DE2523076A1

DE2523076A1 - Abstimmeinrichtung

Info

Publication number: DE2523076A1
Application number: DE19752523076
Authority: DE
Inventors: Noritoshi Oishi; Keiji Shimano; Haruzo Yoshikawa
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1975-12-11
Also published as: CA1031997A; US4019419A; FR2272454A1; JPS50151133A; JPS5634048B2; FR2272454B1; AU8099775A; GB1477254A

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstimmeinrichtung für Musikinstrumente oder Stimmen, um den Tonhöhenunterschied eines abzustimmenden Tons bezüglich des entsprechenden Normal- oder Kammertons (im folgenden wird meist von Normalton gesprochen) anzuzeigen, und um einen hörbaren Ton eines Normaltons zu erzeugen.

Gemäß der Erfindung soll daher eine Abstimmeinrichtung für Musikinstrumente oder Stimmen geschaffen werden, welche eine visuelle strobüskopische Anzeigeeinrichtung aufweis* ., mit welcher sogar ein Anfänger ohne Schwierigkeit genau abstimmen kann. Ferner soll eine Abstimmeinrichtung für Musikinstrumente oder Stimmen geschaffen werden, welche eine Tonhöhen-Schiebeeinrichtung zum Verschieben von Normaltonsignalen aufweist, mit welcher eine Abstimmung auf eine etwas höhere !Frequenz als die Normalfrequenz, d.h. eine für ein Konzert geeignete Ab-

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- 2 Stimmung, durchgeführt werden kann.

Dies ist bei einer Abstimmeinrichtung für Musikinstrumente und Stimmen durch die Merkmale in kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Gemäß der Erfindung ist somit eine Abstimmeinrichtung für Musikinstrumente oder Stimmen mit einer visuellen stroboskopischen Anzeigeeinrichtung geschaffen, welche einen sogenannten Lichtfluß mit einer Geschwindigkeit wiedergibt, welcher dem Unterschied eines abzustimmenden Tons bezüglich des Signals des entsprechenden Normaltons entspricht. Ein Normalton in einer vorbestimmten Oktav ist aus Impulsen eines Hochfrequenzoszillators zusammengesetzt und wird zum Vergleich des abzustimmenden Tons in der stroboskopischen Anzeigeeinrichtung in eine Tonhöhe bzw. einen Ton in einer vorbestimmten, niedrigeren Oktav geteilt. Der abzustimmende Ton wird auch in ein Signal mit einer Tonhöhe in der niedrigeren Oktave geteilt und wird dann an die stroboskopische Anzeigeeinrichtung übertragen.

In der stroboskopischen Anzeigeeinrichtung wird dann das abzustimmende Signal mit dem Normalsignal verglichen, indem eine sogenannte Lichtflußanzeige in einem Verfahren zur Überlappung der beiden Signale gebildet wird. Die Tonhöhe und die Oktav des abzustimmenden Tons sind vorher an der Einrichtung mittels eines Schalters mit einer manuellen Wahlmöglichkeit eingestellt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Blockschaltbild einiger Teilschaltungen einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 1a eine Darstellung des Spektrums eines Flötentons;

Fig. 1b eine Kurve, in welcher der Frequenzgang eines Filters für abzustimmende Töne dargestellt ist;

- 3 5098507031g

Fig. 1c eine Darstellung des Spektrums des von dem Eilter durchgelassenen Flötentons;

Fig. 1d und 1e Kurven, welche Besonderheiten einer für die abzustimmenden Töne verwendeten automatischen Verstärkungsregelung wiedergeben;

Fig. 1f eine Wellenformdarstellung, welche Wellen nach der automatischen Verstärkungsregelung des Flötentons zeigt;

Fig. 1g eine Wellenformdarstellung, welche mittels einer Schmitt-Triggerschaltung abgewandelte Rechteckimpulse zeigt, welche den in Fig. 1f entsprechen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Tastenfeldes mit Wähltasten;

Fig. 3 eine Wellenformdarstellung, welche Tonhöhen-Steuerimpulse zeigt, welche mit hochfrequenten Wellen eines Quarzoszillators gemischt sind;

Fig. 4 bis 7 Ablauf diagramme, welche das JJt^--b-Anzeigeprinzip wiedergeben; und

Fig. 8 bis 12 Ablaufdiagramme, welche das elektronische stroboskopie ehe Prinzip zeigen.

In Fig. 1 ist eine Abstimmeinrichtung der Erfindung dargestellt, welche eine einen Normal- bzw. Kammerton erzeugende Schaltung A^v, eine Schaltung B, welche abzustimmende Töne aufnimmt, um sie in elektrische Impulse umzuwandeln, und eine Anzeigeeinrichtung G aufweist, um anzuzeigen, wieweit sich ein Ton von dem Normalton unterscheidet.

Die den Normalton erzeugende Schaltung A weist folgende Einrichtungen auf: einen Hochfrequenzoszillator 11, wie beispielsweise einen Quarzoszillator mit einer Frequenz von 4,3005 MHz, eine Tonhöhen-Schiebeschaltung 12, um einige Impulse zur Ton-

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höhenverschiebung mit Impulsen des Hochfrequenzoszillators zu mischen, einen Normalfrequenzerzeuger 13» um Impulse einer geforderten Tonhöhe in einer höheren Oktav aus den von dem Oszillator erzeugten hochfrequenten Impulsen nachzubilden, einen Olfcaven-Wählschalter 14, um den Normalton in der höheren Oktav auf die entsprechende Tonhöhe in der ausgewählten Oktav zu erniedrigen, eine Oktav-Teilerschaltung 15j um die geforderten Tonhöhenimpulse in der höheren Oktav in Impulse einer Frequenz zu teilen, welche einer Tonhöhe entspricht, die um die geforderten Oktaven niedriger ist als die Tonhöhe in der höheren Oktav, und eine einen hörbaren Ton schaffende Schaltung 16, um das geteilte Normaltonsignal an einem ausgewählten Teilerausgang in einen Ton dieser Tonhöhe umzuwandeln.

