DE2753733A1

DE2753733A1 - Zeitgesteuertes schlagwerk

Info

Publication number: DE2753733A1
Application number: DE19772753733
Authority: DE
Inventors: Jens Haberer; Helmut Ing Grad Stechmann
Original assignee: Kienzle Uhrenfabriken GmbH
Current assignee: Kienzle Uhrenfabriken GmbH
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1979-06-07
Also published as: US4270200A; GB2014763A; GB2014763B; JPS54112685A; FR2410844A1

Description

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7if59/128/Ch/Fr Augsburg, 9. November 1977

Kienzle Uhrenfabriken GmbH CJakob-Kienzle-Straße 17 7220 Schwenningen/Neckar

Zeitgesteuertes Schlagwerk

Die Erfindung betrifft ein zeitgesteuertes Schlagwerk mit einem die Schlagfolge bestimmenden und von einem zeithaltenden Gerät angetriebenen Winkelkodierer, dessen kodiertes Signal eine Steuerlogikschaltung und eine Vergleichslogikschaltung beaufschlagt und die Steuerlogikschaltung das Schlagwerk ansteuert, bei dessen Betätigung ein Rückmeldesignal erzeugt wird, das der Vergleichslogikschaltung zugeführt wird, die die Steuerlogikschaltung sperrt, sobald Koinzidenz zwischen dem kodierten Signal und dem Rückmeldesignal herrscht.

Es ist bereits ein zeitgesteuertes Schlagwerk in Verbindung mit einem Quarzuhrwerk bekannt (NUZ 18/1977). Auf der Stundenwelle ist hierbei ein Winkelkodierer angeordnet. Weiterhin trägt die Minutenwelle einen Kon-

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taktarm, der mit feststehenden Kontakten zusammenarbeitet. Diese Kontakte und der Winkelkodierer sind jeweils mit einer Eingangslogikschaltung verbunden. Der Winkelkodierer ist nach dem BCD-Code kodiert. Beide Eingangslogikschaltungen stehen in Verbindung mit einer Schlagzahllogikschaltung, welche ihrerseits in Verbindung steht mit einer Vergleichslogikschaltung. Die Eingangslogikschaltung des Wink elkodierers steht weiterhin direkt in Verbindung mit einer Steuerlogikschaltung, welche zusätzlich in Verbindung steht mit der Vergleichslogikschaltung. Die Steuerlogikschaltung vermag zwei riektromotoren anzusteuern, welche Nockenwellen für Schlaghämmer antreiben. Beide Nockenwellen sind mit Impulserzeugern verbunden, die einen Impuls erzeugen, wenn jeweils ein Schlag ausgeführt wird.

Die Arbeitsweise dieses bekannten Schlagwerks ist wie folgt: Die von der Minutenwelle betätigten Kontakte bewirken über die zugehörige Eingangslogikschaltung, die Schlagzahllogikschaltung, die Vergleichslogikschaltung und die S teuer logikscha1tung, daß maximal eine Schlagfolge von vier Schlägen (volle Stunde) erzeugt werden. Hierzu wird einer der Motoren bestromt, wobei der zugehörige Impulserzeuger insgesamt vier Impulse erzeugt. Diese Impulse werden der Vergleichslogikschaltung zurückgeführt, wodurch bewirkt wird, daß nunmehr die andere Eingangslogikschaltung, die mit dem Winkelkodierer verbunden ist, zugeschaltet wird. Entsprechend dem abgetasteten Code, der der Anzahl der zu schlagenden Stunden entspricht, betätigt nunmehr die Steuerlogikschaltung den anderen Elektromotor zur Ausführung der

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Stundenschläge. Der zugehörige Impulserzeuger erzeugt bei jedem Schlag einen Impuls, der der Vergleichslogikschaltung zugeführt wird, wobei diese Vergleichslogikschaltung die Steuerlogikschaltung sperrt, sobald eine Schlagzahl erreicht ist, die der kodierten Schlagzahl vom Winkelkodierer entspricht.

