-
Vorrichtung zur Abstimmung von Musikinstrumenten Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Abstimmen von Musikinstrumenten. Es ist wünschenswert bei einer
solchen Vorrichtung die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der abzustimmenden
Frequenz mit einer in der Vorrichtung erzeugten Bezugsfrequenz so zur Anzeige zu
bringen, daß die Frequenzübereinstimmung ablesbar ist und im Falle, daß keine Übereinstimmung
besteht die Größe des Fehlers und auch das Vorzeichen dieses Fehlers. Diese Aufgabe
wird mit einfachen, optischen Anzeigemitteln, die eine übersichtliche visuelle Anzeige
vermitteln gelöst durch eine Reihe von insgesamt n einzeln auf tastbaren Anzeigeelementen
mit n zugeordneten Treibkanälen, die über eine gemeinsame Torschaltungskombination
ansteuerbar sind, indem eine aus der von dem Musikinstrument erzeugten
Abstimmfrequenz
abgeleitete, frequenzgleiche Impulsfolge mit n den einzelnen Anzeigeelementen eindeutig
zugeordneten Bezugsimpulsfolgen logisch verknüpft wird, wobei die Bezugsimpulsfolgen
frequenzgleich von einer gemeinsamen Bezugsfrequenz aus einem Bezugsfrequenzgenerator
abgeleitet sind und hinsichtlich ihrer Phase gegenseitig um i/n volleePeriode gegeneinander
versetzt sind und eine Impulslänge von etwa i/n der gesamten Periodenlänge aufweisen.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend,
anhand der beigefuyten Zeichnung beschriebenen Ausführung sbeispiel en.
-
In der Zeichnung zeigt Figur 1 im Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung, Figur 2 das Ausführungsbeispiel aus Figur 1 etwas detaillierter,
wobei in Figur 2 die gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 vermehrt um 20 verwendet
sind, Figur 3 ein Diagramm zur Erläuterung der visuellen Abstimmanzeige und Figur
4 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung einiger Funktionsdetails dieses Ausführungsbeispiels.
-
In Figur 1 ist mit 1 ein quarzstabilisierter Oszillator bezeichnet.
Dem Oszillator 1 nachgeschaltet ist ein Zähler 2, der eine Vielzahl von Zählkreisen
aufweist. Diesem nachgeschaltet ist eine Koinzidenzschaltung 3 mit insgesamt zwölf
Koinzidenzkreisen, die den zwölf Tönen einer gleichmäßig temperierten Tonleiter
entsprechen. Mit der Koinzidenzschaltung 3 über mehrere Leitungen verbunden ist
ein Halbtonschalter 4, der einen Umschalter mit entsprechend vielen Kontakten aufweist
und es gestattet den zu einem bestimmten Ton gehörigen Koinzidenzkreis aus der Koinzidenzschaltung
auszuwählen. Ausgangsseitig ist der Halbtonschalter 4 an den Zähler 2 rückgekoppelt
zum Zwecke einer Impulsverzögerung. 5 ist ein dem Halbtonschalter nachgeschalteter
Frequenzteiler, mit dem wahlweise eine Halbtonfrequenz geteilt werden kann. Diesem
Frequenzteiler ist ein Oktavschalter 6 nachgeschaltet, der es gestattet eine Bezugstonfrequenz
mittels eines Vielfachschalters auszuwählen.
-
Mit 7 ist ein Frequenzteiler, mit 8 ein verstärkender Impulsformer
und mit 9 ein Lautsprecher bezeichnet. Mit Bezugsziffer 11 ist ein Mikrofon bezeichnet,
das einen akustischen musikalischen Ton in ein elektrisches Signal gleicher Frequenz
umsetzt, dessen Ausgangssignal in dem Verstärker 12 verstärkt wird und dann an den
Impulsformer 13 gelangt. Ein Obertonselektor 14, der dem Oktavschalter 6 nachgeschaltet
ist, ist ebenso wie der Impulsformer 13 an den Eingang eines Vergleichers 15 angeschlossen.