Die Tonhöhen-Schiebeschaltung 12 weist einen Oszillator 12a, einen monostabilen Multivibrator 12b und eine Reihe von Invertern 12c auf. Der EG-Oszillator 12a weist einen Widerstand R und einen veränderlichen Widerstand R;.- und einen veränderlichen Widerstand R₂ auf, welche in Reihe zu einem ersten Inverter 12c und parallel zu einer Reihe von Kondensatoren C^ bis C,- geschaltet sind, von welchen jeweils eine Seite mit einer Leitung zwischen dem zweiten und dem dritten Inverter 12_C2 bzw. 12^ verbunden sind; ferner ist ein Drehschalter S vorgesehen, mittels welchem wahlweise der Eingangsanschluß eines ersten Inverters an einen der Kondensatoranschlüsse angeschaltet werden kann oder welcher offen ist.

Die Kondensatoren, welche jeweils die gleiche Kapazität aufweisen und der Schwingfrequenz des RC-Oszillators 12a entsprechen, sind mittels des Wählschalters S schrittweise von 0 bis τί-_Λ, 2(2N^ 5(21$} ^⁴⁰

, ^Hz ums⁰¹¹⁰¹^^· Hierbei wird die Größe N

in den vorstehenden Frequenzausdrücken so eingestellt, daß sie gleich der !Frequenz des Hochfrequenzoszillators 11 ist. Die Ausgangsimpulse mit Hz des monostabilen Multivibrators 12b werden an ein NAND-Glied 11a übertragen, wodurch die Impulse jeweils zwischen die Impulse von dem Hochfrequenzoszillator eingesetzt werden. Infolgedessen wird der Ausgangsimpuls vorzugsweise scharf, wenn die Impulse P,(in Fig. 3) von dem NAND-Glied 11a

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in der Tonhöhe ein wenig höher bzw. mehr verschoben sind.

Der Normalfrequenzerzeuger 13 weist folgende Einrichtungen auf: elf in Reihe geschaltete Flip-Flop-SchäLtungen 13a bis 13k» Wählschalter 21 bis 32 zum Auswählen von 12 Tönen "C" bis "B" in der chromatischen Tonleiter, eine Diodenmatrix 34, bei welcher jeweils eine Spalte mit einem Ausgangsanschluß einer der Flip-Flop-Schaltungen 13b bis 13 j verbunden ist, ein NAND-Glied 33 zum Rücksetzen der Flip-Flop-Schaltungen 13b bis 13k, und eine Schmitt-Triggerschaltung 15» deren Ausgang mit einem Eingang des NAND-Glieds 33 verbunden ist, um an dieses Impulse von der Schmitt-Trigger-Schaltung zu übertragen. Jede Reihe der Diodenmatrix 34 ist mit einem der Wählschalter 21 bis 32 verbunden.

Der Eingangsanschluß der Flip-Flop-Schaltung 13a ist mit dem Ausgang des NAND-Glieds 11a verbunden, während der Ausgangsanschluß der Flip-Flop-Schaltung 13k mit dem anderen Eingangsanschluß des NAND-Glieds 33 und mit der Oktaven-Teilerschaltung 15 verbunden ist. Der gemeinsame Kontaktanschluß jedes der Wählschalter 22 bis 32 ist mit dem normalerweise geschlossenen Kontaktanschluß des benachbarten Wählschalters verbunden. Der Kontaktanschluß des Wählschalters 21 und der Eingangsanschluß der Schmitt-Triggerschaltung 35 sind mit einer Gleichspannungsquelle verbunden.

Da der Aufbau des vorgesehenen Tonhöhen-Normalfrequenzerzeugers 13 bekannt ist, ist seine Arbeitsweise hier im einzelnen nicht näher beschrieben. Wenn der Wählschalter 21 gedrückt bzw. angeschaltet wird, wird der Ton C in einer höheren Oktav, z.B. C6 mit 1046,5Hz zusammengesetzt und von dem Ausgang des Flip-Flops 13k an die Oktaven-Teilerschaltung 15 übertragen.

Der Oktaven-Wählschalter 14 weist einen Satz von sechs Schaltelementen auf. Der normalerweise offene Kontaktanschluß 14a bis I4f jedes Schaltelements ist mit dem Ausgang einer der Flip-Flop-Schaltungen 13k, 15a bis 15e verbunden. Jeder gemeinsame Kontaktanschluß 140b bis 14Of ist mit dem normalerweise geschlossenen Kontaktanschluß einer der benachbarten Schaltelemente

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verbunden, während der gemeinsame Kontaktanschluß 140a mit der einen hörbaren Ton erzeugenden Schaltung 16 verbunden ist. Die Oktaven-Teilerschaltung 15 weist fünf in Reihe geschaltete Teilerstufen 15a bis 15e auf, wobei der Eingangsanschluß der Teilerschaltung 15 mit dem Ausgang des Normalfrequenzerzeugers 13 verbunden ist. Folglich wird dessen Ausgang z.B. der Ton 06 schrittweise auf die entsprechende Tonhöhe in der nächst niedrigeren Oktav geteilt, beispielsweise in C5 mit 523,25 Hz am Ausgang der Teilerstufen 15a in 04 mit 261,63Hz an der Teilerstufe 15b in C3 mit 130,31Hz an der Teilerstufe 15c in C2 mit 65,^1Hz an der Te'ilerstufe 15d und in 01 mit 32,7Hz an der Teilerstufe I5e.

Wenn das Schaltelement 40 angeschaltet ist, wie in Fig. 1 dargestellt, dann wird ein Signal mit der Tonhöhe des Tons 04 an die einen hörbaren Ton erzeugende Schaltung 16 übertragen, so daß der Ton 04 (261,63Hz) von dem Lautsprecher 16a der Schaltung 16 abgegeben wird.

