DE102012108507B3

DE102012108507B3 - Verfahren zum Stimmen eines Saiteninstrumentes und ein Saiteninstrument

Info

Publication number: DE102012108507B3
Application number: DE201210108507
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Novicos De GmbH
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-09-13

Abstract

Verfahren zum Stimmen eines Saiteninstrumentes (1) mit wenigstens einer Saite (2), indem die wenigstens eine Saite (2) auf einen vorgegebenen Ton gestimmt wird, und eine Dehnungsänderung (Δl) der wenigstens einen gestimmten Saite (2) gemessen wird und Messwerte über einen Regelkreis (14) ausgewertet werden und Stellgrößen berechnet werden und die Stellgrößen einer Stelleinrichtung (4) zugeführt werden, die die Dehnungsänderung (Δl) verringert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stimmen eines Saiteninstrumentes mit wenigstens einer Saite sowie ein Saiteninstrument zur Durchführung des Verfahrens.
Saiteninstrumente in Form von Gitarren können durch manuelles Verändern der Saitenspannung von Hand gestimmt werden. Dafür werden beispielsweise am Kopf einer Gitarre angeordnete Wirbel mit der Hand eingestellt und dadurch die Saitenspannung bzw. Dehnung der Saite eingestellt. Die gestimmte Saite wird angeschlagen und das Ergebnis der Stimmung mit einer Stimmgabel oder einem Vergleichston verglichen. Es ist daher ein geübtes Gehör zum Stimmen einer Saite per Hand erforderlich.
Die US 5,095,797 A offenbart eine Vorrichtung zum automatischen Stimmen eines Saiteninstrumentes, wobei eine Seite über einen Hebel gespannt ist und der Hebel direkt am Drehpunkt mittels einer Feder zurückgehalten wird. An dem über die Feder hinaus abstehenden Ende des Hebels wird eine Verformung mittels eines Dehnmessstreifens gemessen und Messwerte einer Regeleinrichtung zugeführt.
Aus der WO 2005/116986 A1 ist ein Saiteninstrument mit einer automatischen Stimmeinrichtung bekannt. Dort werden in einem elektronischen Speicher Töne abgelegt, die den gewünschten Tonhöhen der Saiten des Saiteninstrumentes entsprechen. Jede Saite des Instrumentes ist mit einem Tonabnehmer versehen, der den Ton der angeschlagenen Saite erfasst und elektronisch mit dem zugehörigen abgespeicherten Ton vergleicht. Bei Differenzen erfolgt ein automatisches Nachstimmen der jeweiligen Seite mittels einer elektrischen Stelleinrichtung, die die Spannung der Saite verändert.
In der US 6,278,047 B1 ist ein mikroprozessorgesteuerter Einstellapparat für eine Gitarre offenbart, mit dem die Spannung der Saite gemessen wird und die gemessene Spannung mit einer Sollspannung verglichen wird. Die Sollspannung ist ebenfalls in einem elektronischen Speicher abgelegt. Wenn die Sollspannung von der gemessenen Spannung abweicht, wird die Spannung der Saite nachgeregelt.
Die beiden letztgenannten Verfahren sind unflexibel, weil Solltöne bzw. Sollspannungen zunächst ermittelt werden müssen und dann abgespeichert werden müssen. Ein Nachstimmen ist lediglich auf die im Speicher abgelegten Werte möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein flexibleres Verfahren zum Stimmen eines Saiteninstrumentes sowie ein Saiteninstrument zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird in ihrem ersten Aspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei wird die wenigstens eine Saite des Saiteninstrumentes zunächst auf einen vorbestimmten Ton gestimmt. Der vorbestimmte Ton entspricht dem gewünschten Ton der wenigstens einen Saite. Er kann von Auftritt zu Auftritt des Künstlers variieren oder einer Musikrichtung angepasst werden.
Die Dehnung der wenigstens einen gestimmten Saite wird erfasst. Die Dehnung ist die Bezugsgröße, anhand der sich die Dehnungsänderungen bestimmen. Die Dehnung kann von Auftritt zu Auftritt usw. variabel sein. Erfindungsgemäß werden lediglich Dehnungsänderungen gemessen und die Messwerte über einen Regelkreis ausgewertet und das berechnete Ergebnis in Form von Stellgrößen einer Stelleinrichtung zugeführt, die die Dehnungsänderung verringert, vorzugsweise minimiert, besonders bevorzugt vollständig rückgängig macht.
Vorteilhafterweise kann so einfach eine einmal gestimmte Saite in der Stimmung gehalten werden, und dennoch ermöglicht das Verfahren ein sehr einfaches und neues Stimmen der Saite und ein Erhalten der neuen Stimmung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Dehnungsänderungen mittels einer Membranrosette erfasst und die erfassten Messwerte einem Regelkreis zugeführt. Der Regelkreis kann eine Elektronik umfassen, die aus den Messwerten Stellwerte berechnet und die Stellwerte der Stelleinrichtung zuführt. Elektronische Regelkreise sind klein und kostengünstig.
