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Fotoelektrische Orgel Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische
Orgel, bei der zur Erzeugung der verschiedenen Töne zwischen einer Lichtquelle und
fotoempfindlichen Zellen eine Scheibe mit jeweils einer bestimmten Frequenz entsprechenden
Spuren in Form von sehr feinen Spalten umläuft und vor oder hinter jeder Scheibe
eine oder mehrere Masken mit jeweils einer Spaltspur der Scheibe entsprechenden
feinen Spalten angeordnet sind.
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Im Prinzip arbeitet eine fotoelektrische Orgel bekanntlich wie folgt:
Ein Lichtbündel, dessen Strahlen durch eine einfache Vorrichtung parallel gerichtet
sind, fällt auf eine fotoelektrische Zelle. In den Weg des Lichtbündels wird eine
umlaufende, abwechselnd durchsichtige und undurchsichtige Scheibe eingesetzt. Das
auf die ihren Widerstand entsprechend der Helligkeit ändernde Zelle auffallende
Licht wird derart in einen Wechselstrom verwandelt. Die Frequenz dieses Stromes
ist einerseits durch die Anzahl der undurchsichtigen und durchsichtigen Punkte beim
Umlauf der Scheibe und andererseits durch deren Drehzahl bestimmt.
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Die Töne des Instrumentes erhält man, indem man die Form der Punkte
ändert und sie vor einem festen Analysatorspalt vorbeilaufen läßt oder indem man
einem festen Spalt eine bestimmte komplexe Form gibt, wobei die umlaufende Scheibe
dann nur einfache Spalte enthält.
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Man muß dabei also ebenso viele Punktformen oder unterschiedliche
feste Spalte verwenden, wie man Töne erhalten will. Dies führt zu notwendigerweise
mit hohen Kosten verbundenen Ausführungsformen. Das einmal mit seinen Scheiben versehene
fertige Instrument kann nach der Auslieferung nicht mehr in bequemer Weise entsprechend
dem besonderen Geschmack oder dem Aufstellungort verbessert und harmonisiert werden.
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Es ist auch bekannt, die Steuerung der Anschwing-und Ausschwingvorgänge
von fotoelektrischen Orgeln dadurch vorzunehmen, daß in der Regel eine in den Lichtstrahl
zwischen Tonlampe und Zelle zusätzlich tretende, von Tasten gesteuerte Blende benutzt
wird. Daraus ergibt sich, daß die Frequenz einer Note dadurch erhalten werden kann,
daß man pro Sekunde eine bestimmte Anzahl von Spalten einen Lichtstrahl von einer
Lampe zu einer Fotozelle kreuzen läßt.
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Die bekannten fotoelektrischen Orgeln verwenden die Eigenschaften
der verschiedenen zur Anwendung kommenden fotoelektrischen Zellen nur zur Erlangung
der Frequenzen von einem modulierten Lichtstrahlenbündel. Die Ausstrahlung verschiedener
Töne von der Orgel erfolgt durch elektrische Kontakte, die durch Klaviertasten und
Pedale betätigt werden. Diese Kontakte schließen die Versorgungskreise von ebensovielen
Elektromagneten, wie die Orgel Töne aufweist, und diese Elektromagneten richten
Klappen auf, die dem modulierten Licht den Weg freigeben.
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Diese Anordnung, die eine große Anzahl von Elektromagneten mit ihrer
Versorgung mit Gleichstrom erfordert, weist den Nachteil auf, daß sie eine besondere
Entstörungseinrichtung pro Ton erfordert. Beim Schließen der elektrischen Kontakte
entstehen nämlich Funken, die unschöne, im Lautsprecher hörbare Knallgeräusche hervorrufen.
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Darüber hinaus hat die abrupte Wirkung der Elektromagneten auf die
Lichtklappen eine plötzliche Aussendung der Töne zur Folge, so daß der ausdrucksvolle
Einsatz alter Pfeifenorgeln nicht wiedergegeben werden kann. Diesen Nachteil will
die Erfindung beseitigen.