Der Obertonselektor 14 gestattet es einen Oberton aus dem Ausgangssignal des durch
die Blocks 1 - 6 gebildeten Bezugstongenerators auszuwählen. In dem Vergleicher
15 werden die eingespeisten Signale miteinander verglichen. Der Vergleicher 15 steuert
eine Anzeigetreibstufe 16 an, die ihrerseits eine mit Signallampen bestUckte Anzeigevorrichtung
17 treibt. Die Anzeigetreibstufe 17 weist eine Vielzahl von Torschaltungen auf,
die von entsprechenden Stufen des Vergleichers 15 angesteuert werden.
-
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das nach dem Blockschaltbild
aus Figur 1 ausgebildet ist, im einzelnen. Gemäß Figur 2 sind insgesamt vier Abstimmungsanzeigelampen
L1 L4 vorgesehen.
-
Die Oszillatorschaltung 21 weist einen Kristalloszillator 20 sowie
eine NAND-Schaltung (AMPO1, AMP02) auf. Der Zähler 22 weist drei Dezimal zähler
COI - C03 und eine J - K Flip-Flop-Schaltung FF auf. Wenn die Grundtonfrequenz f
ist und der Oszillatorzyklus des Oszillators 21 At ist, dann befindet sich die Schaltung
in ihrem ursprünglichen Nullzustand nachdem der Zähler 22 in seinen Zählkreisen
CCI - C03 auf 1 ast 1 f E gezählt hat. Die erforderliche Bezugsfrequenz kann man
durch wiederholen des Zählbetrmebes erzielen. Mit 23 ist die Koinzidenzschaltung
bezeichnet, die die Koinzidenzkreise A1 - A12 entsprechend den zwölf Tönen der gleichmäßig
temperierten Zwölftonskala aufweist. Die zwölf Koinzidenzkreise dienen dazu einen
Rückschaltimpuls nur dann zu erzeugen wenn die Zählung im Zähler 22 den erforderlichen
Wert erreicht hat. Der Zahler 22 beginnt also immer dann wieder eine neue Zählung
wenn er diejenige Zählung des gerade eingeschalteten Koinzidenzkreises A1 - A12
erreicht hat. Auf diese Weise werden von der Oszillatorfrequenz immer soviel Schwingungen
abgezählt wie es durch den gerade eingeschalteten Koinzidenzkreis festgelegt ist
und dann beginnt der Zähler wieder von neuem zu zählen. Die Frequenz, mit der der
Zähler 22 seine Zählungen wiederholt ist dann die Bezugsfrequenz, die dem betreffenden
Koinzidenzkreis zugeordnet ist. Mit 24 ist ein Halbtonschalter bezeichnet, der einen
Umschalter SW aufweist, der zwölf Schaltstellungen einnehmen kann und es gestattet
jeweils einen bestimmten der insgesamt zwölf vorgesehenen Koinzidenzkreise A1 -
A12 auszuwählen.
-
Über die Schaltknoten a' und a ist ein Verzögerer an den Zähler 22
rückgekoppelt.
-
Diese Verzögerungsschaltung ist nicht nötig wenn die Ausgangssignalel,
2, 4, 8 der einzelnen Zählerkreise schneller auSeinanderfolgen als die Zeitbasis
At.
-
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch diese Verzögerungsschaltung
vorgesehen, weil die Ausgänge 1, 2, 4 und 8 der Zähler mit verschiedener Geschwindigkeit
arbeiten, denn es sind für diese Zähler integrberße Schaltkreise (IC) vorgesehen,
die
schneller oder langsamer als At arbeiten, weshalb der Koinzidenzimpuls entweder
wie berechnet oder aber um die Zeit At verzögert auftritt. Aus diesem Grunde soll
der Rückschaltimpuls um die Zeit At verzögert sein, während der Koinzidenzimpuls
um die Zeit At beschleunigt ist, damit im Ergebnis die gewünschte Bezugstonfrequenz
abgenommen werden kann.