Vorzugsweise wirkt die Stelleinrichtung auf eine Spindel, die günstigerweise mit einem Innengewinde eines mit der Membranrosette fest verbundenen Zylinders zusammenwirkt.
Besonders bevorzugt wirken die Dehnungsänderungen über einen Hebelmechanismus auf eine Messplatte, an deren Zylinderinnenseite die Membranrosette angeordnet ist, wobei die Verformung von der Membranrosette gemessen wird. Membranrosetten sind im Handel erhältlich, und ihre Messgenauigkeit ist hoch.
In ihrem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Saiteninstrument mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erfüllt.
Erfindungsgemäß ist die wenigstens eine Saite mit einer Dehnungsänderungsmesseinrichtung verbunden, mit der eine Dehnungsänderung der Saite messbar ist. Mittels einer Stelleinrichtung ist eine die Dehnung der wenigstens einen Saite ändernde Stellkraft ausübbar. Die Dehnungsänderungsmesseinrichtung und die Stelleinrichtung sind von einem vorzugsweise elektronischen Regelkreis umfasst.
Nach der Erfindung weist die Dehnungsänderungsmesseinrichtung eine biegsame Messplatte auf, an deren Außenseite eine durch die Dehnung der Saite erzeugte Kraft angreift und an deren Innenseite eine Membranrosette angeordnet ist. An der Außenseite der Messplatte ist vorzugsweise ein Befestigungsmittel für einen mit vorzugsweise einem Ende genau einer Saite verbundenen Hebel vorgesehen.
Günstigerweise ist die Messplatte an einer offenen Zylinderseite vorgesehen. Der Zylinder ist durch ein Innengewinde als Spindelmutterteil ausgebildet. Es wirkt mit einem Spindelvaterteil zusammen, wobei der Stellantrieb das Spindelvaterteil antreibt. Der Zylinder ist zum einen zur festen Aufnahme der Messplatte bestimmt, zum anderen weist der Zylinder vorzugsweise das Innengewinde des Spindelmutterteils auf, das mit der Spindel zusammenwirkt. Durch Drehen der Spindel wird eine Positionsveränderung des Zylinders vorzugsweise parallel zu einer Längsrichtung der Saite möglich, um durch einen geeigneten Hebelmechanismus die Dehnungsänderung der wenigstens einen Saite zu verringern. Dehnungsänderungsmesseinrichtung und Stelleinrichtung sind vorzugsweise in einem Bauteil integriert.
Vorzugsweise ist die Messplatte an ihrem umlaufenden Rand zylinderseitig mit einem die offene Zylinderseite zylinderinnenseitig umlaufenden Auflagestreifen fest verbunden. In dieser einfach zu fertigenden Ausführungsform der Erfindung kann die Messplatte beispielsweise auf die Auflagestreifen aufgeklebt sein.
Der Hebelmechanismus weist vorzugsweise einen fest mit dem Körper bzw. Hals des Saiteninstrumentes verbundenen Drehpunkt auf. Der Hebelmechanismus umfasst vorzugsweise einen kurzen Hebelarm, der mit einem Befestigungsmittel der Messplatte in Wirkverbindung steht und einen langen Hebelarm, der mit einem Ende genau einer Saite verbunden ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in fünf Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
1 einen schematischen Aufbau eines Teils des erfindungsgemäßen Saiteninstrumentes,
2 eine Außenansicht einer Messplatte,
3 eine Innenansicht der Messplatte in 2,
4 einen Zylinder einer Dehnungsänderungsmess-/Stelleinrichtung mit abgenommener Messplatte gemäß 2
5 eine Spindel der Stelleinrichtung in 4.
Der in 1 dargestellte prinzipielle Aufbau eines Saiteninstrumentes 1 mit genau einer Saite 2 und einer Dehnungsänderungsmess-/Stelleinrichtung 3, 4 ist grundsätzlich auf beliebige Saiteninstrumente, insbesondere auf Saiteninstrumente mit mehreren Saiten, insbesondere Gitarren, erweiterbar. Die Dehnungsänderungsmess-/Stelleinrichtung 3, 4 umfasst eine Dehnungsänderungsmesseinrichtung 3 und eine Stelleinrichtung 4, die hier als ein integriertes Bauteil ausgebildet sind.
Die Dehnungsänderungsmesseinrichtung 3 misst Dehnungsänderungen Δl der bereits gespannten Saite 2. Die gespannte Saite 2 ist auf einen vorbestimmten und gewünschten Ton gestimmt. Die in dem Saiteninstrument 1 gespannte Saite 2 hat ausgehend von ihrer natürlichen Länge l₀ bereits eine Dehnung erfahren, um in den durch den gewünschten Ton bestimmten, gespannten Zustand zu gelangen. Im gespannten Zustand hat die Saite 2 eine Länge I. Die relative Dehnungsänderung Δl/l der Saite ist der Spannungsänderung der Saite proportional. Proportionalitätsfaktor ist das Elastizitätsmodule der Saite.