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Das erfolgt gemäß dem Grundgedanken der Erfindung dadurch, daß für
jede Note eine die kurzen, beim Zusammenfallen der Spalte in der Scheibe und der
Maske entstehenden Lichtimpulse aufnehmende Modulationszelle und eine den Ton fortleitende
Anschlagzelle
vorgesehen sind. Die Erzielung kurzer asymmetrischer
Spannungsspitzen ermöglicht sehr genau eine harmonische Analyse, die bei der Herstellung
einer Orgel von besonderer Bedeutung ist.
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Die besondere erfindungsgemäße Schaltung vereinigt jeweils zwei fotoelektrische
Zellen, von denen die Erste die Modulation (kurze asymmetrische Spannungsspitzen)
aufnimmt, während die Zweite das Anspracheelement darstellt, welches nicht nur die
Anschlagnebengeräusche zu beseitigen gestattet, sondern auch einen fortschreitenden
Anschlag des Tones ermöglicht, der erst eine exakte Nachahmung einer Pfeifenorgel
auf fotoelektrischem Wege erreichen läßt.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, der Blende eine Form
zu geben, die eine Wirkung zu erzielen gestattet, welche derjenigen einer unmittelbaren
Betätigung einer Klappe bei einer klassischen Pfeifenorgel gleicht.
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Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnungen.
Diese zeigen in F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zur Erzeugung
von Tönen, F i g. 2 eine Ansicht der gleichen Anordnung mit den verschiedenen Modulationskanälen,
F i g. 3 eine Einzelansicht einer durch eine Taste betätigten Blende, F i g. 4 eine
Einzelansicht einer Vorrichtung zur Entblockierung mehrerer Zellen durch Tastendruck,
F i g. 5 eine Einzelansicht einer Vorrichtung zur Entblockierung der Modulationskanäle.
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Die wiedergegebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist eine sich um die Achse 2 drehende Scheibe 1 mit verschiedenen,
zu dieser Achse koaxialen Spuren. Jede einem Ton entsprechende Spur besteht aus
sehr feinen Spalten 3. Parallel zu diesen Spalten und zur Scheibe ist eine feste
Maske 4 vorgesehen, welche ebenfalls feine, jeweils einer Spur auf der Scheibe
1 entsprechende Spalte 5 aufweist.
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Hinter der Scheibe ist eine Lichtquelle 6 angeordnet. Vor ihr
sitzt eine der Anzahl der Spuren auf der Scheibe entsprechende Reihe von fotoempfindlichen
Zellen 7. Jede Mikrozelle wird im Wechsel mit einer Frequenz errregt, die
der Frequenz des Vorbeiganges der einem bestimmten Ton zugeordneten Spalte entspricht.
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Die sehr kurzen, jede Mikrozelle 7 erregenden Lichtimpulse finden
sich als Spannungsspitzen am Ausgang dieser Mikrozellen wieder. Diese sind durch
Leiter 8 und Kondensatoren 9, 10 an einen Sammelleiter 11 angeschlossen,
der selbst an ebenso viele Kanäle 12,12a ... angeschaltet ist, wie Töne erzeugt
werden sollen.
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In jedem Kanal durchlaufen die Signale aufeinanderfolgend eine Spannungsverstärkungsstufe
13, eine Umformungsstufe 14 und eine zweite Spannungsverstärkungsstufe
15 mit regelbarer Verstärkung. Nach der Mischung der Kanäle bei 16 wird das
Endsignal noch bei 17 amplitudengeregelt, bei 18 verstärkt und schließlich
bei 19 abgestrahlt.
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Außer den Modulationsmikrozellen 7 enthält die Vorrichtung Mikrozellen
20, die als Anschlagzellen bezeichnet werden sollen. Jede dieser Zellen ist einerseits
an einen Leiter 8 und andererseits an Masse gelegt. Alle Zellen
20 werden durch die Lichtquellen 21 dauernd erregt, welche getrennt durch
eine jeweils von einer Anschlagtaste 23 getragene Blende 22 abgedeckt werden
können.
