzeit beim
Inbetriebsetzen zu. Unter sonst gleichen Verhältnissen genügt dann ein Motor von kleinerer Leistung, da bei solchen Vielfaehgeneratoren bei nicht allzulangen Anlaufzeiten die Betriebsleistung von der An- laufleistung weit übertroffen wird.
Gleichzeitig erfüllt die beschriebene Einrichtung eine wichtige Forderung, welche an den Antrieb von Vielfachgeneratoren für Musikinstrumente ausserdem gestellt werden muss. Es kann vorkommen, dass durch Abnutzung u. dgl. das Übersetzungsverhältnis eines zum Antrieb des Vielfachgenerators verwendeten Getriebes (z. B. Reibungsgetriebes) etwas verändert wird oder dass das elektrische Instrument mit einem Instrument in gleiche Tonhöhe gebracht werden soll, welches selbst aus irgendeinem Grunde eine Nachstimmung nicht zulässt, oder dass schliesslich der Übergang zu einer andern Stimmung oder
Tonlage verlangt wird.
In allen solchen Fällen ist diese zusätzliche Nacheinstellung mit der beschriebenen Einrichtung leicht und sicher möglich, dadurch, dass in bekannter Weise die Frequenz des taktgebenden mechanischen oder elektrischen Schwingungssystems durch Veränderung der schwingenden der elastischen Kraft, der Kapazität oder Induktion verändert wird. Die Frequenz einer selbstunterbrechenden Glimmentladung kann ebenfalls in einfacher Weise verändert werden. Diese Einstellungen können während des Betriebes vorgenommen werden, nötigenfalls auch mit eichbarer Einstellung. In fast allen Fällen ist diese Einstellung in Stufen und stufenlos stetig möglich.
Während des Anlaufens muss die Synchronisierungsvorriehtung abgeschaltet bleiben. Sie wird nach dem Anlauf im Augenblick des Synchronismus von Generator und Taktgeber eingeschaltet. Wenn dies von Hand aus vorgenommen werden soll, erfordert es einige Achtsamkeit und Übung. Es ist daher vorteilhaft, diese Einschaltung selbsttätig vornehmen zu lassen. Eine Möglichkeit hiezu besteht darin, ein Resonanzrelais zu verwenden, welches im richtigen Augenblick den Synchronisierungsstromkreis schliesst. Dieses Resonanzrelais kann auf elektromechanischem Wege arbeiten, indem ein abgestimmter Resonanzkörper, auf welchen periodische Kräfte wirken, deren Frequenz proportional ist der Generatorfrequenz, einen Schalter im Synchronisierungsstromkreis betätigt, entweder direkt, durch Lösung einer Sperrung oder durch Schliessen eines Hilfsstromkreises u. dgl.
Das Resonanzrelais kann auch auf rein elektrischem Wege arbeiten. Dann wird der Resonanzstrom eines passend abgestimmten elektrischen Schwingungskreises benutzt, um den Synchronisierungssehalter zu betätigen.
Die Zeichnung zeigt den Antrieb eines Vielfaehgenerators, der von einem Röhrengenerator gesteuert wird, als Beispiel. Die umlaufenden Ankerscheibe 1, durch deren magnetische, optische oder elektrische Eigenschaften die gewünschten Wechselströme erregt werden, werden über einen Riemen vom Hauptschlussmotor 6, der aus dem Lichtnetz gespeist wird, durch die Rollen 2 angetrieben. Der Riemen treibt auch die Rolle 3, deren Welle die gezahnte Ankerscheibe 4 trägt. Auf diese wird vom Elektromagnet 5 das synchronisierende Moment ausgeübt.
