AT513769B1 - Mechanisch-elektromagnetischer Körperschallwandler für Musikinstrumente - Google Patents

Abstract

Ein mechanisch-elektromagnetischer Körperschallwandler (10) mit einem elektromagnetischen Sensor (12) und einem ferromagnetischen Schwingungsüberträger (11) zur Verwendung an Musikinstrumenten, insbesondere jener der Gruppe der Streichinstrumente, ist zerspanungsfrei auf dem Instrument befestigbar. Die mechanische Schwingungsübertragung vom Instrumentenkorpus (2) auf den elektromagnetischen Sensor erfolgt mittels einer Klemmspange (11) aus ferromagnetischem Material und ermöglicht eine Weiterverarbeitung der im Sensor induzierten elektrischen Signale mittels Verstärkung sowie die Verwendung von Effektgeräten wie jener, die bei E-Gitarren zum Einsatz kommen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen mechanisch-elektromagnetischen Körperschallwandler fürMusikinstrumente, mit einem elektromagnetischen Sensor und einem ferromagnetischenSchwingungsüberträger. Der Körperschallwandler soll auf einem Instrument, insbesondereeinem Streichinstrument, reibschlüssig befestigbar sein, ohne dass zur Montage zerspanendeEingriffe in das Instrument notwendig sind.

[0002] Die Patentanmeldung bezieht sich allgemein auf Musikinstrumente, da unter Verwen¬dung eines geeigneten Schwingungsüberträgers auch deren mechanische Vibrationen zumSensor geleitet werden können und dadurch ein weiterverarbeitbares Signal erzeugt werdenkann. Der für dieses System wesentliche Sensor wurde vom Anmelder ursprünglich für dieVerwendung als Tonabnehmer für E-Gitarren entwickelt, weshalb in der vorliegenden Beschrei¬bung unter Bezugnahme auf Fig. 1 gesondert darauf eingegangen wird. Weitere Abschnitte derBeschreibung behandeln die Verwendung von Tonabnehmern bei Streichinstrumenten underläutern die gegenständliche Erfindung.

[0003] Elektromagnetische Tonabnehmer, insbesondere jene, die bei E-Gitarren verwendetwerden, sind längst Stand der Technik und in verschiedensten Formen bekannt. Sie beruhenauf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, bei der durch die Schwingung von ferro¬magnetischen Saiten in Wechselwirkung mit Permanentmagneten der Tonabnehmer eine Mag¬netfeldänderung erfolgt, welche Ströme in elektromagnetischen Spulen induziert. Die so er¬zeugten Signale werden verstärkt und können akustisch wiedergegeben oder aufgezeichnetwerden. Siehe Patent US 2089171.

[0004] Eine Art von elektromagnetischen Tonabnehmern stellen so genannte „Humbucker“ dar,bei denen zwei gegenläufig gewickelte elektromagnetische Spulen von einem gegenläufigenMagnetfeld durchflossen werden, wodurch sich die durch Saitenschwingung induzierten Teil¬ströme addieren, wohingegen Einstreuungen von anderen elektrotechnischen Geräten durchdie gegengleiche Wicklung der beiden Spulen aufgehoben werden und dadurch Störgeräuschereduziert werden. Siehe Patent US 2896491.

[0005] Eine Variante der „Humbucker“ stellt ein vom Anmelder im Vorfeld der gegenwärtigenErfindung entwickelter elektromagnetischer Tonabnehmer dar, dessen Funktionsprinzip beieiner Anwendung für sechssaitige E-Gitarren in Fig. 1 in Draufsicht, Seitenansicht und im Quer¬schnitt dargestellt ist. Im Folgenden wird diese Bauweise „Fiatpup“ genannt. Auf einem ferro¬magnetischen Trägerblech 1.1 sind Permanentmagnete 1.2 mit gleicher Polorientierung befes¬tigt. Die bevorzugten Neodym-Magnete haben trotz geringer Bauhöhe ein vergleichsweisestarkes Magnetfeld. Anschließend an diese Permanentmagnete 1.2 befinden sich beiderseitsgegengleich um das Trägerblech gewickelte Elektromagnetspulen 1.3 und 1.4, die in elektri¬scher Serie verbunden sind. Der Magnetfluss der zentral angeordeten Magnete 1.2 teilt sich imTrägerblech 1.1 auf, durchströmt die beiden Spulen 1.3 und 1.4 und schließt sich über denLuftspalt und die darüber liegenden Saiten 1.5 zum gegenüberliegenden Pol. Schwingt eine derdem Magnetfeld ausgesetzten ferromagnetischen Saiten 1.5, so ergibt sich eine Änderung desmagnetischen Flusses, elektrischer Strom wird in beide Spulen 1.3 und 1.4 induziert. Der ge¬genläufige Magnetfluss und die gegenläufige Wicklung der in Serie verbundenen Spulen 1.3und 1.4 bewirken eine Addition der Teilspannungen.