Die Oktaven-Wählschalter 4a bis 4f und die Tonhöhen-Wählschalter 21 bis 32 sind vorzugsweise in Form einer Matrix angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt ist, und zwar sind die Tonhöhen-Wählschalter auf einer quer verlaufenden Linie, d.h. einer Zeile, und die Oktaven-Wählschalter in einer vertikal verlaufenden Linie, d.h. einer Spalte angeordnet, welche dadurch an den jeweiligen Schnittstellen eine Art Partitur darstellen, wobei jede Note sowohl einem Schalter in der quer verlaufenden Linie, d.h. einer Zeile und einem Schalter in der vertikal verlaufenden Linie, d.h. einer Spalte entspricht.

Nunmehr wird die Tonhöhenverschiebung eines Ausgangs des Normalfrequenzerzeugers 13 beschrieben. Die Tonhöhenverschiebung, welche öfters bei Orchesterkonzerten verwendet wird, ist eine etwas höhere Verschiebung. Beispielsweise wird zur Verschiebung der Tonhöhe des Tons A4 eine Tonhöhe von 441 bis 445Hz .gewählt, während der Normalton A4 44QHz hat.

Wenn für den Ton A4 441Hz gewählt werden sollen, dann wird der Wählschalter S zu dem Anschluß S^, umgeschaltet, wie in Fig. 1

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_ rp _

dargestellt ist, so daß die Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibators 12b in Fig.3 P. werden und eine Frequenz von

Hz aufweisen. Diese Impulse sollten so schmal wie möglich

sein. Wenn diese Impulse breiter als Impulse P₂ von dem Hochfrequenzoszillator 11 sind, dann ist es möglich, daß sie die Impulse P₂ überdecken, welche Ausgangsimpulse P, in Fig. 3 an dem NAND-Glied 11a bilden und die Anzahl an hochfrequenten Impulsen vermindern.

Schmalere Impulse P. werden wahrscheinlich so mit hochfrequenten Impulsen P₂ von dem Hochfrequenz-Quarzoszillator 11 gemischt, daß am Ausgang des NAND-Glieds 11a eine Reihe von Impulsen P_x mit einer Frequenz (N + tw) Hz anliegen. Der Grund, warum die Frequenz (N + ψ?^) Hz wird, ist, daß die Impulsform der Impulse P₂ bei einem hohen und bei einem niedrigen Pegel die gleiche Impulsbreite aufweist symmetriert ist, so daß ein Puls P mit der gleichen Wahrscheinlichkeit in hohe oder niedrige Pegel der Impulse Pp fällt, wenn ein Impuls P_x. bei einem hohen Pegel des Impulses Pp eingebracht wird, dann wird in der Impulsreihe P_x ein Impuls hinzugefügt, während kein Impuls hinzugefügt wird, wenn er (d.h. ein Impuls P.) bei niedrigem Pegel eingebracht wird.

Die Frequenz N Hz der Impulse von dem Hochfrequenzoszillator ist so eingestellt, daß die nachgebildete Frequenz 1760 Hz beträgt, wenn der Wählschalter 30 für eine Tonhöhe A angeschaltet wird, wobei dann die Frequenz der Impulse an dem Oktavteilerausgang 15b 440 Hz ist. Diese Frequenzen von 760 Hz und von 440 Hz sind jeweils der Frequenz von N Hz proportional. Wenn infolgedessen die Frequenz N nach N (1 + —zteq) verschoben wird, dann werden auch die 440 Hz des Tones A4 auf 441 Hz verschoben. Dies führt auch zu einer Verschiebung des hörbaren, über den Lautsprecher 16a angegebenen Tons von 440 Hz auf einen Ton mit 441 Hz.

Der Anschluß S₂ des Wählschalters 2 ist für eine Tonhöhenverschiebung des Verhältnisses 242/440 der Anschluß S_x für 443/440, der Anschluß S^ für 444/440 und der Anschluß S₅ für 445/440 vorgesehen. . - 8 -

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Wenn eine etwas niedrigere Tonhöhenverschiebung gefordert wird, wird vorzugsweise ein Ausgangsimpuls an der Tonhöhen-Schiebeschaltung 12 gebildet, dessen Impulsbreite das 1,5-fache der des hochfrequenten Impulses von dem Hochfrequenzoszillator ist. In diesem Pail füllt dann ein Tonhöhen-Sehiebeimpuls mit 5O# Wahrscheinlichkeit den Zwischenraum zwischen einem Paar aneinandergrenzender, hochfrequenter Impulse aus, wodurch die hochfrequenten Impulse zu einer etwas niedrigeren Frequenz hin verschoben werden. Aufgrund dieser Wahrscheinlichkeit hat der Tonhöhen-Schiebeimpuls am Ausgang eine Frequenz von n(2N) „

τρί ^Άζ

Nunmehr wird die Schaltung B zum Umwandeln von Tönen in elektrische Impulse im einzelnen beschrieben. Diese Wandlerschaltung B erzeugt eine Reihe von Impulsen, welche mit Normalfrequenz-Impulsen von erhaltenen, hörbaren Tönen verglichen werden, wie nachstehend noch beschrieben wird.

Die Wandlerschaltung B weist folgende Einrichtungen auf: einen Tondetektor 51, wie beispielsweise ein Mikrophon oder einen Tonabnehmer, um Töne von abzustimmenden Musikinstrumenten oder Stimmen aufzunehmen, einen mit dem Tondetektor 51 verbundenen Verstärker 52, ein Filter 53» welches nur die Grundwellen in dem Tonsignal von dem Verstärker 32 durchläßt, und die harmonischen Oberwellen sowie das Häuschen beseitigt, eine den Sperrbereich oder die Grenzefrequenz verschiebende Einrichtung 54- mit einem Satz nicht dargestellter Schalter, welche mit den Oktav-Wählschaltern 14-a bis I4f zusammenarbeiten, um den Sperrbereich oder die Grenzfrequenz um eine Oktav zu verschieben, welche den abzustimmenden Ton aufweist, einen automatischen Verstärkungsregler (AGC) 55» um den Filterausgang auf einen ^x zu steuern, eine Schmitt-Triggerschaltung 56» zum Formen der Wellenformen des Ausgangs an dem automatischen Verstärkungsregler, Oktaven-Teilerschaltungen 57» um die Ausgangsimpulse der Schmitt-Triggerschaltung 56 zu teilen, und einen mit den vorerwähnten Oktaven-Wählschaltern 4a bis 4f zusammenarbeitende Oktaven-Wählschalteinrichtung 58, um die Teilungszahl der Teilerschaltungen 57 auszuwählen. ^x vorbestimmten Verstärkungspegel

