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Elektronisches Metronom
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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Metronom mit einer visuellen
und/oder akustischen Anzeigeeinrichtung.
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Bekannte visuelle Metronome zeigen das Tempo mit Hilfe einer Lampe
an, die entsprechend einem Temposignal aufleuchtet, das von einem Temposignalgenerator
erzeugt wird. Bei diesem bekannten Metronom wird das der Lampe zugeführte Temposignal
durch Differenzieren des Temposignals gebildet, das von dem Temposignalgenerator
erzeugt wird. Da die Differenzierschaltung eine vorherbestimmte Zeitkonstante hat,
ist die Anstiegszeit des Ausgangssignals des Temposignals, das von der Differenzierschaltung
erzeugt wird, unabhängig von unterschiedlichen Frequenzen der Temposignale konstant.
Im allgemeinen beträgt das Musiktempo 40 bis 208 Schläge pro Minute, mit perioden
zwischen 1,5 und 0,288 Sekunden. Wenn deshalb die Zeitkonstante der Differenzierschaltung
im Hinblick auf ein Temposignal von 208 Schlägen pro Minute bestimmt wird, so daß
das Aufleuchten der Lampe entsprechend dem Temposignal leicht sichtbar ist, und
wenn andererseits
die Zeitkonstante auch im Hinblick auf ein Temposignal
von 40 Schlägen pro Minute bestimmt wird, ist die Betriebszeit des von der Differenzierschaltung
differenzierten Temposignals von 40 Schlägen pro Minute sehr klein im Vergleich
zu derjenigen des Temposignals von 208 Schlägen pro Minute. Die Betriebszeit ist
proportional dem Verhältnis der Anstiegszeit des Impulssignals zu der Abfallzeit
des Temposignals. Deshalb ist die Anstiegszeit des Ausgangssignals des Temposignals
bei 40 Schlägen pro Minute zu kurz zur Anzeige des Temposignals durch das Aufleuchten
der Lampe. Da die Zeitdauer des Aufleuchtens sehr kurz ist, ist es schwierig für
einen Musiker, das Temposignal genau zu erkennen. Wenn andererseits die Zeitkonstante
der Differenzierschaltung und die Betriebszeit des von der Differenzierschaltung
erzeugten Temposignals im Hinblick auf ein Temposignal von 40 Schlägen pro Minute
bestimmt werden, damit dieses gut sichtbar ist, wird bei Zuführung eines Temposignals
von 208 Schlägen pro Minute zu der Differenzierschaltung mit derselben Zeitkonstanten
die Betriebszeit des von dieser Schaltung erzeugten Ausgangssignals zu lang für
die Anzeige des Temposignals mit einer Lampe, so daß der Musiker das Temposignal
nicht genau erkennen kann.
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Deshalb wird die Betriebszeit des von der Differenzierschaltung erzeugten
Temposignals entsprechend den unterschiedlichen Tempos unter Berücksichtigung der
Anforderung bestimmt, daß man genau das Temposignal durch Aufleuchten der Lampe
erkennen kann.
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Es war bisher nicht bekannt, in einem elektronischen Metronom eine
Betriebszeiteinstellschaltung vorzusehen, welches ein Temposignal erzeugt, dessen
Betriebszeit unabhängig von unterschiedlichen Temposignalen konstant ist.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Metronom
anzugeben, das eine Einstellschaltung aufweist, welche die Betriebszeit eines von
dem Temposignalgenerator erzeugten Temposignals einstellt, so daß die Betriebszeit
auch bei unterschiedlichen Frequenzen der Temposignale konstant bleibt und
man
genau das betreffende Tempo erkennen kann. Ferner soll ein Tonsignalgenerator angegeben
werden, mit dem ohne weiteres ein Tonsignal von 440 Hz durch Zuführung eines Ausgangssignals
von 32768 Hz eines Quarzoszillators erzeugt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert
werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild eines elektronischen Metronoms gemäß der
Erfindung; und Fig. 2 und 3 graphische Darstellungen von darin auftretenden Wellenformen.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Metronoms
gemäß der Erfindung ist ein Quarzoszillator 1 vorgesehen, der ein Normalfrequenzsignal
mit 32768 Hz abgibt, ein Frequenzvervielfacher 2, dem das Normalfrequenzsignal zugeführt
wird und dessen Ausgangssignal das Doppelte der Normal frequenz (65536 Hz) beträgt,
sowie ein Temposignalgenerator 3, der fundamentale Temposignale mit vielen Arten
von Frequenzen durch Synthese des Normalfrequenzsignals erzeugt. Einem Zähler 4
werden das Ausgangssignal des Frequenzvervielfachers 2 und die Ausgangssignale des
Temposignalgenerators 3 alternierend über eine Torschaltung 5 zugeführt. Ein Schaltkreis
6 dient zur Änderung des Teilerverhältnisses des Temposignalgenerators 3 und des
veränderlichen Zählers 4. Ein Ausgangssignal des Schaltkreises 6 wird der Torschaltung
5 zugeleitet, um alternierend das Ausgangssignal des Frequenzteilers 2 oder des
Temposignalgenerators 3 dem veränderlichen Zähler 4 über die Torschaltung 5 zuzuleiten.