[0006] Die Bauweise des „Fiatpup“ hat - verglichen mit herkömmlichen Humbuckern - folgendeVorteile: [0007] - Eine besonders geringe Bauhöhe. Der Tonabnehmer kann direkt unter die Saiten auf der Decke einer Gitarre montiert werden, ohne dass eine Öffnung in der Deckenotwendig wäre, um den Tonabnehmer darin zu versenken.

[0008] - Eine geringere Anzahl an Einzelkomponenten [0009] - Geringeres Gewicht [0010] Zu erwähnen ist eine weitere Form von Tonabnehmern nach dem Humbucker-Prinzip,bei dem die elektromagnetischen Spulen ebenso wie beim „Fiatpup“ horizontal liegen, jedochmit dem wesentlichen Unterschied, dass keine zentralen Magnete verwendet werden, derenMagnetfeld auf beide Spulen gleichzeitig wirkt, sondern die Spulen jeweils um die Magnetegewickelt sind. Siehe Patente NL 9101916, DE 4238837A1, US5354949.

[0011] Die „Flatpup“-Bauweise bildet den Sensor-Teil der gegenständlichen Erfindung, derenEinbau in eine Violine in Fig. 2 in Seitenansicht und Draufsicht dargestellt ist.

[0012] Humbucker in „Flatpup“-Bauweise werden seit ihrer Entwicklung im Februar 2011 kom¬merziell unter ebendieser Bezeichnung vertrieben. Ihr Funktionsprinzip wurde im Rahmen einesFachvortrages am Schallforschungsinstitut der Österreichischen Akademie der Wissenschaftensowie in einem Internet-Forum für Instrumentenbauer vorgestellt.

[0013] Bei Streichinstrumenten werden die Saiten mittels eines Bogens in Schwingung versetzt.Der zu Grunde liegende Effekt wird „stick-slip“ genannt. Die Schwingungen der Saiten, einge¬spannt in das Instrument, treten mit diesem in Wechselwirkung und es ergibt sich eine für dasInstrument typische Klangcharakteristik.

[0014] Zur elektrischen Verstärkung der Lautstärke eines Streichinstruments sind verschiedeneArten der Umwandlung der mechanischen Schwingung in ein elektrisch verstärkbares Signalmöglich. Eine dieser Möglichkeit ist die Aufnahme des Schalls mittels Mikrophon, was allerdingskeine isolierte Aufnahme des Streichinstruments insbesondere in unmittelbarer Nähe zu ande¬ren Klangquellen ermöglicht.

[0015] Eine weitere Möglichkeit ist die Anbringung von Piezo-Tonabnehmern am Instrument,welche dessen Schwingung direkt in ein elektrisches Signal wandeln. Die Klangqualität istdurch das schwingende Piezo-Element bestimmt und wird nicht von allen Musikern oder derenAuditorium geschätzt.

[0016] Eine Möglichkeit, ähnlich wie bei E-Gitarren, die Saitenschwingung direkt durch elektro¬magnetische Tonabnehmer aufzunehmen, setzt die Verwendung ferromagnetischer Saitenvoraus. Das unter „Rebo“ bekannte System [Patent DE 202004018423U1] findet hier Verwen¬dung. Hervorzuheben ist, dass die Anordnung des Tonabnehmersystems durch Variation desAbstands zu den nicht in einer Ebene liegenden Saiten einstellbar ist. Als nachteilig kann derUmstand angesehen werden, dass die Verwendung von Saiten mit rein ferromagnetischenEigenschaften eher gering ist, das „Rebo“- System daher längst nicht für alle Streichinstrumentein Frage kommt. Weiters sind zu Montage des Systems „Rebo“ stirnseitige Bohrungen im Griff¬brett des Instruments notwendig; ein Umstand, mit dem wohl nicht alle Besitzer von Streichin¬strumenten einverstanden sind. In Frage gestellt kann auch der Einfluss des stick-slip-Effektswerden, zumal das Bestreichen der Saiten mit dem Bogen in unmittelbarer Nähe zum Tonab¬nehmersystem erfolgt.