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Im folgenden wird als Beispiel ein Flötenton behandelt. In Fig. 1a ist das Spektrum eines Flötentons dargestellt, wobei die Frequenz f den Grundton, die Frequenz 2f_Q eine harmonische Oberwelle mit der zweifachen Frequenz des Grundtons, die Frequenz 3^₀ das Dreifache des Grundtons usw. darstellen. Dies Spektrum wird in ein Spektrum geändert, bei welchem die höherfrequenten Harmonischen beinahe auf null vermindert sind, wie in Fig. 1c dargestellt ist, nachdem sie das Filter 53 durchlaufen haben, dessen Kennlinie in diesem Fall so eingestellt ist, wie in Fig. 1b dargestellt. In Fig. 1d ist eine Kennlinie des automatischen Verstärkungsreglers 55 dargestellt, wobei der Regelbereich des Mikrophon-Ausgangspegels von etwa 0,1mV bis 3OmV reicht. Infolgedessen wird ein großer Bereich des Mikrophon-Ausgangspegels, d.h. ein großer Bereich des Pegels des abzustimmenden Tons auf einen entsprechenden Pegel für eine Weiterbehandlung in den nachfolgenden Schaltungen kompensiert, wie in Fig. 1e dargestellt ist.

Der Ausgang des automatischen Verstärkungsreglers, dessen Wellenform in Fig. 1f dargestellt ist, wird durch die Schmitt-Triggerschaltung 56 geformt. Der Pegel der Schmitt-Triggerschaltung wird für einen ansteigenden Eingang auf xV eingestellt, während der Pegel für einen abnehmenden Eingang auf yV eingestellt ist, welcher niedriger als der Pegel xV ist, wie in Fig. 1f dargestellt. Der Ausgang der Schmitt-Triggerschaltung wird dann in längliche Impulse umgeformt, wie in Fig. 1g dargestellt. Die Oktaven-Wähleinrichtung 58 weist sechs Wählschalter 58a bis 58f auf, welche jeweils mit einem Wählschalter mit den entsprechenden Bezugsbuchstaben in der vorerwähnten Oktaven-Wähleinrichtung 14 verbunden sind. Jeder normalerweise offene Schaltanschluß 158a bis 158f ist im allgemeinen mit dem Ausgang der Schmitt-Triggerschaltung 56, und jeder der Schaltanschlüsse 58a bis 58e ist mit dem Eingang einer entsprechenden Teilerstufe 57a bis 57e in der Oktaven-Teilerschaltung 57 verbunden. Der Schaltanschluß (58e) des letzten Schalters 58e ist mit der Anzeigeeinrichtung G verbunden, während die normalerweise geschlossenen Schaltanschlüsse 258a bis 258e jeweils mit den Auagangsanschlussen der Teilerstufen 57a bis 57e verbunden sind.

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- ίο -

Wenn der Bereich C4 bis B4- an der Okaven-Wähleinrichtung 58 in Verbindung mit der Oktaven-Wähleinrichtung 14 gewählt wird, dann ist der Schalt ans chluß 158c mit dem Anschluß 58c verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt ist; hierbei ist dann der Schaltanschluß 258c offen, so daß dadurch drei Teilerstufen 57c bis 57e in Reihe zwischen der Schmitt-Triggerschaltung 56 und der Anzeigeeinrichtung G betrieben werden. Infolgedessen ist der Eingang der Anzeigeeinrichtung C in diesem Fall in der Frequenz um drei Oktaven niedriger als die Grundfrequenz des von dem Mikrophon 51 aufgenommenen Tons.

Wenn der Ton etwa der Ton C4 mit 261,6JHz ist, dann wird das Eingangssignal an der Anzeigeeinrichtung C etwa der Ton G1 mit einer Frequenz von 32,7Hz. Wenn der Ton etwa der Ton C6 mit 1046,5Hz ist, dann wird das Eingangssignal ebenfalls der Ton G1 mit 32,7Hz, da die Oktaven-Wähleinrichtung 58 von Hand zu ändern ist, wobei dann der Schalter 58a angeschaltet wird. Auf diese Weise werden dann die von dem Tondetektor 51 aufgenommenen Töne immer in längliche Impulszüge des niedrigsten Frequenzbereichs C1 bis B1 geändert.

Nachstehend wird nunmehr anhand der Fig. 3 bis 11 die Anzeigeeinrichtung G beschrieben. Die Anzeigeeinrichtung C weist eine Kreuz-b- (-JK-b) Anzeigeschaltung 6 auf, um den großen Unterschied der Ausgangssignalfrequenz an der Schaltung B zum Umwandeln von Tönen in elektrische Impulse bezüglich der Frequenz an der den Normalton erzeugenden Schaltung A aufzuzeigen, wobei ein Signal für das Kreuz-Zeichen in dem Fall erregt wird, daß die erstere (die Frequenz der Schaltung B) höher ist als die der letzteren, d.h. der Schaltung A, und wobei ein Signal für das b-Zeichen erregt wird, wenn die erstere (die Frequenz der Schaltung B) niedriger ist. Ferner ist noch eine elektronische Stroboskop-Anzeigeeinrichtung 8 vorgesehen, um einen kleinen Unterschied zwischen der ersteren und der letzteren in einem Lichtlinienweg anzuzeigen, welcher gestoppt wird, wenn die erstere (die Frequenz der Schaltung B) vollständig mit der letzteren (der Frequenz der Schaltung A) übereinstimmt.