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Sind die Zellen 20 erregt, dann leiten sie die von den Zellen
7 kommenden Modulationsspannungen an Masse ab, da ihr Widerstand umgekehrt proportional
zu ihrer Belichtung ist. Die Abdeckung des auf eine dieser Zellen fallenden Lichtbündels
durch Anheben einer Blende 22 nach Anschlagen der entsprechenden Taste hat zur Folge,
daß der Widerstand dieser Zelle so weit erhöht wird, daß die am Ausgang der entsprechenden
Modulationszelle anfallende Wechselspannung nicht mehr an Masse abgeleitet wird,
sondern frei zum Sammelleiter 11 gelangen kann.
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Zur Verdeutlichung der Wiedergabe sind in F i g. 2, welche das Schalt-
und Anordnungsschema der eben beschriebenen Anordnung zeigt, die Gleichstromerregerkreise
der verwendeten Fotodioden nicht wiedergegeben.
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Nach F i g. 3 weist das Ende jeder Blende 22 eine solche Form auf,
daß man einen Effekt erzielen kann, der demjenigen entspricht, der sich bei direkter
Betätigung einer Klappe einer klassischen Pfeifenorgel ergibt. Diese Form des Blendendes
erlaubt nämlich eine allmähliche Abdeckung des auf die Anschlagzellen fallenden
Lichtbündels.
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Das Vorhandensein eines Tonabnehmekreises und eines ausgesprochenen
Anschlagkreises pro Ton macht das Instrument besonders interessant in den Tuttiwirkungen
und nähert es in dieser Hinsicht noch mehr einer klassischen Pfeifenorgel an.
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Andererseits können die durch die Tasten betätigten Blenden, die mit
den Tasten aus einem Stück bestehen oder getrennt von ihnen hergestellt sein können,
mehrere Zellen pro Taste entblockieren. Man kann unabhängige Blenden verwenden,
welche durch Spielzüge genannte mechanische Züge in Arbeitsstellung gebracht werden
und bei Betätigung einer Taste die Abdeckung mehrerer in senkrechter Richtung angeordneter
Anschlagzellen erlauben (wirkliche Spielzugabe, Blende 24 [F i g. 4]) oder noch
horizontal auf dem Klavier angeordnet sind (Leihtechnik). Diese Blenden können aus
leichten Elementen, beispielsweise Bakelitkarton bestehen, die gegeneinander über
ein Intervall von einer oder zwei Oktaven oder auch nur einer Quinte versetzt sind.
Man kann auch mehrere unabhängige Frequenzbereiche, beispielsweise für den sechzehner
Boden, achter Boden, vierer Boden, einen Nazard usw. vorsehen.
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Offenbar ist durch die erfindungsgemäße Anordnung unter Verwirklichung
einer ökonomischen Verkabelung die musikalische Leistung des Instrumentes derjenigen
der meisten elektronischen oder fotoelektrischen Orgeln weit überlegen, welche aus
wirtschaftlichen Gründen nur mit einer einzigen Reihe von Schwingungserzeugern oder
einem einzigen Scheibenfrequenzerzeuger versehen sind.
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Der beschriebene Apparat wird durch Fotowiderstände oder Fotodioden
vervollständigt, um die Spielzüge zu verwirklichen, d. h. die Entblockierung (bei
27) der verschiedenen Modulationskanäle 12, 12a . . ., welche die den verschiedenen
Tönen entsprechenden Signale liefern.
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So kann man beispielsweise einen Fotowiderstand 25 verwenden, der
nach dem gleichen Prinzip wie die Anschlagdioden wirkt, und den Gitterableitwiderstand
einer
Verstärkertriode 26 liefert. Der Anschlag eines Spieles kann dann durch Unterbrechung
der Versorgungskreise der die Fotowiderstände beeinflussenden Lampen oder durch
Abdeckung des Lichtbündels mittels einer Blende erfolgen, die durch eine auf dem
Spieltisch des Instrumentes angeordnete mechanische Anordnung betätigt wird.