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Elektrisches Musikinstrument.
Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisches Musikinstrument, bei dem die Schwingungen mechanischer Körper, z. B. Saiten, durch mechanisch-elektrische Umwandlungseinrichtungen, wieElektro- magnete oder variable Kapazitäten, in elektrische Schwingungen umgewandelt werden, die ihrerseits verstärkt und in einem Lautsprecher od. dgl. in Schall umgesetzt werden. Die Erfindung bezweckt, bei Instrumenten dieser Art den Toncharakter der erzeugten Töne, also beispielsweise die harmonische Struktur (Klangfarbe), das Anschlagsgeräuseh oder das Anwachsen bzw. Abfallen des Tones nach dem Anschlag zu beeinflussen. Die erfindungsgemässen Mittel hiezu bestehen in der Beeinflussung der Anklingvorgänge und der Dämpfung der mechanischen Schwingungskörper, z. B.
Saiten, was auf verschiedene Weise erreicht werden kann, beispielsweise unter Verwendung schwingender Stege, oder von Hilfssaiten, die mit der angeschlagene Saite in Resonanz stehen und elektrische Schwingungen erzeugen, die gegebenenfalls mit der durch die erregende Saite erzeugten Schwingung gleichsinnig oder in Gegenphase kombiniert werden können.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einer grösseren Anzahl von Ausführungsformen dargestellt.
Bei dem Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 sind eine Anzahl Saiten 1 dargestellt, die von nicht gezeichneten Stimmwirbeln ausgehend unter einer Druckleiste 2, über einen Steg 3 und über eine Leiste 4 zu Haltestiften 6 in einer Platte 5 laufen. Die Platte 5 und die Leiste 2 bilden zweckmässig einen Teil des. im ganzen gegossenen Instrumentrahmens. Jede Saite wird durch einen Hammer 8 von unten angeschlagen, der durch die übliche Mechanik betätigt wird. Auch die üblichen Dämpfer für die Saiten können vorgesehen sein.
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Leisten 11 sind mit ihren Enden an Randleisten 12 und 13 befestigt. Sie sind zweckmässig einem leichten Druck ausgesetzt, so dass sie sich etwas nach oben gegen die Saiten hin durchbiegen, um dem nach unten gerichteten Druck der letzteren besser widerstehen zu können.
Die Leisten 11 tragen den Steg und regeln den Grad der Kopplung, der zwischen den einzelnen Saiten 1 durch den Steg bewirkt wird. Je grösser nämlich die Anzahl der Leisten 11 ist und je steifer jede Leiste ist, um so geringer ist der Kopplungsgrad.
Zweckmässig bestehen die Leisten aus Holz und haben quadratischen Querschnitt mit einer Saitenlänge von 20 mm. Sie sind in gleichen Abständen von 10 bis 15 cm angeordnet, indessen können diese Masse je nach Bedarf geändert werden.
Die Basssaiten sind zweckmässig über einen Sondersteg wie beim gewöhnlichen Klavier geführt.
Die Kopplungselemente 11 nach den Fig. 1 und 2 können sowohl für die über den Hauptsteg geführten Saiten als auch für die Basssaiten Verwendung finden, wie Fig. 3 zeigt. In dieser Figur ist eine Rahmenplatte 5 dargestellt, ein Hauptsteg 3, eine Leiste ? 2 und Kopplungsleisten H. Der Steg 3'für die Basssaiten ist gleichfalls auf den Leisten 11 befestigt und ragt durch eine Öffnung in der Platte 5 hindurch.
Der durch ein Instrument der beschriebenen Art unmittelbar erzeugte Schall ist zwar sehr schwach, wird aber unter Umständen zweckmässig noch weiter verringert. Zu diesem Zwecke sind gemäss Fig. 2 oberhalb und unterhalb der Saiten akustische Abschirmungen 19, beispielsweise Abdeckungen aus Filz oder anderem schalldämpfenden Material, z. B. Celotex, vorgesehen. Sind die Schallabdeekungen hinreichend steif, so können sie an ihren Rändern vom Rahmen getragen werden. Andernfalls muss man sie an Tragplatten 17, 18 befestigen, die ihrerseits am Rahmen befestigt sind.
Zur Umwandlung der mechanischen Schwingungen der Saiten in elektrische Schwingungen sind leitende Streifen 7 vorgesehen, die an der Oberkante von Isolierstreifen 9 festzementiert sind und unter schwingenden Teilen der Saiten zweckmässig in der Nähe des Steges 3 entlang laufen. Der Streifen 7
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batterie 22 über eine Anzapfung entnommen wird. Das Gitter der Röhre 20 steht mit dem negativen Pole der Batterie 22 über einen hochohmigen Widerstand 23 in Verbindung. Zwischen der Röhrenkathode und dem negativen Pol der Batterie 22 liegt ein kondensatorüberbrückter Widerstand 24, der dazu dient, dem Gitter beim Fliessen des Anodenstromes eine negative Vorspannung zu erteilen.
Im Ausgangskrei ? e der Röhre 20 liegt ein Verstärker 2J, ein Lautstärkeregler 26, ein weiterer Verstärker 27 und ein Laut-
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sprecher 28. Der positive Pol der Batterie 22 kann mit dem Rahmen 5 und infolgedessen mit den einzelnen Saiten 1 verbunden sein. Diese Verbindung kann in einfacher Weise unter Vermittlung einer elektrostatischen Abschirmung 29 hergestellt werden, die die Röhre 20 mit ihren Hilfsstromkreisen und die Saiten 1 und den Streifen 7 mindestens teilweise abschirmt.
Die Schwingungen der Saiten verursachen entsprechende Schwankungen der elektrostatischen Kapazität zwischen dem Streifen 7 und dem gegenüberliegenden Teile der schwingenden Saite. In verringertem Masse wird entsprechend die Gesamtkapazität zwischen dem Streifen 7 und sämtlichen Saiten geändert. Diese Gesamtkapazität ist vermöge ihrer Reihenschaltung mit dem Widerstand 23 und der Batterie 22 auf eine verhältnismässig konstante Ladung aufgeladen. Die Schwankungen der Kapazität äussern sich daher in entsprechenden Spannungsschwankungen an der Kapazität und am Widerstand 23, die durch die Röhre 20 verstärkt und dann durch die Verstärker 25 und 27 weiter verstärkt und unter Regelung ihrer Stärke durch das Potentiometer 26 im Lautsprecher 28 in Sehall umgesetzt werden.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine andere Ausführungsform für die Lagerung des Steges. Die Leisten 11 sind hier fortgelassen und dafür ist der Steg verlängert oder hat an seinen Enden an der Unterseite Vor- sprünge 30. mit denen er mittels Schraubenbolzen. H od. dgl. entweder an der Randleiste 12 oder besser noch an der Platte 5 befestigt ist. Zwischen die Vorsprünge und den Rahmen sind keilförmige Blöcke-32 eingesetzt. Diese Blöcke bewirken im Vereine mit einer passenden Dimensionierung des Steges, durch die er gegen die Schraubenbolzen nach aussen drückt, ein schwaches Durchbiegen des Steges nach oben. Auch die Platte 5 ist zweckmässig mit einer schwachen Durchbiegung nach oben gegossen, wie in Fig. 5 in gestrichelten Linien dargestellt ist.
Auf diese Weise hat der Steg immer eine bestimmte Höhe gegenüber den benachbarten Plattenteilen. Für die Basssaiten ist ein besonderer Steg 3'vorgesehen, der mit dem Hauptstege 3 durch Leisten 11'gekoppelt ist, die mit einem Ende an der Randleiste 12 und mit der andern am Hauptsteg 3 befestigt sind (s. Fig. 4 und 6).
Die durch den Steg bewirkte Kopplung zwischen den Saiten ruft besondere Toneffekte hervor und hat auch einen vergrössernden Einfluss auf die Dämpfung der Schwingung einer angeschlagene Saite.
Zuweilen ist es erwünscht, diese Toneffekte auszuschalten und die Dämpfung der Saiten zu verringern.
Zu diesem Zwecke kann man das Instrument so einrichten, dass sich die Kopplung zwischen den Saiten ausschalten lässt. Besonders empfiehlt sich das bei Instrumenten, die auch zur Erzeugung orgelartiger Töne bestimmt sind, bei denen Einrichtungen vorgesehen sind, um die Wirksamkeit der Umsetzung der mechanischen Sehwingungen in elektrische unmittelbar nach dem Anschlag zum Verschwinden zu bringen.
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des Steges, d. h. dadurch, dass man seine Träger verhindert, eine lotrechte Schwingung des Steges zuzulassen.
Zu diesem Zwecke sind bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 Elektromagnete 40 an der Platte 5 befestigt, die in Fig. 7 in grösserem Massstabe dargestellt sind. Werden die Magnete beispielsweise von einer Batterie 41 über einen Schalter 42 erregt, so legen sich ihre Anker 44 an die Polflächen 43. Für gewöhnlich werden die Anker 44 durch eine Feder 45 von den Polflächen etwas entfernt gehalten. Die Federn 45 sind an der Unterseite des Steges 3 befestigt und gestatten den Anker 44 nur eine hinreichende waagrechte Bewegung, um sich gegen die Polflächen zu legen, sobald der Schalter 42 geschlossen wird.
Durch Einlegen des letzteren werden also die Anker 44 und damit auch der Steg 3 festgestellt. Ähnliche Elektromagnete können auch für den Basssteg 3'vorgesehen sein.
Gegebenenfalls kann man den Steg auch mechanisch feststellen, wofür die Fig. 8 und 9 ein Beispiel zeigen. An der Unterseite des Steges 3 sind hier Blöcke 50 mit zweckmässig sich verjüngenden Bohrungen 51 befestigt. An der Platte 5 sitzen Blöcke 52, in denen zweckmässig sich verjüngende Stifte 53 gleitend angeordnet sind, die in die Bohrungen 51 hineingeschoben werden können. Für gewöhnlich werden die Stifte durch Federn 54 ausser Eingriff mit den Bohrungen 51 gehalten. Eine drehbare Stange 55 mit Daumenscheiben 56 gegenüber jedem Stiftende bringt bei der Drehung die Stifte zum Eingriff in die Bohrungen 51, wodurch der Steg 3 festgestellt wird, so dass er nicht mehr in der lotrechten Richtung schwingen kann.
Für die in den Fig. 10 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiele ist es charakteristisch, dass für jeden Ton zwei auf dieselbe Frequenz abgestimmte, miteinander gekoppelte Schwingungskörper, z. B.
Saiten, vorgesehen sind, von denen der erste angesehlagen wird, während die Schwingung des zweiten unmittelbar oder mittelbar in Sehall umgesetzt wird. Dabei wird die Schwingung des zweiten Schwingungkörpers durch die des ersten angeregt, aber ohne Rücksicht auf das plötzliche Einsetzen der Schwingung des ersten Schwingungskörpers kann man die Amplitude der Schwingung des zweiten Schwingungskörpers langsam ansteigen lassen.
Die Fig. 10 und 11 beziehen sieh auf ein lotrecht stehendes Klavier. Zu jedem Ton gehören zwei Saiten 111 und 112, die zwischen Stimmwirbeln 106 und Spannstiften 107 sich erstrecken. Die Saiten laufen über einen Steg 108, der mit keinem Resonanzboden od. dgl. gekoppelt ist, sondern mittels Verbindungsgliedern 115 mit schwingungsfähigen Trägern, z. B. Leisten 110, verbunden ist. Die Leisten 110 sind ähnlich ausgebildet wie die Leisten 11 bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen.
Auf diese Weise sind die Saiten 111 und 112 eines jeden Paares sowie alle Saitenpaare untereinander mittels eines
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Leiste 103 und über eine-weitere Leiste 102 bis zum StimmAirbel 106, ist also an keinem Punkte ihrer ganzen Länge mit irgendeinem Resonator verbunden. Die Saiten 112 laufen dagegen über einen Steg 109, der an einem Resonator, z. B. einem Resonanzboden 116, befestigt ist. Der Resonanzboden ist zweckmässig in der üblichen Weise durch nicht dargestellte Rippen verstärkt. Die Hämmer j ! 27 schlagen nur die Saiten 111 an, während die Dämpfer 118 sowohl die Saiten 111 als auch die Saiten 112 dämpfen. Die Betätigung der Hämmer und der Dämpfer erfolgt durch die übliche Mechanik.
Wird eine Saite 111 durch den zugehörigen Hammer 117 angeschlagen und gleichzeitig der Dämpfer 118 von ihr und von der benachbarten Saite 112 abgehoben, so schwingt die Saite 111 anfangs mit einer hohen und dann mit einer abfallenden Amplitude. Abgesehen von dem Kopplungssteg 108 und dessen Trägern schwingt zunächst nichts mit der angeschlagenen Saite mit. Durch diese Kopplung wird aber Energie von der angeschlagene Saite 111 auf die übrigen Saiten und insbesondere auf die benachbarte Saite 112 übertragen, die auf die gleiche Frequenz abgestimmt und durch Abhebung des Dämpfers 118 imstande ist, zu schwingen. Infolgedessen gerät die Saite 112 mit ständig wachsender Amplitude in Schwingung, bis ihre Schwingungsamplitude dieselbe Grössenordnung hat wie die der angeschlagene Saite 111.
Alsdann schwingen beide Saiten in gleicher Weise, bis sie von selbst zur Ruhe kommen oder der Dämpfer 118 zum Anliegen gebracht wird. Die Schwingung der Saite 111 wird nur in vernachlässigbar geringem Masse in Schall umgesetzt, da mit ihr kein Resonator verbunden ist. Die allmählich anwachsende Schwingung der Saite 112 wird dagegen durch den Resonanzboden 116, auf den die Saite 112 unter Vermittlung des Steges 109 einwirkt, in Sehall umgewandelt. Bei der dargestellten Anordnung erfolgt die Umsetzung der Schwingung der Saite 112 in Schall in der Nähe desjenigen Saitenendes, das dem Saitenende entgegengesetzt ist, an dem die Saite 112 mit der zugehörigen Saite 111 gekoppelt ist. Das An-
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stelle entfernt ist.
Auf diese Weise ist erreicht, dass der Anschlag des Hammers 117 so gut wie keinen Einfluss auf die Resonanzboden 116 hat.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine ähnliche Ausführungsform mit elektrischer Srhallerzeugung. Zweck- mässig sind hier alle Saiten voneinander und gegen den Instrumentrahmen isoliert. Aus diesem Grunde sind die Unterseite der Leiste 103, die Stifte 107 sowie die Leisten am Vorderrahmen 101 und am Hinterrahmen 104, über die die Saiten laufen, mit einem isolierenden Überzug 120 aus Email od. dgl. versehen.
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rahmen 104 zu verhindern.
Die Schwingungen der Saiten 112 werden bei dieser Ausführungsform in elektrische Schwingungen umgewandelt. Zu diesem Zwecke steht jeder Saite 112 eine elektrisch leitende Schraube 121 gegenüber.
Die Schrauben 121 sitzen in einer elektrisch leitenden Leiste 122, die ihrerseits über eine isolierende Zwischenlage 123 an der Leiste 103 befestigt ist. Die Enden der Schrauben sind so nahe wie möglich an die zugehörigen Saiten herangebracht, als es mit Rücksicht auf die grösste Amplitude der Saitenschwingung möglich ist, ohne dass Berührungen eintreten können. Die Leiste 122 ist mit dem Gitter der Röhre 132 über einen Schalter 131 elektrisch verbunden. Sowohl die Saiten 111 einerseits als auch die Saiten 112 anderseits sind miteinander elektrisch verbunden und können mittels der Schalter 141 oder 142 mit dem positiven Pole der Anodenbatterie 134 verbunden werden.
Wird eine Saite 111 mittels des Hammers j ! 27 angeschlagen und gleichzeitig der Dämpfer 118 von der Saite 111 und der zugehörigen Saite 112 abgehoben, so kommt die Saite 112, ähnlich wie an Hand der Fig. 10 und 11 beschrieben wurde, in Schwingungen von allmählich wachsender Amplitude. Die Schwingungen der Saite 112 werden mittels der zwischen ihr und der zugehörigen Schraube 121 bestehenden Kapazität in elektrische Schwingungen übertragen. Dieser Vorgang entspricht dem an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen.
Hiebei werden die Schwingungen der unmittelbar erregten Saiten 111 um so weniger in elektrische Schwingungen umgewandelt werden, je weniger Kapazität zwischen diesen Saiten und den Schrauben 121 der Leiste 122 besteht. Die Umwandlung der Schwingungen der Saiten 111 in elektrische Schwingungen kann auch noch dadurch verringert werden, dass diese Saiten mittels des Schalters 141 mit dem negativen Pole der Batterie 134 anstatt mit deren positivem Pole verbunden werden, denn auf diese Weise wird jede Spannungsdifferenz zwischen den Saiten 111 und den Schrauben 121 und der Leitung 122 beseitigt. Bei dieser Schaltung kann man die Schrauben 121 überhaupt weglassen und die Leiste 122, die in diesem Falle schmaler ausgeführt werden kann, so nahe an die Saiten heranrücken, wie die Schraubenenden von den Saiten 111 abstehen.
Bei der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsform kann man an Stelle eines langsamen Ansteigens der Töne auch ein plötzliches Ansteigen, also einen klavierartigen Klangcharakter mit starkem Anschlagsgeräusch erzielen. Zu diesem Zwecke ist ein elektrisch leitender Streifen 124 ähnlich dem Streifen 7 in Fig. 1 vorgesehen, der die Saiten 111 und 112 an den den Hämmern 117 gegenüberliegenden Saitenenden kreuzt. Der Streifen 124 kann mittels des Schalters 131 an Stelle der Schrauben 121 in den elektrischen Stromkreis eingeschaltet werden. Geschieht dies und werden die Saiten 111 mittels des
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Hiebei schwingen aber die Saiten 112 gleichfalls mit, weil sie mit den Saiten 111 gekoppelt sind.
Die Schwingungen der Saiten 112 sind mit denen der zugehörigen Saiten 111 ausser Phase. Werden daher die Saiten 112 mittels des Schalters 142 mit dem positiven Pol der Batterie 184 verbunden, so wirken die durch die Saiten 112 mittels des Streifens 124 erregten elektrischen Schwingungen den von den Saiten 111 erregten Schwingungen entgegen, u. zw. in einer Weise, die von der Amplitude der Schwingungen der
Saiten 112 abhängt. Da letztere aber mehr oder weniger allmählich von Null bis zur Amplitude der
Schwingungen der Saiten 111 anwächst, so steigt diese Gegenwirkung allmählich und nicht plötzlich an. Infolgedessen wird die Gesamtamplitude der resultierenden Schwingungen erst einige Zeit nach dem Anschlag erheblich abfallen.
Infolgedessen wird also der Anfang des Tones im Verhältnis zu seiner Weiterdauer kräftig hervorgehoben, was unter Umständen wünschenswert sein kann. Will man aber diesen Effekt beseitigen, so verbindet man die Saiten 112 mittels des Schalters 142 mit dem negativen Pole der Batterie 134, wodurch die Gleichspannungsdifferenz zwischen den Saiten 112 und dem Streifen 124 beseitigt wird.
Das Vorhandensein der nicht angeschlagene Saiten 112 in enger Kopplung neben den gleich abgestimmten Saiten hat noch eine weitere Wirkung, nämlich die einer Verringerung der Dämpfung bei den angeschlagene Saiten 111. Dies rührt von der oben beschriebenen Phasendifferenz bei den Schwingungen der angeschlagene Saiten 111 und der zugehörigen Saiten 112 her, die den Fchwingenden Steg 108 zu stabilisieren sucht und auf diese Weise die Saitendämpfung verringert. Diese Wirkung zeigt sich sowohl bei Umwandlung der Schwingungen beider Saiten 111 und 112 als auch einer allein.
Man kann die Dämpfungsverminderung und die Hervorhebung des Tonbeginnes auch beseitigen, ohne die Potentialdifferenz zwischen den Saiten 112 und dem Rahmen aufzuheben. Zu diesem Zwecke ist ein Griff 150 vorgesehen, der durch ein Loch 151 durchgreift und an der Grundplatte 153 der Hammer- mechanik befestigt ist. Mittels des Griffes 150 können die Hämmer 117 etwas nach rechts verschoben werden, so dass die Saiten 111 und die zugehörigen Saiten 112 vom Hammer gleichzeitig angeschlagen werden. Die hieraus resultierenden elektrischen Schwingungen sind miteinander in Phase und unterstützen sich daher gegenseitig.
Schliesslich kann man mittels des Griffes 150 die Hämmer 117 auch so weit nach rechts verschieben, dass sie lediglich die Saiten 112 anschlagen. Man hat also drei Betriebsstellungen, bei denen die Hämmer entweder beide Saiten oder nur eine derselben anschlagen. Anstatt daher die Umwandlung in elektrische Schwingungen für die Saiten 111 und 112 selektiv vorzusehen, kann auch die Umwandlung ständig oder von einer oder beiden Saitengruppen aus erfolgen und die Auswahl durch die Hammerverstellung getroffen werden. Ein Spezialfall ist der, bei dem die Umwandlung von den Seiten 111 aus in anderer Weise erfolgt als von den Saiten 112, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn sowohl der Streifen 124 als auch die nur mit den Saiten 112 zusammenwirkenden Schrauben 121 mittels des Schalters 131 mit dem Gitter der Röhre 1. 32 verbunden werden.
In diesem Falle ergibt jede Hammerstellung eine ganz andere harmonische Zusammensetzung und Klangfarbe. Eine Hämmerverschiebung kommt auch für die Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 in Frage, um die Saiten 112 direkt, entweder allein oder zusammen mit den Saiten 111, anzuschlagen und auf diese Weise verschiedene Klangfarben zu erzielen.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 14 und 15 sind gleichfalls für jeden Ton je zwei benachbarte,
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mentrahmen isoliert. Bei den Saiten 202 ist dies unter allen Umständen notwendig. Jede Saite 201 ist mittels einer Stellschraube 204 und eines Stiftes 209 an einem Steg 211 befestigt, der die Saiten 201 miteinander koppelt. Zum Anschlagen der Saiten dienen Hämmer 218, die ähnlich wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 12 und 13 seitlich verschiebbar sind, so dass wahlweise nur eine der Saiten 201 oder 202 oder auch beide Saiten gleichzeitig angeschlagen werden können. Die Hämmer können so ausgerichtet sein, dass sie die Saiten 201 an einer Stelle treffen, die um ein Siebentel bis ein Achtel der gesamten Saitenlänge vom vorderen Saitenende absteht.
Infolgedessen werden die Saiten 202 an einer Stelle angeschlagen, deren Abstand einen etwas grösseren Bruchteil der Saitenlänge beträgt, da diese bei den Saiten 202 grösser ist.
Zur Umwandlung der Saitenschwingungen in elektrische Schwingungen dienen auch bei dieser Ausführungsform leitende Streifen 241 und 242, die unterhalb der Saiten angeordnet sind. Die Kreuzungspunkte der Streifen mit den Saiten 201 liegen für den Streifen 242 um etwa ein Zwölftel der wirksamen Saitenlänge vor der Stellschraube 204 und bei dem Streifen 241 um etwa ein Siebentel der wirksamen Saitenlänge vor der Stellsehraube.