Gedehnt wird die Saite 2 erfindungsgemäß mittels eines Hebels 6. Die Saite 2 verläuft üblicherweise, ausgehend vom Kopf 7 des Saiteninstrumentes 1, wo sie mit Hilfe von (nicht dargestellten) Wirbeln gespannt werden kann und an denen sie mit ihrem dem Hebel 6 abgewandten Ende befestigt ist, entlang eines Halses 8 zum Korpus 9. Die den Ton der Saite 2 bestimmende effektive Länge der gespannten Saite 2 entlang des Halses 8 bestimmt sich durch den Abstand zwischen dem zwischen Kopf 7 und Hals 8 angeordneten Sattel 11 und dem zwischen Hals 8 und Korpus 9 angeordneten Steg 12. Die Saite 2 ist über den Sattel 11 und den Steg 12 gespannt, auf denen sie aufliegt. Das dem Hebel 6 zugewandte Ende der Saite 2 ist mit dem Hebel 6 positionsfest verbunden. Die Saite 2 ist mit Hilfe des Hebels 6 dehnbar bzw. spannbar.
Der Hebel 6 ist in einem mit dem Hals 8, dem Kopf 7 und Körper 9 auch unter Belastung positionsfest in Verbindung stehenden Drehpunkt 13 gelagert. Ein längerer Hebelarm 6a ist mit dem Hebel 6 zugewandten Ende der Saite 2 verbunden, ein kürzerer Hebelarm 6b ist mit der Dehnungsänderungsmesseinrichtung 3 verbunden.
Die Dehnungsänderungsmesseinrichtung 3 und die Stelleinrichtung 4 sind über einen elektronischen Regelkreis 14 gekoppelt.
Die beschriebene Konstruktion mit Hebel 6 und Dehnungsänderungsmess-/Stelleinrichtung 3, 4 ist grundsätzlich auf jede einzelne Saite 2 eines mehrsaitigen Saiteninstrumentes übertragbar. Bei einem Saiteninstrument 1 mit mehreren Saiten ist jeder einzelnen Saite 2 ein Hebel 6 mit einer dem Hebel 6 zugeordneten kombinierten Dehnungsänderungsmess-/Stelleinrichtung 3, 4 vorgesehen.
2 zeigt ein Befestigungsmittel 21 für den kürzeren Hebelarm 6b an einer Messplatte 22. Die Messplatte 22 ist elastisch ausgebildet, so dass auf die Messplatte 22 über ein Befestigungsmittel 21 wirkende Kräfte zu einer zumindest geringen Verformung der Messplatte 22 führen. Das Befestigungsmittel 21 ist als von einer Außenseite der Messplatte 22 abstehender, ein Querloch 24 aufweisender Stutzen ausgeformt.
3 zeigt die in 2 abgewandte Innenseite der Messplatte 22. Die Innenseite der Messplatte 22 in 3 ist mit ihrem umlaufenden Rand auf eine einen Zylinder 40 gemäß 4 zylinderinnenseitig umlaufende Auflagefläche 41 geklebt.
Die Innenseite der Messplatte 22 in 3 weist eine nicht im Detail dargestellte auf ihr aufgebrachte Membranrosette 23 auf. Membranrosetten 23 sind im Handel erhältlich. Membranrosetten 23 sind Dehnungsänderungsmesseinrichtungen, die beispielsweise ein Spulenpaar aufweisen und über Veränderung der relativen Anordnung der Spulenpaare einen veränderten Widerstand erzeugen, der elektronisch messbar ist und ausgewertet werden kann. Daraus kann auf eine Verformung, Verbiegung o. Ä. der Membranrosette 23 bzw. der Messplatte 22 geschlossen werden.
Membranrosetten 23 sind beispielsweise mit Durchmessern von 6,5 mm und 10 mm erhältlich, sie können Nennwiderstände von 350 Ohm oder 1.000 Ohm aufweisen, dieses sind jedoch nur beispielhafte Werte zur Ausbildung von Membranrosetten 23.
4 zeigt den Zylinder 40 zur Aufnahme und Mitausbildung der Dehnungsänderungsmesseinrichtung 3 und der Stelleinrichtung 4. Die auf die Innenseite der Messplatte 22 aufgebrachte Membranrosette 23 ist mittels Kabeln, die auf einer radialen Kabelführung 42 aus dem Zylinder 40 herausgeführt sind, an den elektronischen Regelkreis 14 angeschlossen. Dort werden die über die Membranrosette 23 gemessenen Messwerte ausgewertet.
Die Messplatte 22 deckt eine der Öffnungen des Zylinders 40 zu. Auf der der Messplatte 22 abgewandten Zylinderöffnung, die in 4 durch den Zylinder 40 verdeckt dargestellt ist, ist von außen in den Zylinder 40 eine Spindel 50 gemäß 5 eingeführt, die mit einem nicht dargestellten Innengewinde des Zylinders 40 zusammenwirkt. Durch Drehen der Spindel 50 ist der Zylinder 40 mit Messplatte 22 parallel zum Hals und parallel zur Längsrichtung L der gespannten Saite 2 verschiebbar, so dass über den mit der Messplatte 22 und der Saite 2 verbundenen Hebel 6 eine veränderbare, einstellbare Kraft auf das dem Hebel zugewandte Ende der eingespannten Saite 2 ausübbar ist. Dadurch sind Spannung bzw. Dehnungsänderung der Saite 2 einstellbar, und insbesondere sind erfindungsgemäß Dehnungsänderungen der Saite 2 über den Hebel 6 und die Messplatte 22 durch die Membranrosette 23 messbar, und die Dehnungsänderungen können mittels der Stelleinrichtung 4 durch Drehen der Spindel 50 rückgängig gemacht werden
Bezugszeichenliste