Dieses bekannte Schlagwerk weist eine Reihe von Nachteilen auf. Als erstes ist der Nachteil zu verzeichnen, daß das Schlagwerk rein mechanisch arbeitet und von Elektromotoren angetrieben werden muß. Weiterhin sind zahlreiche Schleifkontakte erforderlich, deren einwandfreie Funktionsweise nicht immer gewährleistet ist. Letztlich ist der Nachteil zu verzeichnen, daß der Aufbau der elektronischen Schaltung für das Schlagwerk kompliziert ist, insbesondere durch die Folgesteuerung zwischen Viertelstunden- und Stundenschlägen. Bei dieser bekannten Lösung wurde wegen der energetisch noch ungelösten Probleme und der Originalität des Tones bewußt auf eine elektronische Tonerzeugung verzichtet.

Es besteht die Aufgabe, ein Schlagwerk so auszubilden, daß bei geringem Stromverbrauch eine elektronische Erzeugung der Schläge möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

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Mit dem erfindungsgemäßen Schlagwerk ist die Erzeugung von Tönen analog einer Glocke oder einem Gong möglich, wobei unter einem Schlag auch eine Tonfolge zu verstehen ist. Die elektronische Schaltung kann hierbei recht einfach ausgebildet werden, insbesondere wenn man einen Vergleich zieht zu dem vorerwähnten bekannten Schlagwerk, dessen elektronische Schaltung in Einzelheiten unter anderem in den DT-OS 25 56 765 und 26 09 871 beschrieben ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Schlagwerks;

Fig. 2 ein Beispiel eines der bei der Schaltung

nach Fig. 1 verwendeten Frequenzgenerators;

Fig. 3 verdeutlicht den Impulsverlauf.

Die Spannungsquelle 1 ist verbunden mit einem Schlagauslöseschaltkreis 2 und einem Leistungsschalter 3. Wird die Spannungsquelle 1 angeschlossen, dann schaltet die Schlagauslöseschaltung automatisch auf Aus, so daß auch der Leistungsschalter 3 abgeschaltet ist. Mit dem Ausgang der Schlagauslöseschaltung 2 ist verbunden einmal eine Ausschaltverzögerungsschaltung Ί· und zum anderen der Leistungsschalter 3 und ein Pegelkonverter 5.

Die Ausgänge des Leistungsschalters legen bei eingeschaltetem Leistungsschalter 3 Frequenzgeneratoren 6, Hüllkurvengeneratoren 7 und einem Verstärker 8, sowie einen Winkelkodierer 12 an Spannung und entriegelt Zähler 9 und Torschaltung 10 an Spannung.

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Der programmierbare Zähler 9 wird über eine Entkopplungsschaltung 11 von einem Winkelkodierer 12 programmiert.

Der Ausgang der Torschaltung 10 liegt direkt am Eingang eines ersten Monoflopps 13 und über einen Inverter l*f am Eingang eines zweiten Monoflopps 15. Das Monoflopp 13 steht in Verbindung mit einer ersten Gruppe von Hüllkurvengeneratoren 7, während das zweite Monoflopp 15 mit einer zweiten Gruppe von Hüllkurvengeneratoren 7 in Verbindung steht. Die Ausgänge aller Hüllkurvengeneratoren 7 sind über jeweils einen Filter 16 verbunden mit einer Tonmischerschaltung 17, deren Ausgang über einen Lautstärkeregler 18 verbunden ist mit dem Eingang des Verstärkers 8.

Der Eingang des Pegelkonverters 5 wird mit periodisch auftretenden Impulsen von beispielsweise 0,5 Hz beaufschlagt, welche vom zeithaltenden Gerät abgegriffen werden. Diese Impulsquelle ist mit 19 bezeichnet. Die Schlagauslöseschaltung 2 ist verbunden mit einer Impulsquelle 20, welche jeweils einen Impuls erzeugt, wenn das Schlagwerk einen Schlag oder eine Schlagfolge erzeugen soll. Weiterhin ist die Schlagauslöseschaltung 2 verbunden mit einem Ausschalter 21, bei dessen Betätigung über die Schlagauslöseschaltung 2 die gesamte Elektronik auf Aus geschaltet werden kann.