Jeder Streifen ist mit Erde über einen hohen Widerstand 250 bzw. 251 verbunden. Ferner stehen die Streifen mit den Gittern von Elektronenröhren 247 und 248 in Verbindung. In den Ausgangskreisen der Röhren 247 bzw. 248 liegen Transformatoren 253 bzw. 254, deren Sekundärwicklungen durch in der Mitte angezapfte Potentiometer 257 bzw. 256 überbrückt sind. In Reihe mit den einstellbaren Teilen dieser Potentiometer liegt ein weiteres Potentiometer 258, zweckmässig von höherem Widerstand. Ein
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einstellbarer Teil des Potentiometers 258 ist mit dem Verstärker 259 verbunden, der den Lautsprecher 260 speist.
Die Streifen 241 und 242, die Röhren 247, 248 sowie die zugehörigen Apparatteile, insbesondere die Gitterzuleitungen) sind zweckmässig mittels einer geerdeten elektrostatischen Abschirmung 261 umgeben. Werden die Saiten 201 oder 202 oder beide auf eine vom Erdpotential verschiedene Gleichspannung gebracht und in Schwingungen versetzt, so treten an den Widerständen 250, 251 und den Eingangskreisen der Röhren 247 und 248 entsprechende Wechselspannungen auf. Diese Spannungen werden durch die Röhren und Transformatoren verstärkt und treten daher in verstärkter Form an den Potentiometern 256 und 257 auf.
Durch passende Einstellung der Potentiometer kann ein beliebiger Bruchteil der an der Sekundärwicklung des Transformators 254 auftretenden Spannung mit einem beliebigen Bruchteil bis zur Hälfte der an der Sekundärwicklung des Transformators 253 auftretenden Spannung mit gleicher oder entgegengesetzter Phase auf das Potentiometer 258 übertragen werden. Die kombinierte Spannung kann hinsichtlich ihrer Amplitude mittels des Potentiometers 258 geregelt, im Verstärker 259 verstärkt und im Lautsprecher 260 in Schall umgesetzt werden.
Diese Schaltung bietet die Möglichkeit, die harmonische Struktur der übertragenen Wechselspannungen oder elektrischen Schwingungen zu variieren. Denn die Wellenformen der durch die Streifen 241 und 242 erzeugten elektrischen Schwingungen sind verschieden, weil die Streifen verschiedenen Saitenpunkten gegenüberstehen, und diese verschiedenen Wellenformen können mittels der Potentiometer mit jedem erdenklichen Amplitudenverhältnis und mit gleicher entgegengesetzter Phase miteinander kombiniert werden. Legt man auf die Veränderung der harmonischen Struktur keinen Wert, so ist einer der leitenden Streifen mit der zugehörigen Röhre, Transformator und Potentiometer entbehrlich. Will man anderseits eine weitergehende Variationsmöglichkeit der harmonischen Struktur, so kann man auch mehr Streifen, Röhren, Transformatoren usw. vorsehen.
Die Amplitude der durch einen Streifen erzeugten Schwingung, d. h. die Wirksamkeit der Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen, ist der Gleichstromdifferenz zwischen Saite und Erde proportional. Bei der Erzeugung eines Klaviertones mittels miteinander gekoppelter angeschlagene Saiten ist es erwünscht, die Wirksamkeit der Umwandlung während der Dauer eines jeden Tones konstant zu halten. Anders ist es, wenn man besondere Wirkungen erzielen will. Infolgedessen sind alle über den Steg 211 laufenden Saiten 201 elektrisch miteinander verbunden und können mittels eines Schalters 274 in dessen dargestellter Rechtsstellung mit dem positiven Pole einer Batterie 265 verbunden werden, deren negativer Pol geerdet ist.
Stellt man daher die Hämmer 218 so ein, dass sie nur die Saiten 201 anschlagen, so erhält man im Lautsprecher 260 einen Klavierton, dessen harmonische
Struktur mittels der Potentiometer 256 und 257 regelbar ist.
Zur Erzeugung orgelartiger Klänge ist es erwünscht, dass die Saiten nicht miteinander gekoppelt sind, und für diesen Zweck benutzt man die Saiten 202. Bei gewissen Klangarten, auch bei Orgelklang, ist es ferner erforderlich, die Wirksamkeit der Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische bei jeder Saite nach dem Anschlag zu ändern. Zu diesem Zwecke kann die Gleichspannung der Saiten 202 in bezug auf Erde in der nachstehend beschriebenen Weise geändert werden.
Jede Saite 202 ist beispielsweise über ihren Stimmwirbel 223 und einen Kondensator 220 mit Erde verbunden. Ferner ist jede Saite 202 über einen Widerstand 221 mit einem Metallstück 225 am Flansch 2.'24 des zugehörigen Hammers verbunden, das seinerseits mit einem Widerstand 227 und einem Kondensator226 verbunden ist. Die andern Klemmen sämtlicher Widerstände 227 und sämtlicher Kondensatoren 226 sind zu für alle Töne gemeinsame elektrische Verbindungen M und N geführt.
Parallel zu jedem Kondensator 226 liegt ein Schalter 236, der sich unmittelbar nach dem Anschlag der zugehörigen Saite schliesst und sich beim Loslassen der Taste wieder öffnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiele werden die beweglichen Schalterkontakte durch leitende Belegungen 229, 282 auf dem Hammerkern 217 und dem Fanger 216 gebildet. Beide Teile sind in der Nähe ihrer Berührungsstelle mit einem Metallstreifen überzogen, der seinerseits ein dünnes Stück Chamois oder ähnlichen Leders trägt, das mit einer kolloidalen Graphitlösung, z. B. Aquadag, imprägniert ist. Die Belegung 229 ist über einen dünnen Draht, ein Metallstück 233 am Hammerstiele und eine flexible Verbindung 234 mit dem Metallstück 225 elektrisch verbunden.
Die Belegungen 232 sind über flexible Verbindungen 235 mit der elektrischen Verbindung N verbunden. Die Verbindungen M und N sind ihrerseits mit den beweglichen Kontakten 262 und 263 eines zweipoligen Dreifachumschalters 264 verbunden.
Verschiebt man die Hämmer so, dass sie nur die Saiten 202 anschlagen, und befindet sich der Umschalter 264 in der gezeichneten Linksstellung, bei der die Verbindung M geerdet und die Verbindung N an den positiven Pol der Batterie 265 angeschlossen ist, so haben auch sämtliche Saiten 202 vermöge ihrer Verbindung mit dem Punkt M über die Widerstände 221 und 227 Erdpotential. Die Wirksamkeit der Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische ist also Null, und wenn auch die Saite schwin- gen würde, so würde trotzdem keine Wechselspannung an den Gittern der Röhren 247 und 248 auftreten.
Beim Niederdrücken einer Taste 214 wird nun aber der Hammer 218 gegen die Saite geschleudert und fällt sofort wieder zurück, wobei, falls der Anschlag nicht nur ein ganz leichtes Stakkato war, die Belegung 229 am Hammerkern 217 zur Berührung mit der Belegung 232 am Fanger 216 kommt, der nach dem
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Anschlag sich in angehobener Stellung befindet. Der Schalter 236 schliesst sieh also unmittelbar nach dem Anschlag des Hammers 218 gegen die Saite 202.
Das Schliessen des Schalters 236 leitet die Entladung des Kondensators 226 über den Kontaktwiderstand des Schalters ein, und gleichzeitig fliesst ein Strom durch den Schalter und den Widerstand 227 vom positiven zum negativen Pol der Batterie 265. Infolgedessen steigt das Potential des Metallstücks 225 und der Kondensator 220 lädt sich über den Widerstand 221 auf, wodurch auch das Potential der Saite 202 allmählich und nicht plötzlich steigt, weil der Kondensator 226 zu seiner Entladung über den Schalter 236 und der Kondensator 220 zu seiner Ladung über den Widerstand 221 Zeit braucht.