1: Saiteninstrument
2: Saite
3: Dehnungsänderungsmesseinrichtung
4: Stelleinrichtung
6: Hebel
6a: längerer Hebelarm
6b: kürzerer Hebelarm
7: Kopf (des Saiteninstrumentes)
8: Hals (des Saiteninstrumentes)
9: Korpus (des Saiteninstrumentes)
11: Sattel
12: Steg
13: Drehpunkt
14: Regelkreis
21: Befestigungsmittel
22: Messplatte
23: Membranrosette
24: Querloch
40: Zylinder
41: Auflagefläche
42: Kabelführung
50: Spindel
Δl: Dehnungsänderung
Δl/l: relative Dehnungsänderung
l: Länge der Saite im gespannten Zustand
l₀: natürliche Länge der Saite
L: Längsrichtung

Claims

Verfahren zum Stimmen eines Saiteninstrumentes (1) mit wenigstens einer Saite (2), indem die wenigstens eine Saite (2) auf einen vorgegebenen Ton gestimmt wird, und eine Dehnungsänderung (Δl) der wenigstens einen gestimmten Saite (2) gemessen wird, Messwerte über einen Regelkreis (14) ausgewertet werden und Stellwerte berechnet werden und die Stellwerte einer Stelleinrichtung (4) zugeführt werden, die die Dehnungsänderung (Δl) verringert, wobei die Dehnungsänderung (Δl) mittels einer Membranrosette (23) erfasst wird und Messwerte dem Regelkreis (14) zugeführt werden, wobei aus den Messwerten die Stellwerte berechnet werden und die Stellwerte der Stelleinrichtung (4) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsänderung (Δl) minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) auf eine Spindel (50) wirkt, die mit einem mit der Membranrosette (23) fest verbundenen Zylinder (40) zusammenwirkt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsänderung (Δl) über einen Hebelmechanismus auf eine Messplatte (22) wirkt, deren Verformung von der Membranrosette (23) gemessen wird.
Saiteninstrument zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit wenigstens einer Saite (2), die mit einer Dehnungsänderungsmesseinrichtung (3) verbunden ist, mit der die Dehnungsänderung (Δl) der Saite (2) messbar ist, einer Stelleinrichtung (4), mit der eine die Dehnung ändernde Stellkraft auf die Saite (2) ausübbar ist, und dem die Dehnungsänderungsmesseinrichtung (3) und die Stelleinrichtung (4) umfassenden Regelkreis (14), mit dem die Dehnungsänderung (Δl) verringernde Stellwerte berechenbar sind, wobei die Dehnungsänderungsmesseinrichtung (3) eine biegsame Messplatte (22) aufweist, an deren einer Seite eine durch die Dehnungsänderung (Δl) erzeugte Kraft angreift und an deren anderer Seite die Membranrosette (23) angeschlossen ist.
Saiteninstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messplatte (22) an einer offenen Zylinderseite eines Spindelmutterteils angeordnet ist und mit einem Spindelvaterteil zusammenwirkt und der Stellantrieb das Spindelvaterteil antreibt.
Saiteninstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messplatte (22) an ihrem umlaufenden Rand zylinderseitig mit einer die offene Zylinderseite zylinderinnenseitig umlaufenden Auflagefläche (41) fest verbunden ist.
Saiteninstrument nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Saite (2) über einen Hebel (6) mit der Zylinderaußenseite der Messplatte (22) in Wirkverbindung steht.