-
Das Ausgangssignal des Halbtonschalters 24 gelangt über den Frequenzteiler
25 und den Oktavschalter 26 an den Obertonselektor 34. Die Periodizität des Ausgangsimpulses
der den Obertonschalter erreicht entspricht dem Verhältnis 1:2:3 und das wiederum
entspricht dem Bezugston, dem zweifach gefalteten Oberton und dem dreifach gefalteten
Oberton und diese Töne können durch einen Schalter SW3 ausgewählt werden. Die Bezugsfrequenz
f am Schaltknoten 24 steuert die Frequenzteilerstufen F1 - F6 des Frequenzteilers
25 an. Die Folge ist, daß die Ausgangssignale der Frequenzteilerstufen F1, F2 und
F3 die Werte 8f, 4f und 2f annehmen und die Ausgangsfrequenzen der Frequenzteilerstufen
F4, F5 und F6 die Werte 1f, 2f, 6f beziehungsweise 3f annehmen. Der Oktavschalter
26 gestattet es, das Verhältnis 4:2:1 herzustellen und am Obertonschalter werden
die Frequenzen (f, 2f, 3f), (2f, 4f, 6f) und (4f, 8f, 12f) erzeugt, das entspricht
dem Verhältnis 1:2:3.
-
Mit dem Schalter SW2 wird also das Oktavenverhältnis 1 :2:4 und mit
dem Schalter SW3 das Verhältnis 1:2:3 erzeugt.
-
Das Ausgangssignal des Halbtonschalters 34 gelangt an einen Lautsprecherkreis
29 und zwar über den Frequenzteiler 27 und den verstärkenden Impulsformer 28 mit
der Folge, daß der Bezugston abgehört werden kann.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Bezugsfrequenz für die Diskriminatorschaltung
das Doppelte der BezugsPrequenz benötigt und zu diesem Zweck ist ein 1:2 Frequenzteiler
vorgesehen.
-
Der abzustimmende Ton, der mit dem Mikrofon 31 aufgenommen wird, wird
in dem Verstärker 32 verstärkt und in dem Impulsformer 33 verformt.
-
Das Ausgangssignal des Halbtonschalters 34 gelangt an den Frequenzteiler
35, der eine Vielzahl von UND-Schaltungen S1 -sowie NAND-Schaltungen G1 - G4 und
einen Frequenzteiler F9 aufweist. Die NAND-Schaltungen G1 G G4 verbinden die Ausgänge
der UND-Schaltungen mit den einzelnen Kanälen der Anzeigetreibstufe 36. Die Anzeigetreibstufe
36 weist eine Vielzahl von Transistoren Tr1 - Tr8 auf, die von den NAND-Schaltungen
G1 G4 angesteuert werden und daraufhin ihrerseits eine zugeordnete Anzeigelampe
L1 L L4 der Anzeigevorrichtung 37 und zwar unter Zwischenschaltung von treibenden
Transistoren Tr5 - Tr8 ansteuern.
-
In Figur 3 sind die Betriebsbedingungen der Abstimmvorrichtung dargegeben
und zwar in Figur 3a, b und c der Betrieb der Anzeigelampen und in Figur 3A, B und
C für den Fall, daß eine sehr viel größere Anzahl von Lampen vorgesehen ist nämlich
n.
-
Die Impulsfolgen F11, F 12 F 13 sind die Eingangsimpulsfolgen entsprechend
den Ausgangssignalen der NAND-Schaltung 3 des Impulsformers 33 aus Figur 2, die
dem abzustimmenden Ton entspricht und an den Vergleicher 15 gelangt. Die Impulsfolge
n-1 ist eine Bezugstonimpulsfolge entsprechend den UND-Schaltungen S7 - S3 der Vergleichers
35. In diesem Fall beruht der Vergleich auf insgesamt n UND-Schaltungen, n Torschaltungen
und n Treibstufen für die Lampen.
-
Es sei nun angenommen, daß die Periode des Bezugstones T beträgt.
Die aufeinanderfolgenden Peroden sind mit T1 T T5 bezeichnet. Die Ausgangsimpulse
1, 2, 3 und 4 der Sequenzschaltungen fallen mit der 1-Periode des abzustimmenden
Tonsignals F11 zusammen und die entsprechenden Torschaltungen werden eingeschaltet,
so daß daraufhin die zugehörigen vier Lampen L1 -L4 eingeschaltet werden (vergleiche
Figur 3a). Der abzustimmende Eingangsimpuls tastet die zugehörigen Anzeigelampen
mit jeder Periode des Bezugssignals auf, so daß sich also für die aufeinanderfolgenden
Perioden T1, T2, T3, T immer das gleicher Anzeigemuster der Anzeigelampen ergibt,
mithin also immer die gleichen Lampen aufgetastet sind wie dies in Figur 3a dargestellt
ist.
-
In den Figuren 3B und 3C ist der Fall dargestellt, daß die abzustimmende
Frequenz F 12 F 13 nicht abgestimmt ist auf die Bezugs£requenz. Auch in diesem Fall
sind in jeder Periode T1, T2 .... der abzustimmenden Frequenz insgesamt vier Anzeigelampen
der insgesamt n-Anzeigelampen aufgetastet, aber von Periode zu Periode sind es verschiedene
vier Anzeigelampen, wie dies in Figur 3B und 3C dargestellt ist. Die Gruppe der
vier leuchtenden Anzeigelampen wandert also von Periode zu Periode in Figur 3B nach
rechts und in Figur 3C nach links, wobei die Wanderungsgeschwindigkeit der Größe
des Abstimmungsfehlers und die Wanderungsrichtung dem Vorzeichen des Abstimmungsfehlers
entspricht.
-
In Figur 4 sind Impulsdiagramme dargestellt für den Fall, daß insgesamt
vier Anzeigelampen wie in Figur 2 dargestellt vorgesehen sind. Gemäß Figur 4 ist
mit fr ein Impuls bezeichnet, der gemäß Figur 2 in den Block F9 sowie in die UND-Schaltungen
S1 und S3 und in die NOT-Schaltung eingespeist wird. Mit 7r ist ein Impuls bezeichnet
der entsteht wenn der Impuls fr die NOT-Schaltung passiert hat. Dieser Impuls 7
gelangt eingangsseitig an die UND-Schaltungen S2 und S4.
-
Die Impulsfolgen Q und 7, die ausgangsseitig an der Schaltung F9 entstehen
werden in die UND-Schaltungen S1, S2 beziehungsweise S3s S4 eingespeist. Die Impulsfolgen
Sll21' S31 und S41 aus Figur 4 sind die Ausgangsimpulse der UND-Schaltungen S1 -
S4 und entsprechen den Nummern 1, 2, 3, 4 aus Figur 3. Aus Figur 3 ist also ersichtlich,
daß die Ausgänge der UND-Schaltungen S1 -S4 die Anzeigelampen ansteuern.
-
Der vorgesehene Obertonschalter bietet den Vorteil, daß Turbulenzen
in der Schaltfolge vermieden werden, wenn bei bestimmten Musikinstrumenten nicht
nur die Grundwelle sondern auch Obertöne zweifach gefaltet oder dreifach gefaltete
Töne öfter erzeugt werden.
-
Wenn zum Beispiel 440 Hetz einer chromatischen Tonleiter in eine getemperte
Tonleiter umgesetzt wird und auf 441, 442 abgeändert werden soll, dann wird die
Oszillatorfrequenz des Kristalloszillators
20 des Oszillators
21 multipliziert mit 441/440, 442/440 ..... Zu diesem Zweck ist eine entsprechende
Anzahl von Kristalloszillatoren eingesetzt und auf diese Weise kann man den Übergang
von der chromatischen Tonleiter zur getemperten Tonleiter durch Umschaltung von
einem Kristall auf den anderen vornehmen, ohne die nachfolgenden Schaltungselemente
irgendwie zu beeinflussen oder zu verändern. Vorteilhaft ist auch, daß man die Frequenz
des Oszillators um ungefähr ein Prozent justieren kann, durch justieren des verstellbaren
Kondensators VC1 aus Figur 2.
-
Die Figur ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt,
insbesondere nicht auf die für dieses Ausführungsbeispiel ausgewählte Anzahl von
Anzeigelampen.