Infolgedessen steigt die Wirksamkeit der Umwandlung der Schwingungen der Saite 202 in elektrische Schwingungen langsam und nicht plötzlich, u. zw. mit einer Geschwindigkeit, die durch die Grössen der Stromkreiselemente bestimmt ist. Die durch den Anschlag des Hammers 218 hervorgerufenen Schwingungen der Saite 202 erzeugen also nunmehr eine Wechselspannung an den Gittern der beiden Röhren 247 und 248 und infolgedessen im Lautsprecher 260 einen Ton. Die Amplituden dieser Spannungen und dieses Tones wachsen entsprechend dem Ansteigen der Spannungsdifferenz zwischen Saite und Instrumentrahmen. Die obere Grenze hiefür ist durch die Spannung der Batterie 265 und durch die relativen Werte des Widerstandes 227 und des Kontaktwiderstandes des Schalters 236 bestimmt.
In der dargestellten Linksstellung des Schalters 264 hat das Instrument also orgelartigen Klang, da der Anschlag des Hammers gegen die Saite erfolgt, wenn die Wirksamkeit der Umwandlung noch Null ist und die Tonamplitude langsam und nicht plötzlich ansteigt, ähnlich wie es bei einer angeblasenen Pfeife der Fall ist. Zur möglichst vollkommenen Nachahmung des Orgeltones ist es wesentlich, dass die Saitenlagerung am vorderen und hinteren Ende der wirksamen Saitenlänge, also an den Leisten 208 und den Stellschrauben 204', so fest wie möglich ist, damit möglichst wenig Energie an den Lagerstellen absorbiert und die Dämpfung der Saiten 202 verringert wird.
Das Erlöschen des Tones erfolgt haupt- sächlich durch das Absinken des Spannungsabfalles zwischen Saite und Rahmen auf Null beim Öffnen des Schalters 236, das zu Beginn des Loslassens der Taste 214 erfolgt. Im übrigen wird das Aufhören des Tones auch durch das Wiederanlegen der Dämpfer 219 begünstigt.
Stellt man den Schalter 264 in die Mittelstellung, so erhält die Verbindung M das Potential der Anzapfung 267 der Batterie 265. Die Verbindung N wird mit dem Gleitkontakt 268 eines die Batterie 265 überbrückenden Potentiometers 269 verbunden, so dass man der Verbindung N je nach der Stellung des Gleitkontakts eine höhere, niedrigere oder auch dieselbe Spannung wie der Verbindung M erteilen kaml.
Je nach der Gleitkontaktstellung kann man einfache Anschlagtöne erhalten, bei denen gegebenenfalls die Amplitude nach dem Anschlag abfällt oder wächst. Haben die Verbindungen M und N gleiches Potential, so tritt eine Veränderung der Umwandlungswirksamkeit überhaupt nicht ein.
Die Länge der Zeit, die bei der gezeichneten Stellung des Schalters 264 zwischen dem Beginn des Tones und der Erreichung der vollen Lautstärke oder bei der Mittelstellung dieses Schalters zwischen dem Beginn des Tones und der Erreichung der verringerten oder erhöhten Lautstärke verstreicht, kann durch passende Wahl der Grösse der Stromkreiselemente beliebig bemessen werden. Man kann diese Zeit sogar für verschiedene Töne anders bemessen als für andere.
Zweckmässig erhalten die Stromkreiselemente folgende Zahlenwerte :
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<tb> Kondensator <SEP> : <SEP> 0..... <SEP> 0-05 <SEP> p. <SEP> F
<tb> Kondensator <SEP> 6..... <SEP> 0'1 <SEP> J. <SEP> F
<tb> Widerstand <SEP> ..... <SEP> l <SEP> Mss
<tb> Widerstand <SEP> 227...,. <SEP> 0-25 <SEP> MQ
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Die Lederstreifen an den beweglichen Kontakten des Schalters 236 sind mit einer kolloidalen stromleitenden Lösung imprägniert und haben hinreichende Nachgiebigkeit. Der Kontaktwiderstand beträgt bei geschlossenem Schalter ungefähr 50.000 Ohm.
Will man nur die Schwingungen der Saiten 202 ausnutzen, so kann man die Unwirksamkeit der Saiten 201 nicht nur dadurch herbeiführen, dass man die Hämmer 218 entsprechend verschiebt, sondern auch dadurch, dass man die Saiten 201 mittels des Schalters 274 erdet, zu welchem Zwecke der Schalter in die der gezeichneten Stellung gegenüberliegende Linksstellung gebracht wird. Will man dagegen nur die Schwingungen der Saiten 201 ausnutzen, so kann man die Saiten 202 nicht allein durch entsprechende Verschiebung der Hämmer unwirksam machen, sondern auch dadurch, dass man den Schalter 264 in die der gezeichneten Stellung gegenüberliegende Rechtsstellung bringt, wodurch die Leitung 202 und auch die Verbindungsleitungen M und N geerdet werden.
Man kann daher die Hämmer auch so einstellen, dass sie stets beide Saiten anschlagen und die Auswahl zwischen den Saiten rein elektrisch treffen. In der Mittelstellung der Hämmer, in der sie beide Saiten anschlagen, kann man die durch die Saiten 202 erhaltenen Schwingungen durch passende Einstellung des Umschalters 264 und des Gleitkontakts 268 zur Erzeugung irgendeiner der erläuterten Klangarten verwenden. Das verhältnismässige Überwiegen des Einflusses der Saiten 2M oder 202 im erhaltenen Klang kann man regulieren, indem man den Schalter 274 in die Mittelstellung bringt und das den Saiten 201 aufgedrückte Gleiehpotential durch einen weiteren Gleitkontakt 274 am Potentiometer 269 regelt.
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An dem beschriebenen Instrument sind mannigfache Abänderungen möglich, z. B. kann man die Regelung der Umwandlungswirksamkeit auch bei den miteinander gekoppelten Saiten 201 vorsehen.
Ferner kann man den Saiten 202 dieselbe wirksame Länge erteilen wie den Saiten 201, wodurch man nennenswerte Unterschiede in der harmonischen Struktur bei einer bestimmten Einstellung der Potentiometer 256 und 257 vermeiden kann. Bei der dargestellten Anordnung, bei der die Saiten 202 eine grössere Länge haben und die Streifen 241 und 242 von den Enden der Saiten 202 verhältnismässig weiter abstehen, so dass bei diesen Saiten die tiefen Teiltöne stärker zur Geltung kommen, ist es zuweilen zweckmässig, noch einen weiteren leitenden Streifen 241'vorzusehen, der in bezug auf die Saiten 202 ungefähr die gleiche Lage hat wie der Streifen 241 in bezug auf die Saiten 201. Mit den letzteren Saiten arbeitet der Streifen 241' überhaupt nicht zusammen.
Für die Saiten 202 kann er aber mittels eines Schalters 279 an Stelle des Streifens 241 gesetzt oder mit diesem parallel geschaltet werden.
In Fig. 16 ist ein Teilschnitt einer abgeänderten Ausführungsform des oberen Teiles der Fig. 15 dargestellt, die sich durch die Zufügung eines Resonanzbodens 280 von der bisher beschriebenen Aus-
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Schallumsetzung mittels der Saiten 202. Man kann auch beide Umsetzungsarten gleichzeitig anwenden, indem man die Hämmer beide Saiten anschlagen lässt. Auf diese Weise erhält man die Kombination einer Orgel, deren Töne durch den Lautsprecher 260 wiedergegeben werden, mit einem gewöhnlichen Klavier, dessen Töne durch den Resonanzboden 280 erzeugt werden. Man kann auf diese Weise auch ein elektrisches Klavier mit einem gewöhnlichen Klavier kombinieren. Die Saiten 201 können hier für jeden Ton auch mehrfach vorgesehen sein, um die Klangstärke des gewöhnlichen Klaviers zu erhöhen.
Die Hämmer sind dann zweckmässig derart verschiebbar, dass sie wahlweise sämtliche Saiten 201, die Saite 202 oder auch gleichzeitig die Saite 202 mit einer oder mehreren Saiten 201 anschlagen können.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 17 bis 21 besteht das Instrument aus einem Randteil301, einem Querteil 302 und einer Mehrzahl von Querleisten 303, die im Winkel an den Teilen 301 und 302 verlaufen. Alle diese Teile sind wie bei einem gewöhnlichen Flügel angeordnet, abgesehen davon, dass der Randteil 301 und der Querteil302 sich nach unten über die Unterseite der Querleisten 303 erstrecken.
Im Abstand über den Querleisten 303 erstreckt sich eine Mehrzahl von Rippen 304, die am Randteile 301 und am Querteile 302 befestigt sind. Die Rippen 304 entsprechen den bei gewöhnlichen Klavieren zur Verstärkung des Resonanzbodens verwendeten Rippen und sind etwas gegen die Saiten durchgebogen.
Indessen ist mit diesen Rippen hier kein Resonanzboden verbunden. Dagegen ist an ihnen der Hauptsteg 305 und der Basssteg 306 befestigt, über die die Saiten 307 laufen.
Unter den Querleisten 303 ist ein Resonanzboden oder membranartiger Teil 310 angeordnet.
Dieser Teil hat mit dem gewöhnlichen Resonanzboden eine gewisse Ähnlichkeit, ist aber zweckmässig dünner und braucht auch nicht nach den Saiten hin durchgebogen zu sein. Er ist durch eine Mehrzahl von Rippen 311 verstärkt, aber auch diese Verstärkung ist zweckmässig schwächer als bei einem gewöhnlichen Resonanzboden, d. h. die Rippen 311 sind kleiner und biegsamer als die gewöhnlichen Rippen und die Rippen 304. An der Membran ist an einer Mehrzahl von Stellen unterhalb des Steges 305 eine Kopplungsstange 312 befestigt, an deren oberem Ende ein Anker 313 angeordnet ist. Die Kopplungsstangen 312 gehen erforderlichenfalls mit Spiel durch Löcher 314 in den Querleisten 303 hindurch.
Unmittelbar über jedem Anker 313 befindet sich ein an der Unterseite des Steges 305 befestigter Elektromagnet 315. Die Spulen 316 sämtlicher Elektromagnete können elektrisch in Reihe geschaltet sein und aus einer Batterie 317 nach Einlegen des Schalters 318 erregt werden.
Die Kupplungsstangen 312 und die Anker 313 müssen so eingestellt werden, dass bei nicht erregten Elektromagneten 315 ein hinreichender Spielraum zwischen Ankern und Magnetpolen vorhanden ist, so dass beim Spielen des Instrumentes der lotrecht hin und her schwingende Steg 305 keine Berührung zwischen Ankern und Magnetpolen verursacht. Zur Erleichterung der Einstellung der Kupplungsstangen tragen diese an ihrem unteren mit Gewinde versehenen Ende eine Nut 321 zum Ansetzen eines Schraubenziehers, und ihre Verbindung mit der Membran 310 ist dadurch hergestellt, dass die Kupplungsstangen 312 in mit Innengewinde versehene Flansche 322 eingeschraubt sind, die sowohl auf der Oberseite der Membran als auch auf der Unterseite oder noch besser an einer der Rippen 311 befestigt sind.
Durch Drehen der Stangen 312 ändert sich ihre Höhenlage und damit auch die der Anker 313, die auf diese Weise eingestellt werden können. Werden die Elektromagnete 315 dureh Einlegen des Schalters-IM erregt, so werden die Anker angezogen. Die endgültige Einstellung der Anker erfolgt am besten in diesem Zustande, wobei man darauf achten muss, dass jeder Anker einen innigen Kontakt mit beiden Polschuhen des zugehörigen Elektromagneten herstellt.
Bei Erregung der Elektromagnete 315 bewegen sich der Steg 305 und die Membran 310 aufeinander zu. Der Steg 505 ist aber verhältnismässig unbeweglich, weil die nach oben durchgebogenen Rippen 304, auf die ohnehin schon durch die Saiten 307, die auf den Steg drücken, ein Druck ausgeübt wird, sich der Abwärtsbewegung des Steges widersetzen. Die Membran und ihre Verstärkungen sind anderseits
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verhältnismässig beweglich, da sie ziemlich biegsam sind.
Die durch die Erregung der Elektromagnete hervorgerufene Lagenänderung erstreckt sich daher fast ausschliesslich auf die Membran 310, während der Steg 305 sich nicht merklich verschiebt, also auch die Abstimmung der Saiten nicht nennenswert beeinflusst wird.
Erregt man die Elektromagnete, so ist der Steg 305 mit der Membran verbunden, und diese arbeitet nun wie ein gewöhnlicher Resonanzboden, da sie die Schwingungen des Steges mitmacht. Dies gilt ebenso für die Bassbrücke wie für die Hauptbrücke 305, denn die letztere macht die Schwingungen der ersteren mit, weil beide auf den Rippen 304 ruhen. Man erhält also eine unmittelbare Umwandlung der Schwin- gungen in Schall.
Gegebenenfalls kann man unterhalb des Steges : 305 auf der Oberseite der Membran einen Streifen 835 von ähnlicher Kontur wie der Steg befestigen und erhält hiedurch eine schwache Verstärkung in der Richtung des Steges. Ein Teilquerschnitt des Streifens 335 ist in Fig. 19 zu sehen, die eine abgeänderte Ausführungsform des entsprechenden Teiles der Fig. 18 darstellt. In Fig. 19 ist der obere mit Innengewinde versehene Flansch 322 weggelassen, und statt dessen ist die Kupplungsstange 312 mit dem Streifen 335 verschraubt.
Wenn beim Öffnen des Schalters 318 die Elektromagnete aberregt werden, löst sich die Verbindung zwischen dem Stege 305 und der Membran 310. Die Membran wird daher durch die Saitenschwingungen nicht mehr beeinflusst. In dieser Betriebsstellung werden die Saitenschwingungen durch elektrische Umwandlungseinriehtungen wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen umgewandelt. Die Umwandlungsvorrichtung besteht aus einem elektrisch leitenden Streifen 324 und der zugehörigen Verstärkersehaltung.
Zweckmässig ist wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen eine elektrostatische Abschirmung vorgesehen. Eine ähnliche Abschirmung kann auch das Innere des eigentlichen Instrumentes abdecken. Zu diesem Zwecke kann man die Innenwand des Randteiles 301, des Querteiles 302 und des Instrumentdeckels 337 mit einer oder mehreren Schichten einer kolloidalen elektrisch leitenden Lösung, z. B. einer Graphitaufsehwemmung, die unter dem Namen Aquadag im Handel ist, abdecken. Diese Schichten 338 sind in Fig. 18 durch die stark ausgezogenen Linien angedeutet.
Die Abschirmung hat mit dem Instrumentteile 309 j in dem die Haltestifte für die Saiten sitzen, zweckmässig elektrischen Kontakt, was dadurch erzielt wird, dass der Randteil 3M und der Querteil 302 gleichfa] mit der Abdeckung versehene Schultern besitzen, auf denen der Teil 339 des Rahmens aufruht. Die Abdeckung des Deckels 337 ist mit der Abdeckung des Randteiles 301 über die Deckelscharniere in Kontakt. Zur Vervollständigung der Abschirmung ist an der Unterseite der Querleisten 303 ein Drahtnetz 340 angeordnet, dessen Ränder mit den Abdeckungen an den Teilen 301 und 302 in Kontakt stehen.