Im konkreten Ausführungsbeispiel soll jede halbe Stunde ein Schlag bzw. eine Schlagfolge erzeugt werden. Zu diesem Zweck erzeugt die Impulsquelle 20 alle 30 Minuten einen Impuls. Die Impulserzeugung kann durch einen Wisch-

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kontaktarm erfolgen, der auf der Minutenwelle angeordnet ist und der mit zwei diametral gegenüberliegenden Kontakten zusammenarbeitet. Der nach einem GCD-Code kodierte Winkelkodierer 12 steht in Verbindung mit einem Stundenrad, welches eine Umdrehung pro zwölf Stunden ausführt. Es ist auch möglich, eine 2^-Stundenkodierung vorzusehen, so daß beim Kodierer eine Umdrehung pro Zk Stunden ausgeführt wird. Im Winke lkodierer sind nicht nur die vollen Stundenschläge kodiert, sondern gemäß dem speziellen Ausführungsbeispiel auch die Halbstundenschläge.

Die Arbeitsweise der Schaltung ist wie folgt: Die Schlagauslöseschaltung 2 empfängt von der Impulsquelle 20 einen Impuls. Dieser Impuls bewirkt, daß die Schlagauslöseschaltung 2 eingeschaltet wird, wodurch der Pegelkonverter 5 eingeschaltet und der Leistungsschalter 3 in Bereitstellung geschaltet werden. Die Vorderflanke des im Pegelkonverter ankommenden 0,5 Hz Impulses bewirkt ein Ausgangssignal am Pegelkonverter 5, welches dem Leistungsschalter 3 zugeführt wird, der hierdurch einschaltet. Durch das Einschalten des Leistungsschalters 3 werden der Zähler 9 und die Torschaltung 10 entriegelt und die Tongeneratoren 6, die Hüllkurvengeneratoren 7 der Kodierer 12, der Verstärker 8 an Spannung gelegt. In den programmierbaren Zähler 9 wird die Zählung eingegeben entsprechend dem Winkelkode, wie er vom Winkelkodierer 12 abgegriffen wird. Ist beispielsweise eine Schlagfolge von vier Schlägen auszuführen, dann wird der Zähler 9 über den Kodierer 12 und die Entkopplungsschaltung 11 mit der Zahl ή· programmiert .

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Die Rückflanke des ersten 0,5 Hz Impulses kann nunmehr bei geöffneter Torschaltung 10 das Monoflopp 13 ansteuern. Hierdurch gibt dieses Monoflopp 13 einen Impuls ab, durch den die Kondensatoren der ersten Gruppe von Hüllkurvengeneratoren 7 aufgeladen werden. Die in den ersten Gruppen von Tongeneratoren erzeugten Frequenzen klingen hierdurch nach einer e-Funktion ab. In den Filtern 16 werden jeweils die Oberwellen herausgefiltert und sodann die Frequenzen gemischt in der Tonmischerschaltung 17. Die gemischten Frequenzen werden im NF-Verstärker 8 verstärkt und über den Lautsprecher 22 abgestrahlt. Soll jeder Schlag aus nur einem Anschlag bestehen, dann wird der vom Monoflopp 13 erzeugte Ausgangsimpuls gleichzeitig an den programmierbaren Zähler 9 zurückgeführt, des·« sen Zählung hierdurch um eine Zahl vermindert oder erhöht "wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Schlagwerk, das für jeden auszuführenden Schlag einen Bim-Bam-Schlag erzeugt. Zu diesem Zweck ist das zweite Monoflopp 15 mit Inverter 14 und die zweite Gruppe von Tongeneratoren 6, Hüllkurvengeneratoren 7 und Filtern 16 vorgesehen. Die nachfolgende Flanke des 0,5 Hz Impulses bewirkt, daß über den Inverter 14 das Monoflopp 15 angesteuert wird. Dieses Monoflopp 15 erzeugt einen Ausgangsimpuls zur Aufladung der Kondensatoren der zweiten Gruppe von Hüllkurvengeneratoren, wodurch wie in der zuvorbeschriebenen Weise ein zweiter Ton erzeugt wird. Hierdurch wird ein Bim-Bam-Schlag erzeugt. Der Ausgangsimpuls des Monoflopps 15 wird auf den Zähler 9 zurückgeführt und reduziert dort die Zählung um eins. Die Rückflanke des zweiten 0,5 Hz Impulses steuert wiederum den Monoflopp 13, wodurch der Bim-Ton des zweiten Schlags