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Die Kreuz-b-Anzeigeschaltung 6 weist ein NAND-Glied 64 mit drei Eingangsanschlüssen auf, von welchen ein Eingangsanschluß über einen Inverter 62 mit dem Haupteingangsanschluß der Kreuz-b-Anzeigeschaltung 6 verbunden ist. Ferner sind drei Flip-Flop-Schaltungen 66 bis 68 in Reihe mit dem Ausgangsanschluß des NAND-Glieds 64 geschaltet, wobei diese Schaltungen 66 bis 68 so miteinander verbunden sind, daß ein Takteingangsanschluß des ersten Flip-Flops 66 mit dem Ausgang des NAND-Glieds verbunden ist, und daß die Ausgangsanschlüsse Q. und Qp der Flip-Flops 66 und 67 jeweils mit dem nächsten Flip-Flop-Takteingang verbunden sind. Ein monostabiler Multivibrator 61 ist parallel zu dem Inverter 62 geschaltet und sein Ausgangsanschluß ist jeweils mit den Rücksetzanschlüssen der Flip-Flop-Schaltungen 66 bis 68 verbunden. Zwei Eingangsanschlüsse eines NAND-Glieds 65 sind mit dem Ausgangsanschluß Q der ersten Flip-Flop-Schaltung 66 und mit dem Ausgang der letzten Flip-Flop-Schaltung 68 verbunden, während der Ausgang des Inverters 65 mit dem anderen Eingangsanschluß des monostabilen Multivibrators 64 verbunden ist. Zum Übertragen von Signalen an Treiberstufen 71 und 72 sind zwei UND-Glieder 69 und 70 vorgesehen, bei welchen jeweils ein Eingangsanschluß unmittelbar mit dem Ausgangsanschluß der Wandlerschaltung B verbunden ist, während der andere Eingangsanschluß des UND-Glieds 69 mit dem Ausgang (L des letzten Flip-Flops 68 verbunden ist, während das Ausgangssignal des NAND-Glieds 65 über einen Inverter 63, wo es invertiert wird, an den anderen Eingangsanschluß des UND-Glieds 70 übertragen wird. Über die zwei Ansteuerschaltungen 71 und 72 wird eine Kreuz-Anzeigelampe 73 bzw. eine b-Anzeigelampe 74 angesteuert. Das NAND-Glied 64 weist ferner einen weiteren Eingangsanschluß auf, welcher mit dem Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops 15b in der Oktaven-Teilerschaltung 15 verbunden ist. Die Arbeitsweise dieser Kreuz-b-Anzeigeschaltung wird nunmehr anhand der Figuren 4 bis 7 beschrieben, wobei die Bezugszeichen A, A¹, B usw. den Bezugszeichen in Fig. 1 entsprechen.

Ein Impulszug B eines Normaltones in der vierten Oktave, z.B. A4 wird von dem Flip-Flop 15b an das NAND-Glied 64 übertragen, während ein Impulszug A eines Normaltones in der ersten Oktave,

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welcher proportional zu einem abzustimmenden Ton gebildet ist, von der Oktaven-Wähleinrichtung 58 an den monostabilen Multivibrator 61, die UND-Glieder 69 und 70 und den Inverter 62 übertragen wird, welcher den invertierten Impulszug A¹ dem NAND-Glied 64 zuführt. Die Flip-Flopä66 bis 68 befinden sich in dem Anfangszustand, in welchem die Ausgänge Q jeweils einen Pegel 0 und die Ausgänge Q jeweils einen Pegel 1 aufweisen, so daß der Ausgang des NAND-Glieds 65 einen Pegel 1 aufweist.

Beispiele für die Impulszüge A, A¹ und B sind in den Fig. 4 bis 7 dargestellt; hierbei sind in Fig. 4 Impulszüge für den Fall gezeigt, daß ein Ton höher als der Normalton A4 ist, in Fig. 5 Impulszüge für den Fall gezeigt, daß ein Ton etwas höher ist, während in Fig. 6 bzw. 7 Impulszüge für den Fall gezeigt sind, daß der Ton niedriger bzw. (in Fig. 7) ein wenig niedriger ist. Wenn daher ein Signal mit dem Pegel 1 an dasNAND-Glied 64 übertragen wird, dann wird bei einem Pegel 1 der Ausgang des Gliedes 64 in einen Impulszug geändert, welcher eine Inversion zu dem Impulszug B ist, wenn der Pegel des Impulszuges A¹ 1 wird. Die Flip-Flops 66 bis 68 beginnen dann die Impulsanzahl des Impulszuges G von dem Glied 64 zu zählen, wobei abwechselnd die Ausgänge Q^, Q₂ und Q, geschoben werden. Dieser Zählvorgang ist im einzelnen in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Ausgangs ans chlüs s e	Q₁	Q₂	%
gezählte Zahl ^-^
0	0	0	0
1	1	0	0
2	0	1	0
3	1	1	0
4	0	0	1
5	1	0	1

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Wenn der abzustimmende Ton viel höher ist als der gewählte Normalton, dann wird die Impulsbreite 1/2T eines Impulses in dem Impulszug A schmaler als drei Periodenlangen des Impulszuges B gemacht, wie in S¹Ig. 4 dargestellt ist, wodurch die während eines Impulses des Impulszuges A gezählte Zahl immer kleiner als vier ist. Es ergibt sich, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, niemals eine Kombination von Q^ = 1 und Q₇, = 1, bis die Flip-Flop s von O bis 3 zählen, und infolgedessen wird der Ausgang des NAND-Glieds 65 auf dem Pegel 1 gehalten, so daß die Zählimpulse in der Zeile O während der Impulsbreite 1/2T (eines Impulses ) mit dem Pegel 1 in dem Impulszug A¹ erhalten werden. In diesem Fall wird der Ausgang Q-, immer auf dem Pegel 1 gehalten, so daß der Ausgang I des UND-Glieds 69 bei jedem Impuls des Impulszuges A mit einem Pegel 1 auf den Pegel 1 geschoben wird, wodurch die Kreuz-Anzeigelampe 73 intermittierend erregt wird, während der Ausgang des Inverters 63 immer auf einem Pegel 0 liegt, so daß der Ausgang J des UND-Glieds 70 auf einem Pegel 0 gehalten wird. Dieses intermittierende Aufleuchten bewirkt kein Flattern, da die Periode bzw. der Zyklus des Impulszuges A größer ist.