[0017] Die gegenwärtige Erfindung betrifft einen mechanisch-elektromagnetischen Körper¬schallwandler 10, mit dem die Korpusschwingungen eines Saiteninstruments - und nicht jeneder Saiten - in elektrische Signale gewandelt werden. Der Einbau des Körperschallwandlers 10in eine Violine ist in Fig. 2 beispielhaft dargestellt, wobei ein Abschnitt des Korpus 2 der Violine,der Steg 3, das Griffbrett 4, die Saiten 5 und die Decke 6 des Korpus 2 dargestellt sind. DasSystem besteht aus dem elektromagnetischen Sensor 12 nach dem oben beschriebenen „Flat-pup“-Prinzip (Fig. 1) mit einem Permanentmagneten 12.2 und einer ferromagnetischen Spangeals Schwingungsüberträger 11. Das Gehäuse des Sensors weist Klemmbacken 13 auf, die imselben Winkel zueinander stehen wie die Außenkanten des Griffbretts 4 des Streichinstruments.Die Montage des Sensors 12 erfolgt unter dem Griffbrett 4, was durch die geringe Bauhöhe desSensors 12 ermöglicht wird. Die Verbindung zwischen Griffbrett 4 und Sensor 12 mittels derKlemmbacken 13 ist reibschlüssig und erfordert keinen zerspanenden Eingriff am Instrument.

[0018] Die Schenkel 11.1 des als Spange ausgebildeten Schwingungsübertragers 11 werden indie F-Löcher 15 des Instruments geklemmt. Zum besseren Schutz der Oberfläche des Instru¬ments sind die Schenkelenden mit gummiartigen Schutzkappen 11.2 überzogen. Sensorseitig wird die ferromagnetische Spange 11 von dem im Sensor befindlichen Permanentmagneten12.2 angezogen und gehalten.

[0019] Wird das Instrument durch das Bestreichen der Saiten 5 in Schwingung versetzt, soüberträgt sich diese auf die Spange 11. Deren Vibration im Magnetfeld des Permanentmagne¬ten 12.2 bewirkt die Induktion eines elektrischen Signals in den Spulen 12.1. So wie oben be¬schrieben addieren sich die Teilströme der gegengleich gewickelten Spulen 12.1, wohingegenstörende Einstreuungen entsprechend dem Humbucker-Prinzip ausgelöscht werden. EineWeiterverarbeitung der elektrischen Signale durch Verstärkung und mittels Effektgeräten, ähn¬lich wie bei E-Gitarren, ist dadurch möglich.

[0020] Es ist die Funktionsweise der Erfindung an einer stilisierten Violine dargestellt, dasSystem kann jedoch genauso für andere Streichinstrumente angewendet werden, wenn derAbstand der Klemmbacken 13 des Sensors 12 und die Schenkellänge der Spange 11 auf dasjeweilige Instrument angepasst werden. Abschließend wird festgehalten, dass die Erfindungerfolgreich versuchsweise realisiert wurde.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Mechanisch-elektromagnetischer Körperschallwandler (10), mit einem elektromagneti¬schen Sensor (12) und einem ferromagnetischen Schwingungsüberträger (11), dadurchgekennzeichnet, dass der Schwingungsüberträger (11) einerseits durch Federkraft am In¬strument befestigbar ist und andererseits durch einen im Sensor eingebauten Magneten (12.2) angezogen und gehalten wird.
2. 2. Mechanisch-elektromagnetischer Körperschallwandler nach Anspruch 1, dadurch ge¬kennzeichnet, dass der elektromagnetische Sensor (12) ein ferromagnetisches Träger¬blech (1.1) aufweist, entlang dessen Mittelachse ein oder mehrere Permanentmagnete(1.2, 12.2) befestigt sind und daran anschließend beiderseits zwei gegengleich gewickelte,in elektrischer Serie miteinander verbundene Spulen (1.4, 12.1) mit derselben Windungs¬anzahl um das Trägerblech (1.1) gewickelt sind.
3. 3. Mechanisch-elektromagnetischer Körperschallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass dessen Sensor (12) in ein Gehäuse mit Klemmbacken (13) einge¬bettet ist und diese im gleichen Winkel zueinander stehen wie jenem, den die Außenkantendes Griffbretts eines Streichinstrumentes zueinander bilden.
4. 4. Mechanisch-elektromagnetischer Körperschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, dass dessen Schwingungsüberträger (11) gekrümmte Schenk¬elenden zum Klemmen in die F-Löcher (5) einer Instrumentenkorpusdecke (6) aufweisenund diese Schenkelenden zum Schutz des Instruments über gummiartige Schutzkappen (11.2) verfügen. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen