Elektrisches Piano. Elektrische Musikinstrumente, die als Ersatz bereits bestehender mechanisch arbei tender Musikinstrumente dienen, sollen einen Schall erzeugen, der bei dem gleichen An schlag der Taste dem vom bekannten mecha nisch arbeitenden Instrument erzeugten Schall genau entspricht. So sollen bei elektri schen Pianos nicht nur die Stärke des An- s:chla-#s:
einer Taste, sondern auch die Aus- klingzeit im Schall hörbar sein, und der Ver lauf der Lautstärke beim Ausklingen soll bei jedem Ton vollkommen naturgetreu erfolgen, d. h. die Auskliugzeit und der Aus- klingverlauf sollen gleich sein wie bei einer durch ein Hämmerchen angeschlagenen Saite.
Es wurde gefunden, dass eine Anzahl Bleich gestimmter, mechanisch durch Anschläge in Schwingung versetzter Saiten mit einem Intensitätsverlauf ausklingen, der, je nach der Stärke,des Ausch@lag und der Dicke und Zusammensetzung der Saite, gemäss einer aus mehreren e-Funktionen bestehenden Kurve verläuft.
Der charakteristische Klang eines Musikinstrumentes ist, ausser von dem Vor- handensein von Harmonischen, auch von diesem Ausklingverlauf in. hohem Masse ab hängig.
Es ist bereits bekannt, dass mit Hilfe einer gemäss einer e-Funktion abnehmenden elektrischen Spannung annähernd der Ver lauf der Lautstärke beim Ausklingen einer Saite erhalten werden kann. Dieser Span nungsverlauf wird dadurch erhalten, dass man einen Kondensator sich über einen oder mehrere Ohms-che Widerstände entladen lässt, wobei dann die Spannung an diesem Kondensator die Stärke und den Verlauf des Tones bestimmt.
Mit den bekannten Schaltungen auf diesem Gebiete, die in elektrischen Musik instrumenten, insbesondere in elektrischen Pianos, Anwendung gefunden haben, wird ein Verlauf der die Lautstärke bestimmenden Spannung gemäss einer einzigen e-Funktion erhalten.
Dies wird durch Anwendung einer Schaltung erreicht, bei der die Ladung des Kondensators je nach der Stärke des Tasten anschlags während einer kürzeren oder längeren Zeit Gelegenheit zum Abfliessen erhält, und- die restierende Ladung einem Stromkreis übertragen wird, der aus einem von einem Ohnaschen Widerstand überbrück ten Kondensator besteht.
Dieser Kon..densa-tor entlädt sich dann über den Ohrmschen Wider stand, wodurch die Spannung am. Konden sator gemäss einer e-Funktion abnimmt.
Obwohl mit der obenerwähnten .Schal tung eine Annäherung des Ausklingens eines von einer angeschlagenen Taste erzeugten Tones .erhalten wird, wurde ge funden, dass, insbesondere für die niedrigeren Frequenzen, die also im mechanischen Piano durch den Ans.ehla@g von längeren und dik- keren Saiten erzeugt werden, der auf diese Weise elektrisch erzeugte und ausklingende Ton keine naturgetreue Wiedergabe der angeschlagenen Saite ist.
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Piano mit Tasten zum Anschlagen der ver schiedenen b1usiktöne, bei :dem die Töne durch elektrische Schwingungsgeneratoren erzeugt werden und die Amplitude eines angeschlagenen Tones durch die Spannung an einem Kondensator gesteuert wird. Gemäss der Erfindung sind parallel zu diesen Kon densator derartige Impedanzen geschaltet, da.ss die Spannung am Kondensator gemäss der Summe von mindestens zwei e-Funk- tionen abnimmt.
Der Verlauf der e-Funktionen kann nun derart gewählt werden, dass eine längere Ausklingzeit erhalten wird und somit auch im Bereich der mittleren und niedrigeren Töne des Pianos -.eine gute Annäherung des mechanischen Musikinstrumentes erhalten wird.
Parallel zum Kondensator, dessen Span nung die Amplitude steuert, kann eine Reihenschaltung eines Ohmschen Wider standes und eines zuvor vollkommen ent ladenen und von einem Ohmsehen Wider stand überbrückten Kondensator geschaltet sein.
Mit dieser Scihaltung wird erreicht, da.ss der entladene, vom Ohmschen Widerstand überbrückte Kondensator zunächst als ein Kurzschluss für den diesen Kondensator überbrückenden Widerstand funktioniert, so d.ass die anfängliche Entladung des. die Am plitude steuernden Kondensators über einen kleineren Widerstand erfolgt als die weitere Entladung, wenn der vom Widerstand über brückte Kondensator aufgeladen ist und als Isolator funktioniert.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungrgegen- standes dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Schaltung zum Erreichendes gewünschten Verlaufes der Lautstärke und Fig, 2 den Verlauf der Spannung an dem Kondensator, der den Lautstärkeverlauf eines Tones bestimmt.
In Fig. 1 bezeichnet .S, einen Schalter.. der durch die Taste des Musikinstrumentes bedient wird. Für jede Taste :des ganzen Tastenbrettes ist also ein Soldher Schalter S, vorhanden. Dieser Schalter hat drei Kon takte, nämlich 10, 11 und 12, die beim Niederdrücken .der Taste nacheinander mit dem Arm des Schalters in Berührung ge langen. In der Ruhelage der Taste steht der Arm des Schalters auf dem Kontakt 10 und der Kondensator C, ist nun über diesen Kontakt mit einer Gleichspannungsquelle verbunden.
In der Ruhelage der Taste ist der Kondensator C, also stets geladen. Wird eine der Tasten angeschlagen, so bewegt sich der Arm des betreffenden Schalters-8, vom Kontakt 10 längs des Kontaktes 11 zum Kontakt 12. Die Zeitdauer dieser Bewegung ist von der Kraft, mit der die Taste nieder geschlagen wird, abhängi;-. \Während dieser Zeit passiert der Arm den Kontakt 11 und der Kondensator C, wird über den Wider stand R, teilweise entladen.
Die Grösse der Re.stla-dung ist abhängig von der Zeit, wä.h- ren.d der der Arm den Kontakt 11. berührt und mithin von der Kraft des Tastenanschlags. Wenn der Schalter auf dem Kontakt 12 ankommt, wird der Kondensator C, parallel zu C, geschaltet, so dass die Restladung des Kondensators C, jetzt, über die Kondensa toren C, und C. verteilt wird.
Von einer bestimmten Gleichspannung arm Kontakt-10 ausgehend, ist also die endgültilge Ladung nach dem Niederdrücken der Taste am Kondensator C,, lediglich von der Schnellig keit der Bewegung des Armes des Schalters S, und mithin von der Kraft des Anschlags abhängig. Ist die Taste ganz niedergedrückt, so wird der Arm des.
Schalters S, frei vom Kontakt 12, so dass die @am Kondensator C, zurückgebliebene La@dun"g dem 'hinter dem letzteren liegenden Stromkreis nicht mehr übertragen; werden kann, und nur die dem Kondensator C_ erteilte Ladung massgebend für den Spannungsverlauf in diesem Strom kreis ist.
Wird die Taste freigelassen, so bleibt der Arm des Schalters S, ausser Be rührung mit den Kontakten 11 und 12 und gelangt er erst wieder bei vollkommen frei gelassener Taste auf den Kontakt 10. Der Kondensator C, wird wiederum aufgeladen und die Taste kann erneut angeschlagen werden.
Auf der gleichen Welle des Schalters S, befindet sich ein Schalter SZ, dessen Bewe- gungalso .gleichfalls durch .den Tastenan schlag eingeleitet wird. Der Schalter S, ist jedoch derart ausgebildet, dass der Kontakt 16 nur während der Abwärtsbewegung der Taste geschlossen wird, solange der Arm des Schalters S, den Kontakt 12, noch nicht erreicht hat. Bei der weiteren Bewegung dieser Schalter wird der Kontakt 12 wiederum geöffnet.
Auch bei der Rückwärts bewegung der Schalter S, und S2 wird der Kontakt 16 nicht mehr geschlossen. Der Schalter S., bewirkt also während des Nieder drückens der Taste, aber bevor der eigent liche Ton angeschlagen wird, einen Kurz schluss des Kondensators C3, so dass letzterer bei Beginn jedes Tones vollkommen entladen ist.
Wenn die Zeitdauer zwischen zwei hintereinanderfolgenden Anschlägen des- selfen Tones lange genug ist, wird dieser Kondensator zwar über den Widerstand Po vollkommen entladen, aber bei schnell auf- ei.nanderfolgenden Ans,chlä@gen, wie Trillern, würde beim Nichtvorhandensein des Schal ters S. dne Möglichkeit bestehen,
dass der Kondensator C3 bei Beginn jedes Tones nicht vollkommen entladen wäre. Der Verlauf der Spannung im. Stromkreis könnte dadurch anders ,sein, als für den natürlichen Aus- klinigverlauf erforderlich ist.
Die in Fig. 1 dargestellte .Schaltung ist folgendermassen zusammengesetzt: parallel zum Kondensator C_, ist eine Reihenschaltung eines WZderstandee Bz und eines von einem Widerstand R3 überbrückten Kondensators C3 geschaltet. Der Kondensator C3 wurde durch den oberbeschriebenen Schalter S., vor dem Anfang jedes Tones stets vollkommen entladen.
Der weiteren sind parallel zu dem Kondensator C2 noch zwei Reihienschaltunger eines WiderstandIes und eines Kondensators geschaltet, nämlich R6 und C4 bezw. R7 und Cl. Parallel zum ganzen ist weiter noch ein grosser Widerstand R" mit mehreren Anzap- fungen geschaltet, dem Spannungen verschie dener Grösse entnommen und den Torgenera toren,
aus deren Schwingungen der Ton zu- sammengesetzt ist, zugeführt werden. können.
Diese Schaltung arbeitet wie folgt: Die durch den obenbes chriebenen Schalter S, dem Kondensator C, erteilte Ladung beginnt über die versehiedenen parallel zu diesem Konden sator geschalteten Elemente vom Konden sator abzufliessen.
Der Kondensator C3 ist vollkommen entladen und funktioniert also zunächst als ein Kurzschluss für den Wider stand R;,. Der Spannungsverlauf am Kon densator C, wird also während der ersten E.ntladezeit nur durch :den Entla@destrom 'be dingt, dessen Grösse durch den Widerstand R= bestimmt wird. Durch diesen. Entladestrom wird der Kondensator C3 aufgeladen und am Ende dieser Ladeperiode funktioniert der Kondensator C3 als Isolator.
Der Entlade strom des Kondensators C, wird also weiter hin durch die in Reihe geschalteten Wider stände R2 und R3 bestimmt. Die Entladung verläuft jetzt also langsamer als während der ersten Entladeperioide, in, der nur R= mass gerbend für die Stärke des. Entladestroms war.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der Spannung am Widerstand R8; diese tSpannungskurve wurde mit einer Schaltung nach Fig,. 1 erha,Iten. Während der Zeit t1, in der der Kondensator C, aufgeladen wird, nimmt die Spannung schnell gemäss der Kurve 13.
zu und erreicht einen Maximumwert. Unmittel bar darauf folgt eine schnelle Entladung, die, wie oben beschrieben wurde, praktisch nur -durch den Widerstand R2 bestimmt wird. Die Spannung 14 nimmt dann gemäss einer e-Funktion während der Zeit t2 ab.
Am Ende der Zeit t2 ist der Kondensator C3 aufgeladen, so dass dann die Entladung weiterhin langsamer verläuft, gemäss der Kurve 15, während einer Zeit tz. Audhdiese Spannung verläuft gemäss: einer -e-Funktion mit einem kleineren Exponent, da die Ent- ladestromstärke kleiner als während der Zeit L ist.
Die Zeit t3 würde theoretisch unend lich lang sein, wobei sich die Kurve 15 asymptotisch der Abszisse nähert. Die Span nung sinkt praktisch bis unter -die Sdhwelle der benutzten Verstärker und Wiedergabe vorrichtung, so dass der Ton nach Verlauf einiger Zeit ausgeklungen ist.
Die Widerstände RE und R; bilden in Vereinigung .mit den Kondensatoren C., und C; einen sogenannten Klickfilter. Die Span nungsstösse, die im Stromkreis durch die Ein- und Ausschaltung des Armes des Schalters- S, am Kontakt 12 entstehen kön nen, können infolge des Vorhandenseins des Filters nicht bis zum Widerstand R$ durch dringen. Diese Spannunwstösse werden also bei der Schallwiedergabe nicht hörbar ge macht.