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erzeugt wird. Die Vorderflanke des dritten 0,5 Hz Impulses bewirkt über das Monoflopp 15 den ßam-Ton des zweiten Schlags und gleichzeitig die Rückstellung des Zählers 9 um eine weitere Zahl.

Sind im gewählten Ausführungsbeispiel vier Bim-Bam-Schläge erzeugt worden, dann erhielt der Zähler 9 vom Monoflopp 15 vier Impulse, so daß dieser Zähler 9 auf Null geschaltet ist. über die Entkopplungsschaltung 11 wird dadurch der Schlagauslöseschaltung 2 ein Impuls zugeführt, der bewirkt, dass diese Schlagauslöseschaltung ausschaltet. Das Ausschalten der Schlagauslöseschaltung 2 bewirkt ein sofortiges Ausschalten des Pegelkonverters 5, so daß dieser nunmehr die 0,5 Hz Impulse sperrt. Der Leistungsschalter 3 darf jedoch in diesem Augenblick noch nicht abschalten, da der letzte vollzogene Schlag (vierter Schlag Bam-Ton) noch ausklingen soll. Zu diesem Zweck ist die Ausschaltsverzögerungsschaltung 4 vorgesehen, die den Ausschal timpuls der Schlagauslöseschaltung 2 zeitverzögert an den Leistungsschalter 3 abgibt. Die Zeitverzögerung der Schaltung 4 ist hierbei größer als die Ausklingzeit des Bam-Tones, der bestimmt wird durch die Kondensatoren in den zweiten Gruppen der Hüllkurvengeneratoren 7.

Über den Ausschalter 21 ist es möglich, die Schlagauslöseschaltung 2 in Ausschaltstellung zu halten, so daß das gesamte Schlagwerk abgeschaltet werden kann. Es ist möglich, diesen Ausschalter 21 so zu kodieren, daß über eine bestimmte Zeitperiode hinweg die Schlagauslöseschaltung 2 stets ausgeschaltet ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß nachts das Schlagwerk nicht in Tätigkeit treten kann.

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Die Fig. 3 zeigt die zuvor beschriebene Ablauffolge. Bei Auftreten eines Impulses aus der Impulsquelle 20 wird über die Schlagauslöseschaltung 2 der Pegelkonverter 5 eingeschaltet und der Leistungsschalter 3 in Bereitstellung geschaltet. Die erste HL-Flanke des 0,5 Hz Impulses schaltet den Leistungsschalter 3 sowie die Schaltkreise 6 bis 8 ein. Die darauffolgende LH-Flanke des 0,5 Hz Signals bewirkt einen Ausgangsimpuls beim Monoflopp 13 (Bim-Ton). Die darauffolgende HL-Flanke führt zu einem Ausgangsimpuls beim Monoflopp 15 (Barn-Ton) und zu einem Rückstellimpuls für den Zähler 9. Diese Folge wiederholt sich so lange, bis der Zähler 9 von den Impulsen des Monoflopps 15 auf Null gestellt wurde. Der Zähler 9 gibt dadurch einen Ausschal timpuls auf die Schlagauslöseschaltung 2, der durch die Ausschal tsverzögerung k verzögert auf den Leistungsschalter 3 wirkt und diesen ausschaltet.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Aufbaus eines Frequenzgenerators. Dieser besteht aus einem Tongenerator 6 in Form eines astabilen Multivibrators mit einem Impuls-Pausenverhältnis von 1:1. Weiterhin weist der Frequenzgenerator einen Hüllkurvengenerator 7 auf, der die vom Tongenerator 6 erzeugte Tonfrequenz an die Filter 16 durchläßt, solange sein Kondensator Zk aufgeladen ist. Die Aufladung des Kondensators 2k erfolgt über einen Steuertransistor 23, dessen Basis mit dem Ausgang eines der Monoflopps 13 bzw. 15 verbunden ist. Die Entladung des Kondensators 2k erfolgt über einen Widerstand nach einer e-Funktion. Auf diese Weise wird eine Rechteck frequenz erzeugt, deren Amplitude nach einer e-Funktion abnimmt. Diese in der Amplitude abnehmen-

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de Rechteckfrequenz durchwandert die Filter, wobei die Oberwellen gedämpft werden. Am Ausgang des Filters 16 steht ein nahezu ideales Sinus-Signal an, dessen Amplitude nach einer e-Funktion abnimmt.

Die an den Ausgängen der verschiedenen Filter 16 auftretenden Frequenzen werden in der Tonmischerschaltung 17 zusammengeführt, d. h. verharft.

Die Größe der Kondensatoren 24 steht in einem bestimmten Verhältnis zu den in den Tongeneratoren 6 erzeugten Frequenzen. Hierbei gilt die Regel, daß je tiefer die im Tongenerator erzeugte Frequenz ist, um so größer die Kapazität des zugehörigen Kondensators 24 sein muß.

Auch die in den Tongeneratoren erzeugten Frequenzen müssen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, damit beispielsweise das Klangverhalten eines Stabes ideal nachgeahmt werden kann. Diese Frequenzen verhalten sich beispielsweise annähernd wie 1:6,27 : 17,6 : 3k,k : 56,8 : 85,0 usw.

Für den Schaltungsaufbau ist von Bedeutung, daß der Impuls vom Impulsgeber 20 keine bestimmte Form oder Dauer aufzuweisen braucht, da er lediglich dazu dient, die Schlagauslöseschaltung 2 einzuschalten. Die Impulsquelle 20 braucht nichtnotwendigerweise aus dem vorbeschriebenen Wischkontakt zu bestehen. Fs genügt auch ein 15- oder 30-Minutenausgang einer Frequenzteilerschaltung. Anstelle eines mechanischen Winkelkodierers 12, der mit der Stundenwelle verbunden ist, ist es auch möglich, einen entsprechenden OCD-Ausgang am zeithaltenden Gerät vorzusehen.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Zeitgesteuertes Schlagwerk mit einem die Schlagfolge bestimmenden und von einem zeithaltenden Gerät angetriebenen Winkelkodierer, dessen kodiertes Signal eine Steuerlogikschaltung und eine Vergleichslogikschaltung beaufschlagt und die Steuerschaltung das Schlagwerk ansteuert, bei dessen Betätigung ein Rückmeldesignal erzeugt wird, das der Vergleichslogikschaltung zugeführt wird, die die Steuerlogikschaltung sperrt, sobald Koinzidenz zwischen dem kodierten Signal und dem Rückmeldesignal herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerzeugung des Schlagwerks mit mindestens zwei Frequenzen erfolgt, die miteinander gemischt und verstärkt über einen Lautsprecher abgestrahlt werden, und daß ein die elektronischen Schaltkreise ein- und abschaltender Schlagauslöseschaltkreis vorgesehen ist, der zum Zeitpunkt der Erzeugung einer Schlagfolge vom zeithaltenden Gerät eingeschaltet und nach Ablauf der Schlagfolge von der Vergleichslogikschaltung abgeschaltet wird.