Die Wicklung von J wird über den Übertrager 16 und den Verstärker 15 von den Strömen, die ein Wechselstromröhrengenerator 14 in einer zur Erzeugung langsamer Schwingungen unveränderlicher Frequenz geeigneten Schaltung erzeugt. durchflossen. Dessen Frequenz kann durch eine veränderliche Kapazität 17 mit Zeigereinstellung geregelt werden. Der Hilfsgenerator 7, der auch von einer Unterbrechungsvorrichtung gebildet werden kann, ist mit dem Vielfachgenerator gekuppelt. Er erzeugt im Kreise 8 Wechselströme mit einer der Generatorfrequenz proportionalen Schwingungszahl. Diese werden auf das Resonanzrelais 9 übertragen, welches anspricht, sobald der Vielfachgenerator die Normalfrequenz erreicht hat.
Dadurch schliesst sich intermittierend die Batterie 12 Über den Kontakt H, wenn dieser von der abgestimmten Feder 10 bei ihrer Resonanzschwingung berührt wird. Dadurch wird endlich das Gleichstromrelais 13 betätigt, welches den Synchronisierungsstromkreis schliesst. Soll die Veränderung der Normalfrequenz sich über einen grösseren Bereich erstrecken, so muss die Resonanz des Relais 9 flach eingestellt werden, oder die Einstellung muss auch an diesem Relais mitverändert werden.
In vielenFällen wird es möglich sein, mit einfacheren Mitteln das Auslangen zu finden. Bei Verwendung eines mechanischen Schwingungssystems als Taktgeber genügt eine Kopplung der schwingenden Masse mit dem Vielfachgenerator auf mechanischem oder elektrischem Wege, so dass die hiebei übertragenen Kräfte im Betriebszustand mit der Frequenz des taktgebenden Schwingungssystems übereinstimmen. Es kann hiezu eine Befestigung des Schwingungssystems am Fundament des Generators genügen. Erst wenn die Umlaufs-
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und sich selbst erregt. Eine andere Möglichkeit besteht da-in, das Resonanzrelais als mechanischen Resonanzkontakt am Fundament zu befestigen. In diesem Falle entfällt der Hilfsgenerator 7 mit den dazugehörigen Stromkreisen.
Bei Generatoren mit Ankern von stellenweise verschiedener magnetischer Leitfähigkeit können zur Vereinfachung diese Anker selbst den Anker 4 ersetzen. Eine weitere Möglichkeit der Verein fachung gibt die Anwendung eines Schalters mit verzögerter Auslösung, welcher gleichzeitig mit dem Antriebsmotor 6 eingeschaltet wird. Die Verzögerung kann m bekannter Weise thermisch, durch Uhrwerk, durch Bremsung u. dgl. erfolgen, oder es kann der vom Motor 6 aufgenommene Strom die Auslösung bewirken, denn er besitzt im Augenblickdes Synchronismus einen ganz bestimmten Wert. Die Zeitauslösung verlangt allerdings, dass das Anlaufen immer gleich lang dauert oder dass die wirksame Einschaltung des synchronisierenden Momentes auch bei einem kleinen Asynchronismus möglich ist.
Ist die Frequenzkonstanz eines Wechselstromlichtnetzes ausreichend, so kann auch dieses zur Lieferung des synchronisierenden Drehmomentes auch in Verbindung mit den beschriebenen selbsttätigen Einschaltvorrichtungen herangezogen werden.
Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtungen gelingt es auch, zwei oder mehrere sonst voneinander unabhängige Vielfachgeneratoren, wie z. B. Musikinstrumente, beim Zusammenspiel in der gleichen Frequenzlage zu erhalten. Es genügt dann ein Taktgeber für beliebig viele Instrumente.
Die beschriebenen Einrichtungen können sinngemäss ohne Abänderung auch in Vielfachgeneratoren Anwendung finden, wie sie auf andern Gebieten der Elektrotechnik, wie z. B. in der Messtechnik verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Für elektrische Musikinstrumente bestimmte Einrichtung zur Steuerung der Frequenz und zur Kupplung von Wechselstrom-und Spannungserzeugern mit umlaufenden Ankern, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen frequenzkonstanten Schwingungsvorgang ausgelöste periodische Impulse direkt auf einen mit einem Generator zwangläufig gekuppelten Synchronmotor ein Drehmoment aus- üben, welches den zwangläufigen Gleichlauf mit dem taktgebenden Schwingungsvorgang sichert.