Falls man mit elektrischer Umwandlung der Saitenschwingungen arbeitet, kann man die Membran 310 als Lautsprechermembran benutzen. Hiedurch spart man nicht nur den Lautsprecher, sondern man hat auch den Vorteil, dass sowohl bei mechanischer als auch bei elektrischer Umwandlung der Saitenschwingungen der Schall von derselben Stelle herkommt. Demgemäss sind in Fig. 17 die Umrisse zweier elektrodynamischer Membranantriebe 341 angedeutet, die in Fig. 20 in grösserem Massstabe im Schnitt dargestellt sind. Jede Einheit 341 besteht aus einem Aussengehäuse 342, einem Mittelpolstüek 343 und einer Stirnplatte 344, welch letztere einen ringförmigen Luftspalt. 345 mit dem Mittelpolstüek 343 bildet.
Das die übrigen Teile tragende Gehäuse 342 ist seitlich an einer Querleiste 303 befestigt und ragt durch
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Ausgangskreis des Verstärkers 332 vom Lautsprecher 333 abgeschaltet und mit den Klemmen 351 verbunden werden. Dann werden die verstärkten elektrischen Schwingungen den Spulen 348 zugeführt und hier in entsprechende lotrechte Hin-und Herbewegungen der Spulen 348 und der Membran umgesetzt.
Die Membran, die bei dieser Betriebsweise einen Teil des Lautsprechersystems bildet, befindet sich in ziemlicher Nähe der Saiten 307, und es ist daher zur Vermeidung einer akustischen Rückkopplung die Anordnung einer akustischen Isolation zwischen beiden erforderlich. Demgemäss ist in Fig. 18 eine Scheibe 334 aus Holz oder einem nicht schwingenden Material oberhalb der Querleisten 303 angeordnet. Der Raum zwischen der Holzplatte 334 und der Abschirmung 340 kann mit einem sehalldämpfenden
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genügt es unter Umständen, auch nur eine Einheit vorzusehen. Mehrere Einheiten mit sich unterstützender Schaltung der Feld-und Sprechspulen sind aber im Hinblick auf die grosse Fläche der Membran zweckmässiger.
In Fig. 21 ist eine abgeänderte Ausführungsform für die Befestigung der Saiten auf dem Stege 305 dargestellt. Bei der üblichen Befestigung, die beispielsweise gemäss Fig. 15 mit Hilfe des Schraubenstiftes 204 erfolgt, liegen die Saiten in einer Halsnut des Stiftes, so dass man durch Heraus-oder Hinein-
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Streifen ändern kann. Ahnlich läuft auch hier jede Saite über eine Halsnut 355 eines Schraubenbolzens. 353 und dann um einen einfachen Stift 354 herum. Schraube und Stift sind im Stege befestigt.
In Fig. 21 sind zwei Saiten in ein und dieselbe Halsnut 355 an gegenüberliegenden Saiten des Schraubenbolzens 353 eingelegt. Hinter dem Bolzen kreuzen sich die Saiten und laufen dann an gegen- überliegenden Saiten des Stiftes 354 vorbei. Auf diese Weise kann man den Abstand der beiden Saiten von dem elektrisch leitenden Streifen gleichzeitig einstellen, was besonders zweckmässig ist, wenn für jede Note zwei Saiten vorgesehen sind. Zum Kuppeln und Entkuppeln der Saiten mit der Membran könnten auch rein mechanische Vorrichtungen vorgesehen sein. Auch braucht man nicht unbedingt elektrostatische Umwandlungsvorrichtungen zu verwenden.
Der Schalter 318 für die Elektromagnete 315 kann mit einem Schalter 356 im Heizkreis des Verstärkersystems derart gekoppelt sein, dass der eine geöffnet ist, wenn der andere geschlossen ist.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 22 und 23 sind je zwei Saiten 401 und 401'für jeden Ton vorgesehen, die durch einen gemeinsamen Hammer 411 angeschlagen und durch einen gemeinsamen Dämpfer 412 gedämpft werden. Die Saiten sind von Instrumentrahmen elektrisch isoliert. Die Saiten laufen über einen Steg 407, der fest montiert sein kann, aber besser in der beschriebenen Weise schwingbar auf Leisten 414 aufruht, die nach den Saiten hin durchgebogen sind. Zur Umwandlung der Saitensehwin- gungen in elektrische dient wieder ein leitender Streifen 417 mit der zugehörigen Schaltung.
Alle Saiten 401 sind untereinander parallel geschaltet und mit dem positiven Pole der Batterie 42. 3 verbunden. Die Saiten 401'sind zusammengeschaltet und an dem beweglichen Kontakt eines Schalters 426 geführt, in dessen gezeichneter Stellung sie den Saiten 401 parallel geschaltet sind. In der andern Schalterstellung liegen die Saiten 401'nicht parallel zu den Saiten 401, sondern sind mit dem negativen Pole einer Batterie 444 verbunden, die zweckmässig dieselbe Spannung hat wie die Batterie 423. In dieser Schalterstellung haben die Seiten 401'eine Spannungsdifferenz umgekehrten Vorzeichens in bezug auf den Streifen 417 wie die Saiten 401.
In der gezeichneten Schalterstellung, bei der die Saiten 401 und 401' das gleiche Potential haben, addieren sich die durch ihre Schwingungen erzeugten elektrischen Schwingungen. Wird der Schalter 426 dagegen umgelegt, so dass die Saiten 401'eine Spannung entgegengesetzten Vorzeichens wie die Saiten 401 haben, so sind zwar die mechanischen Schwingungen der Saiten noch untereinander ähnlich, aber die von ihnen hervorgerufenen elektrischen Wirkungen haben entgegengesetzte Phase und löschen sich daher ganz oder nahezu ganz aus. Auf diese Weise wird die hohe Anfangsamplitude des Klaviertones im Ausgangskreis unwirksam gemacht.
Zur Beeinflussung der auf den Anschlag folgenden Toncharakteristik wird zweckmässig die Schwingung einer der Saiten, z. B. 401', rasch gedämpft. Auf diese Weise wird verhütet, dass die durch die beiden Saiten hervorgerufenen elektrischen Schwingungen sich im weiteren Verlaufe des Tones gegenseitig auslöschen. Ferner wird das Auftreten von Schwebungsnoten verhütet, die bei einer geringen Tonhöhendifferenz der Saiten auftreten könnten. Demgemäss sind Dämpfungspolster 441 an der Unterseite einer Stange 438 vorgesehen. Letztere ist schematisch mittels eines Handgriffes 440 nach links verschiebbar dargestellt, so dass die Dämpfer 441 gegen die Saiten 401'zum Anliegen kommen, in welcher Lage sie durch das Eingreifen eines Einschnittes 439 an der Stange in einer der Stangenführungen 442 gehalten werden können.
Auf diese Weise werden die Saiten 401'an einer zwischen der Anschlagstelle des Hammers 411 und dem vorderen Saitenende gelegenen Stelle gedämpft. Dies ist besser, als wenn man die Saiten zwischen der Anschlagstelle und der Umwandlungseinrichtung dämpfen wollte.
Mit der beschriebenen Einrichtung lassen sich orgelähnliche Töne erzielen. Die Dämpfung ist hiezu nicht unbedingt erforderlich. Mittels des Schalters 426 lässt sich das Instrument beliebig auf Klavieroder Orgelklang umschalten. Wird der eine Saitensatz, z. B. die Saiten 401', rasch abgedämpft, so erhält man bei der Schaltung auf Klavierton eine verhältnismässig starke Hervorhebung des Tonbeginnes im Verhältnis zum späteren Tonverlauf.