Infolgedessen wird mit dem fortwährenden Aufleuchten der Kreuz-Anzeigelampe angezeigt, daß der Ton etwas höher ist als der Normalton.

Wenn der Ton beinahe bei dem Normalton liegt aber etwas höher als dieser ist und wenn die Impulsbreite 1/2T eines Impulses des Impulszuges A breiter als drei Periodenlangen, jedoch schmaler als 4 Periodenlängen des Impulszuges B ist, wie in Fig. 5 dargestellt ist, dann zählen die Flip-Flops 66 bis 68 manchmal bis 4, was dazu führt, daß, wie in Tabelle 1 aufgeführt ist, der Ausgang Q, einen Pegel 1 und der Ausgang Q, einen Pegel 0 aufweist, wodurch der Ausgang I des UND-Glieds 69 ebenso wie der des Glieds 70 0 wird. In diesem Fall wird daher die Kreuz-Anzeigelampe 73 mit längeren Intervallen erregt, was ein gewisses Flackern zur Folge hat, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Je mehr sich der Ton dem Normalton nähert, umso langer wird daher das Intervall.

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Wenn der Ton genau auf den Normalton abgestimmt ist, dann weist die Impulsbreite 1/2T genau vier Perioden des Impulszuges B auf und die gezählte Impulsanzahl wird immer vier, wodurch dann beide Anzeigelampen 73 und 74 ausgehen.

In Fig. 6 ist ein Beispiel für viel tiefere Töne dargestellt. Wenn der Ton viel tiefer als der Normalton ist, wird die Impuls breite 1/2T eines Impulses in dem Impulszug A breiter als fünf Perioden des Impulszuges B. Der Zählzustand der Flip-Flops 66 bis 68 wird dann so, daß der Ausgang Q. = 1, der Ausgang Qp= und der Ausgang Q₇=I bei dem fünften Impuls der Zeile C bei einer Impulsbreite von 1/2T wird, wodurch der Ausgang G des NAND-Glieds 65 einen Pegel 0 einnimmt. Infolgedessen wird der Ausgang G des UND-Glieds 64 obwohl mehr Impulse des Impulszuges B anliegen, auf dem Pegel 1 gehalten, so daß sich die Flip-Flops 66 bis 68 in dem Zustand "1 0 1" verriegeln. Demgemäß wird der Ausgang des Inverters 63 auf den Pegel "1" verschoben und der Ausgang J des UND-Glieds 70 wird entsprechend den Impulsen in dem Impulszug A auf einen Pegel "1" verschoben, wodurch die b-Anzeigelampe 72 intermittierend erregt wird, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Infolgedessen zeigt die b-Lampe 72 an, daß der Ton viel tiefer als der Normalton ist.

Wenn der Ton nahe bei dem Normalton liegt, jedoch etwas tiefer ist und wenn die Impulsbreite 1/2T eines Impulses des Impulszuges A breiter als 4 Perioden, aber schmaler als 5 Perioden des Impulszuges B ist, wie in Fig. 7 dargestellt ist, dann zählen die Flip-Flops 66 bis 68 bis vier oder bis fünf. Wenn innerhalb der Impulsbreite von 1/2T vier (Impulse) gezählt werden, dann hat dies keine Wirkung auf die Lampen 73 und 74, wie vorstehend beschrieben ist. In diesem Fall wird dann die b-Anzeigelampe 74 in größeren Abständen erregt, was ein gewisses Flackern bewirkt. Je mehr sich der Ton dann dem Normalton nähert, umso größer werden dann die Abstände.

Der monostabile Multivibrator 61 setzt alle Flip -Flops 66 bis 68 synchron mit jeder Impulsabnahme in dem Impulszug 1 zurück. Selbstverständlich kann in dfer vorstehenden Beschreibung

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die Flip-Flops 66 bis 68 gegen ein Schieberegister oder einen anderen Zahler ausgetauscht werden, was eine gewisse Umfangsänderung zur Folge hat.

Die elektronische Stoboskop-Anzeigeeinrichtung weist einen Dekodierer 81 auf, welcher mit acht NAND-Gliedern 81a bis 81h versehen ist, wobei jeweils ein Eingangsanschluß dieser NAND-Glieder über einen Inverter 814 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 62 in der Anzeigeschaltung 6 verbunden ist; ein weiterer Eingangsanschluß der NAND-Glieder 81a bis 81d ist über einen Inverter 813 mit cLem Ausgangsanschluß des Flip-Flops 15e in der Oktaven-Teilerschaltung 15 verbunden; ein weiterer Eingangsanschluß der NAND-Glieder 18a, 18b, 18e und 18f ist über einen Inverter 812 mit dem Ausgangsanschluß des Flip-Flops i5d verbunden^ ein weiterer Eingangsanschluß der NAND-Glieder 81a, 81c, 81e und 81g ist über einen Inverter 811 mit dem Ausgangsanschluß des Flip-Flops 15c verbunden; ein weiterer Eingangsanschluß der NAND-Glieder 81b, 81d, 81f und 81h ist über einen Inverter 815 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 811 verbunden; ein weiterer Eingangsanschluß der NAND-Glieder 81c, 81d, 81g und 81h ist über einen Inverter 816 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters812 verbunden, und schließlich ist ein weiterer Eingangsanschluß der NAND-Glieder 81e bis 81h über einen Inverter 817 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 813 verbunden. Alle diese NAND-Glieder 81a bis 81h übertragen jeweils Signale an die Steuereinrichtungen 82 zum Ansteuern der in einer Reihe angeordneten, visuellen Anzeigeelemente 83a bis 83h. Als visuelle Anzeigeelemente können lichtemittierende Dioden, Plasmaanzeigeeinrichtungen, Nizy-Röhren, Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtungen und andere Anzeigeelemente verwendet werden. Die Arbeitsweise dieser elektronischen Stroboskop-Anzeigeeinrichtung wird nachstehend beschrieben.