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2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Frequenzen der Frequenzgeneratoren etwa im Verhältnis 1:6,27 : 17,6 : 34,4 : 56,8 : 85,0 stehen.
3. Schlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß den Frequenzgeneratoren, bestehend je aus einem astabilen Multivibrator, je ein Hüllkurvengenerator nachgeschaltet ist.
4. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzgeneratoren gebildet werden von Teilerstufen einer Teilerschaltung, die einem Oszillator nachgeschaltet ist.
5. Schlagwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen am Ausgang der Hüllkurvengeneratoren ein Impuls-Pausenverhältnis von 40 : 60 bis 60 : 40 aufweisen.
6. Schlagwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die S teuerlog.'.kschaltung zur Erzeugung eines Schlages einen Impuls erzeugt, der jeweils im Hüllkurvengenerator die Aufladung eines Kondensators bewirkt, dessen Entladung die Dauer des Schlags bestimmt.
7. Schlagwerk nach Anspruch 2 und 6, dadurch g e kenn ze ichnet , daß die Kapazität der Kondensatoren umso höher als die Frequenz der zugehörigen Frequenzgeneratoren tiefer ist.

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8. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem Schlagauslöseschaltkreis ein Verzögerungsschaltkreis zugeordnet ist, dessen Ausschaltverzögerung größer ist als die Schlagausklingdauer.
9. Schlagwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgängen der Hüllkurvengeneratoren Filter nachgeschaltet sind, deren Ausgänge an den Eingängen einer Tonmischerschaltung anliegen, deren Ausgang am Eingang eines Verstärkers 1iegt.
10. Schlagwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Tonmischerschaltung ein Lautstärkeregler vorgesehen ist.
11. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichslogikschaltung aus einem programmierbaren Zähler besteht.
12. Schlagwerk nach Anspruch 1 und 6, dadurch g e kennzeichne.t , daß ein erster nach dem Einschalten des Schlagauslöseschaltkreises auftretender vom zeithaltenden Gerät erzeugter Steuerimpuls mit seiner Vorderflanke die elektronischen Schaltkreise entriegelt und durch seine Rückflanke die Aufladung der Kondensatoren der Hüllkurvengeneratoren bewirkt.
13. Schlagwerk nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Schaltkreise unter anderem einen Leistungsschalter, eine Torschaltung und mindestens eine Monofloppschaltung aufweisen, wobei ein Ausgang des Leistungsschalters

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die Torschaltung ansteuert, an deren anderem Eingang der Steuerimpuls anliegt und deren Ausgang am Eingang der Monofloppschaltung anliegt, deren Ausgang die Kondensatoren der Hüllkurvengeneratoren ansteuert, ein weiterer Ausgang des Leistungsschalters den Zähler entriegelt und weitere Ausgänge die Frequenzgeneratoren und den Verstärker an Spannung legen.
14. Schlagwerk nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet , daß zwischen den Hüllkurvengeneratoren und der Tonmischerschaltung jeweils Filter zur Dämpfung der jeweiligen Oberwellen geschaltet sind.
15. Schlagwerk nach Anspruch 8 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungsschaltkreis zwischen dem Schlagauslöseschaltkreis und dem Leistungsschalter geschaltet ist.
16. Schlagwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Torschaltung über einen Inverter eine weitere Monofloppschaltung nachgeschaltet ist, wobei die eine Monofloppschaltung mit einer ersten Gruppe von Hüllkurvengeneratoren und die weitere Monof1oppschaltung mit einer zweiten Gruppe von Hüllkurvengeneratoren verbunden ist und die weitere Monofloppschaltung auf einen zweiten Steuerimpuls anspricht und ihr Ausgang gleichzeitig mit dem programmierbaren Zähler verbunden ist.
17. Schlagwerk nach Anspruch 13 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpulslänge des Monoflopps dreimal so lang ist wie die Zeitkonstante, die vom Innenwiderstand des Ladekreises und den Gesamtkapazitäten einer Hüllkurvengeneratorgruppe bestimmt ^ist* 909823/0279