Für den Eintritt der beschriebenen Wirkung ist es erwünscht, dass die Saitensehwingungen und die durch sie erzeugten elektrischen Schwingungen nicht nur gleichphasig, sondern auch ähnlieh untereinander sind. Zu diesem Zwecke sind die Hämmer 411 und die Streifen 417 so angeordnet, dass sie unter Punkten der Saiten liegen, die um den gleichen Bruchteil der Gesamtlänge vom Saitenende abstehen.
In Fig. 23 ist der Streifen 417 starr in bezug auf den Instrumentrahmen 409 befestigt. Infolgedessen finden sich bei Verwendung eines schwingungsfähigen Steges in der elektrischen Schwingung auch Komponenten, die von den Stegschwingungen herrühren, weil der Steg durch die angeschlagene Saite in Schwingungen versetzt wird und hiedurch die übrigen Saiten, wenn auch mit sehr geringer Amplitude, in Schwingungen versetzt. Da aber die Zahl der mitangeregten Saiten sehr gross ist, können sie doch einen merklichen Beitrag zu der elektrischen Schwingung liefern.
Will man diesen von der Stegschwingung herrührenden Beitrag beseitigen, so kann man den Streifen 417 gemäss Fig. 24 am Steg 407 anstatt am Rahmen befestigen. Steht der Streifen verhältnismässig weit vom Steg 407 ab, so kann man ihn auch auf den Querleisten 414 befestigen, die die Schwingungen des Steges mitmachen. Eine derartige Befestigungsart ist in Fig. 25 dargestellt.
Zweckmässig wird das Instrument so ausgebildet, dass der Rahmen, Stimmstock mit Stimmstiften,
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ohne die Saiten vorher entfernen zu müssen. Eine derartige Anordnung hat auch den Vorteil, dass man die Saiten und das Umwandlungssystem im Gehäuse so lagern kann, dass sie die Schwingungen des letzteren nicht mitmachen. Dies ist besonders wesentlich, da das Gehäuse von Zeit zu Zeit äusseren Stössen und regelmässigen Erschütterungen durch das Niederdrücken der Tasten ausgesetzt ist. Die Fig. 26 bis 28 zeigen eine derartige Anordnung.
Fig. 26 zeigt einen als Ganzes gegossenen Rahmen 428, der alle bei einem gewöhnlichen Klavier- rahmen üblichen Teile besitzt, z. B. Verstärkungsstreben 429, Querleisten 406, Vorderteil 404, Rückteil 409 usw. In der üblichen Rahmenöffnung 430 ist der Basssteg 431 untergebracht, der auf denselben Rippen 414 ruht wie der Hauptsteg 407. Die vorderen Enden der rechten Rippen 414 sind an einem Querglied 415 befestigt, das hier gleichfalls mit dem Rahmen 428 aus einem Stück besteht. Die übrigen Rippenenden sind am Rahmen 428 unterhalb und in der Nähe des Randes desselben befestigt.
Die Höhenlage des Querteiles 415 und die Befestigung der Rippen 414 an demselben ist aus Fig. 27 zu ersehen, die einen Längsschnitt in der Ebene 27-2'1 der Fig. 26 darstellt, der im wesentlichen längs einer der Verstärkungsstreben 429 geführt ist.
Am Rande der Rahmenplatte 428 verläuft ein sich nach unten erstreckender Flansch 4. 32, der sieh an das Querglied 415 anschliesst. Die Rippen 414 liegen gegebenenfalls unter Zusammenpressung in der Längsrichtung zwischen zwei Punkten des Flansches 432 oder zwischen dem Flansch und dem Querglied 415 und werden in ihren Lagen durch Scheiben 433 gehalten, die an der Unterseite der Rippe und des Flansches 432 oder des Quergliedes 415 befestigt sind.
Ein Schnitt in der Ebene 28-28 der Fig. 26 ist in Fig. 28 dargestellt und zeigt den Stimmstock 427, der am Vorderteil 404 der Platte befestigt ist. Das aus Stimmstoek, Rippen, Stegen und noch ausserhalb des Gehäuses aufziehbaren Saiten bestehende Ganze ruht auf Gummipolstern 4. 34 auf waagrechten Teilen der Gehäusewandung416. Von der oberen Innenfläche der Gehäusewandung ist die Rahmenplatte durch einen Gummistreifen 435 getrennt. Nach unten wird sie durch Halteblöeke 436 festgehalten, unter denen noch Gummipolster 4. 37 angeordnet sind. Auf diese Weise ist der Instrumentrahmen mit den zugehörigen Teilen in bezug auf Schwingungen gegen das Gehäuse abgedämpft.
In Fig. 29 ist schematiseh eine Einrichtung dargestellt, um nach dem Niederdrücken der Taste den Ton tremulieren zu lassen. Diese Einrichtung besteht aus einem unter der Taste 501 angeordneten Widerstand 502, der aus einzelnen übereinanderliegenden Platten 503 aus Graphit od. dgl. besteht. Dieser Widerstand liegt im Stromkreis, durch den die Saiten aufgeladen werden. Beim Niederdrücken der Taste verringert sich der Wert dieses Widerstandes. Er kann also auch dazu dienen, das Anschlaggeräusch auszuschalten, indem er zunächst das Aufladen der Saiten verzögert.
Aber auch während des Spieles kann die an der Saite liegende Spannung und damit die Wirksamkeit der Übertragung durch Änderung des Widerstandes geändert werden und wenn man die niedergedrückt Taste tremulierend stärker oder schwächer nach unten drückt, so erhält man eine entsprechende Änderung des Widerstandes und des Saitenpotentials, das sich in einem Tremulieren des Tones auswirkt.
Ein weiteres Mittel zur Beeinflussung der Teiltonzusammensetzung besteht darin, dass man die Schwingungskörper, z. B. die Saiten, verschieden stark erregt. Durch eine verschieden starke Erregung der Saiten wird sowohl der Amplitudenverlauf der Saitenschwingung als auch die Teiltonzusammensetzung geändert, da bekanntlich bei einer stark angeschlagene Saite die relativen Amplituden der hohen Teiltöne stärker werden. Bei der elektrischen Umwandlung der Schwingungen wird diese Wirkung noch dadurch verstärkt, dass das Verhältnis zwischen den Amplituden der elektrischen und der mechanischen Schwingungen nicht linear wächst. Man kann daher durch verschieden starke Erregung die Klangfarbe der Töne beeinflussen. Hiemit geht natürlich an sich auch eine unerwünschte Änderung der Lautstärke Hand in Hand.
Diese kann aber durch entsprechende Änderung der Verstärkung ausgeglichen werden, so dass man nur die Änderung der Klangfarbe beibehält, die Lautstärke aber gleichbleibt. Die Änderung der Erregung kann entweder durch verschieden starkes Anschlagen erfolgen oder aber auch dadurch, dass man den Hammerweg ändert, beispielsweise mittels einer verschiebbaren Leiste, gegen die die Hämmer nach dem Anschlag zurückfallen und mittels deren die Hammerköpfe mehr oder weniger nahe an die Saiten herangerückt werden können. Wird die Leiste so eingestellt, dass die Hammerköpfe den Saiten stark genähert sind, so tritt eine Beschleunigung der Hämmer durch die Mechanik erst im letzten Teil der Anschlagbewegung ein und die Saite wird selbst bei starkem Anschlag nur schwach erregt.
Man kann daher eine verschieden starke Erregung der Saiten durch Verstellung der Leiste erzielen, ohne dass man die Spielart ändern, also die Taste schwächer oder stärker anschlagen muss.
In der Beschreibung sind als Umwandlungsvorrichtung elektrostatisehe Vorrichtungen dargestellt worden. Die Erfindung ist aber auf derartige Umwandlungsvorrichtungen nicht beschränkt und lässt sich auch unter Zuhilfenahme von andern Umwandlungsvorrichtungen, z. B. elektromagnetischen, ausführen.
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