Wenn der gemeinsame Eingang an jedem der NAND-Glieder 81a bis 81h von dem Inverter 814 von dem Dekodierer 81 entfernt wird, dann erzeugt dieser (81) ein Wobbeisignal in der Weise, daß ein Ausgang mit einem Pegel 0 nacheinander von einem zum anderen der acht NAND-Glieder 81a bis 81h verschoben, welche sonst jeweils entsprechend den Eingangsimpulsen an dem Flip-Flops 15c,

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welche aufgrund des Normaltons erzeugt werden, auf einen Pegel 1 liegen. Dies ist in Tabelle 2 dargestellt, in welcher die Bezugszeichen denen in Tabelle 1 entsprechen.

Tabelle 2

Eingangsimpuls an dem Flip- Flop 15c	Eingänge an dem Dekodie rer 81 .	L	M	Ausgänge	^%" 81a	81b	81c	81d	81 e	8if	1	81h
1	K	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1
2	0	0	0	1	0	1	1	1	1	1	1
3	1	1	0	1	1	0	1	1	1	1	1
4	0	1	0	1	1	1	0	1	1	1	1
5	1	0	1	1	1	1	1	0	1	1	1
6	0	0	1	1	1	1	1	1	0	0	1
7	1	.1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
8	0	1	1	1	1	1	1	1	1	O
1

Wenn die Ausgänge der NAND-Glieder 81a bis 81h an die Steuereinrichtungen 82 übertragen werden, wird, wenn der Ausgang einen Pegel 0 aufweist, das entsprechende visuelle Anzeigeelement 85 erregt, während es bei einem Pegel 1 entregt wird. Infolgedessen wird eine schnelldurchlaufende Anzeige an den visuellen Anzeigeelementen erzeugt, wobei dann ein Durchlauf acht Eingangsimpulsen des Flip-Flops 15c entspricht. Die Frequenz der Eingangsimpulse an dem Flip-Flop 15c ist so hoch, daß weder irgendein Flackern noch eine Lichtbahn bzw. ein-fluß auftritt.

Anhand der Fig. 8 bis 12 wird nunmehr der Lichtfluß beschrieben, welcher an den visuellen Anzeigeelementen 83a bis 83h entsprechend einer kleinen Tonhöhendifferenz des abzustimmenden Tons bezüglich des Normaltons angezeigt wird.

Wenn der abzustimmende Ton genau mit dem Normalton übereinstimmt, dann ist die Frequenz der Ausgangsimpulse des Inverters 62 genau ein Viertel von der der Impulse des Flip-Flops 15c, wodurch sie sich selbst bezüglich der Impulse von dem Flip-Flop 15c in derselben Phase halten. Die Ausgangsimpulse A¹ des Inverters 62 werden

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dann mittels des Inverters 814 invertiert, und gleichzeitig an alle NAND-Glieder 81a bis 81h übertragen, wodurch jeder Ausgang der NAND-Glieder 81a bis 81h bei jedem Pegel O in dem Impulszug A¹ einen Pegel 1 aufweist. Infolgedessen wird der Lichtdurchlauf an einem stationären Teil während des Pegels des Impulszuges A¹ abgeschaltet, da Erregungssignale des Pegels O an den NAND-Gliedern 81a bis 81h den Entregungssignalen mit dem Pegel 1 überlagert werden, solange ein Zustand mit dem Pegel O des Impulszuges A¹ vorhanden ist. Derartige Beispiele von stationären Abschaltzuständen der visuellen Anzeigeelemente entsprechend der genauen Abstimmung sind in den Fig. 8 bis dargestellt, wobei die Bezugszeichen denen in Fig. 1 und in Tabelle 2 entsprechen^ hierbei ist mit dem Bezugszeichen A¹ ein Impulszug von dem Inverter 62, mit den Impulszeichen K bis M Impulszüge von den Flip-Flops 15c bis 15e und mit den Bezugszeichen 83a bis 83c und so weiter erregte, visuelß Anzeigeelemente bezeichnet. In diesen Beispielen bleibt die visuelle Anzeigelinie noch stehen und fließt bzw. bewegt sich nicht.

Wenn der Ton ein wenig höher ist und eine Periodendauer des Impulszuges A¹ im Vergleich zu vier Perioden des Impulszuges K umAh kurzer ist, dannwird das Schalten der visuellen Anzeigeelemente in eine Richtung entlang der Elementenreihe , wie in Fig. 11 dargestellt ist, entsprechend der Zunahme des Unterschieds zwischen den Impulszügen A¹ und K verschoben. Diese Verschiebung bewirkt dann den visuellen Anzeigefluß in der Reihe und je größer der Unterschied des abzustimmenden Tons bezüglich des Normaltons ist, umso schneller wird die Flußbzw. Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihe.

In Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, welches einen Zustand zeigt, wenn ein Ton etwas niedriger ist und eine Periodendauer des Impulszuges A¹ im Vergleich zu vier Perioden des Impulszuges K um Ah länger ist. In diesem Fall bewegt sich die visuelle Anzeige in der entgegengesetzten Richtung, wodurch angezeigt wird, daß der Ton etwas niedriger ist.

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Die visuelle Fluß- oder Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihe ist viel langsamer. Eine Zykluszeit des Flußes bzw. der Bewegung ist gegeben durch:

t . 2

In der vorstehenden Gleichung ist F die Frequenz des Normaltons in Hz, η die Ordnungszahl der Oktav, an welcher F angelegt ist, und a das Abweichungsverhältnis in Prozent des abzustimmenden Tones von dem Normalton. Wenn a = Λ% und F = 440Hz (d.h. die Abweichung 4,4Hz beträgt und η = 4 ist), dann wird t = 1,82sek.

Hieraus ist zu ersehen, daß eine sehr geringe Abweichung in der Tonhöhe mit Hilfe einer sehr langsamen Bewegungsgeschwindigkeit in der visuellen Anzeigereihe aufgrund der Verwendung dieser elektronischen Stroboskop-Anzeigeeinrichtung -8 gefühlt wird, während die Kreuz-b-Anzeigeschaltung 6 für eine ziemlich grobe Abstimmung vorgesehen ist, wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist. Das heißt, die Abstimmeinrichtung mit einer elektronischen Stroboskop-Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung eignet sich für eine berufsmäßige Benutzung, bei Hinzufügen einer Kreuz-b-Anzeigeschaltung eignet sie sich jedoch auch für Anfänger.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Abstimmeinrichtung für Musikinstrumente oder Stimmen, gekennzeichnet durch eine einen Normalton-erzeugende Schaltung (A), welche einen Hochfrequenzoszillator (11), einen Normalfrequenzgenerator (13), um Impulse eines geforderten Normaltons in einer höheren Oktav aus hochfrequenten, von dem Oszillator (11) erzeugten Impulsen zusammenzusetzen, und eine Oktav-Teilerschaltung (15) aufweist, um die Normalimpulse des geforderten(Normal-)Tones in Impulse eines Tones in einer tieferen Oktav zu teilen, wobei der Ton dem Normalton in der höheren Oktav entspricht, durch eine Schaltung (B) zum Umwandeln von Tönen in elektrische Impulse, welche einen Tondetektor (51)j wie beispielsweise ein Mikrophon zum Aufnehmen eines von einem abzustimmenden Musikinstrument oder einer Stimme erzeugten Tones und eine Schmitt-Triggerschaltung (56) zum Formen der Wellen des Tones aufweist, und durch eine elektronische Stroboskop-Anzeigeeinrichtung, welche einen Dekodierer (81), um die zusammengesetzten Impulse der einen Ton erzeugenden Schaltung (A) in Zusammenwirken mit der Oktav-Teilerschaltung (15) in verteilte Wobbelsignale zu dekodieren, wobei der Dekodierer (81) den Ausgang der Wandlerschaltung (B) erhält, um die zusammengesetzten Impulse zu überdecken, um dadurch sich bewegende signallose Teile in den Wobbeisignalen proportional zu dem Tonhöhenunterschied zwischen dem Ton und dem entsprechenden Normalton zu erzeugen, ferner einen Satz visueller, in Reihe angeordneter Anzeigeelemente (8Ja bis 83h) und einen Satz Ansteuereinrichtungen aufweist, wobei jede der Ansteuereinrichtungen eine entsprechende visuelle Anzeigeeinrichtung (83a bis 83h) entsprechend der Verteilung der Wobbelsignaleerregt, um dadurch eine Lichtbahn entlang des Satzes visueller Anzeigeelemente zu schaffen.
2. Abstimmeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichne t durch eine Kreuz-b-Anzeigeschaltung (6), welche eine Reihe von Flip-Flop-Schaltungen (66 bis 68) zum Zählen der Ausgangsimpulse der den Ton erzeugenden Schaltung (B), ein Verknüpfungsglied, um diese Ausgangsimpulse und die Ausgangsimpulse der

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Wandlerschaltung (B) aufzunehmen, welche die ersterwähnten Impulse an die Reihe jeweils in der Zeit erzeugt, welche durch ■ die letzterwähnten Impulse geschaffen ist, und ein Paar Ansteuereinrichtungen (69»7o) aufweist, um das Kreuzzeichen-Signal oder das b-Zeichen-Signal entsprechend der durch die Flip-Flop-Schaltungen (66 bis 68) gezählten Zahl anzuschalten.
3. Abstimmeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (12a), um Impulse mit einer etwas höheren oder einer etwas niedrigeren Frequenz für eine Tonhöhenverschiebung zu erzeugen, und um die erzeugten Impulse mit den hochfrequenten, von dem Hochfrequenzoszillator (11) erzeugten Impulse zu mischen.
4. Abstimmeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (12) Konstanten aufweist, um Impulsfrequenzen mit einem geradzahligen Verhältnis der Hochfrequenz zu dem richtigen Normalton zu erzeugen.
5. Abstimmeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanten aus einer Reihe Kondensatoren (C_x. bis Cc) gebildet sind, wobei die Kondensatoren jeweils die gleiche Kapazität aufweisen und an einem Pol mit einem Wählschalteranschluß (S) versehen sind.
6. Abstimmeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η nz ei chnet, daß der Impulsgenerator einen Oszillator (12a) aufweist.
7. Abstimmeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltung (B) eine zweite Oktav-Teilerschaltung (57) aufweist, um das geformte Signal in eine aufgeteilte Oktav zu unterteilen.
8. Abstimmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltung (B) einen vor die Schmitt-Triggerschaltung (56) geschalteten automatischen Verstärkungsregler (55) zum Kompensieren des Tonsignalpegels aufweist. - 21 -

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9· Abstimmeinriclitung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltung (B) eine FiIterschal tung (53) aufweist, um das Rauschen am Ausgang des Detektors (51) zu beseitigen, wobei die Filterschaltung (53) ein ausgewähltes Frequenzsignal durchläßt.
10.Abstimmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzoszillator (11) ein Quarzoszillator ist.
11.Abstimmeinrichtung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch einen Satz Wählschalter (I4e bis 14-f) zum Auswählen einer geforderten Oktav, wobei die Schalter die Teilerstufen in der zweiten Teilerschaltung auswählen, um dadurch die Ausgangsfrequenz immer in einer vorbestimmten Oktav zu bilden.
12. Abstimmeinrichtung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch zwei zusammenarbeitende Sätze von Wählschaltern (14a bis I4f; 58), um die geforderte Oktav auszuwählen, wobei der eine Satz Schalter (58) die Teilerstufen in der zweiten Teilerschaltung (57) auswählt, und der andere Satz (14a bis I4f) den Sperrbereich und die Grenzfrequenz der Filterschaltung entsprechend der ausgewählten Oktav ändert.

13· Abstimmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2., gekennzeichnet durch einen einen hörbaren Ton erzeugenden Generator (16) und durch einen Satz Wählschalter, zum Wählen eines Ausgangs der Oktav-Teilerschaltung in der den Ton erzeugenden Schaltung entsprechend einer gewünschten Oktav, welche dann den Ausgang an den Tongenerator (16) überträgt.

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