Eine Betriebszeiteinstellschaitung 7 dient zur Einstellung der Betriebszeit der
unterschiedlichen Temposignale, die von dem veränderlichen Zähler 4 mit dem vorherbestimmten
Verhältnis erzeugt werden. Die Betriebszeit ist dabei proportional dem Verhältnis
von Anstiegszeit zu Abfallzeit der Impulssignale. Das Ausgangssignal
der
Einstellschaltung 7 wird einer Lampe 8 zugeführt, die synchron mit dem Ausgangssignal
des Zählers 4 aufleuchtet.
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Ferner wird das Ausgangssignal einem Lautsprecher 9 zugeführt, dem
das Ausgangssignal des Frequenzvervielfachers 2 über die Torschaltung 5 zugeführt
wird und der ein Tonsignal mit 440 Hz abgibt.
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Der Frequenzvervielfacher 2 enthält eine Exklusive-Oder-Schaltung
21 mit einem ersten Eingang, dem das Normalsignal direkt zugeführt wird, und einem
zweiten Eingang, dem das Normalsignal über Nicht-Schaltungen 22 bis 25 zugeführt
wird, die in einer Reihenschaltung angeordnet sind. In diesem Frequenzvervielfacher
2 wird das Normalsignal 2a (Fig. 2) des Oszillators 1 dem zweiten Eingang über die
Nicht-Schaltungen 22 bis 25 zugeführt, so daß das Ausgangssignal 2b (Fig. 2) der
letzten Nicht-Schaltung 25 eine vorherbestimmte Phasenverschiebung -im Vergleich
zu dem Normalsignal 2a aufweist. Deshalb tritt ein Ausgangssignal 2c (Fig. 2) am
Ausgang der Exklusive -Oder-Schaltung 21 auf, dessen Frequenz das Zweifache der
Normalfrequenz beträgt.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise hinsichtlich der Erzeugung einer
Tonfrequenz von 440 Hz erläutert werden. Die Torschaltung 5 wird durch den Schaltkreis
6 derart eingestellt, daß das Normalfrequenzsignal des Oszillators 1 über den Frequenzvervielfacher
2, die Torschaltung 5 und den Zähler 4 dem Lautsprecher 9 zugeführt wird. Gleichzeitig
wird der Zähler durch den Schaltkreis 6 derart eingestellt, daß dessen Teilerverhältnis
1/149 beträgt. Wenn bei dieser Einstellung das Normalfrequenzsignal des oszillators
1 dem Lautsprecher 9 über den Frequenzvervielfacher 2, die Torschaltung 5 und den
Zähler 4 zugeführt wird, wird die Frequenz durch den Frequenzvervielfacher 2 auf
65536 Hz verdoppelt. Diese Frequenz wird unterteilt, bis sie etwa 440 Hz beträgt,
so' daß das von dem Lautsprecher 9 abgegebene Tonsignal mit 440 Hz -gut hörbar ist.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise zur Anzeige unterschiedlicher
Temposignale durch die Lampe 8 erläutert werden.
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Der Temposignalgenerator 3 ermöglicht die wahlweise Erzeugung unterschiedlicher
Temposignale mit Hilfe des Schaltkreises 6.
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Das, betreffende fundamentale Temposignal wird dem Zähler 4 über die
Torschaltung 5 zugeführt. Der Zähler 4 unterteilt die fundamentalen Temposignale,
so daß eines der Temposignale, beispielsweise 40 Schläge pro Minute, von dem Zähler
4 entsprechend der Arbeitsweise des Schaltkreises 6 erzeugt wird, welcher das Teilerverhältnis
des Zählers 4 ändert.
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Die Betriebszeiteinstellschaltung 7 enthält Flip-Flop-Schaltungen
71 bis 74, welche die Frequenz des Ausgangssignals des Zählers 4 unterteilen, sowie
eine Verzögerungs-Flip-Flop-Schaltung 75 und eine Und-Schaltung 76. Das Temposignal
CO1 (Fig. 3), das von dem Ausgang des Temposignalgenerators 3 zugeführt wird, gelangt
zu dem Eingang C1 der Flip-Flop-Schaltung 71 und dem Eingang C5 der Verzögerungs-Flip-Flop-Schaltung
75.
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Das Temposignal C01 wird den Eingängen der Flip-Flop-Schaltungen 71
bis 74 aufeinanderfolgend zugeführt und die Ausgangssignale Q01 bis Q04 (Fig. 3)
treten an den Ausgängen Q1 bis Q4 der Flip-Flop-Schaltungen 71 bis 74 auf. Das an
dem Ausgang Q4 der Flip-Flop-Schaltung 74 auftretende Ausgangssignal Q04 wird einem
der Eingänge der Und-Schaltung 76 und einem Eingang D der Verzögerungs-Flip-Flop-Schaltung
75 zugeführt. Ein Ausgangssignal QOS (Fig. 3) tritt an dem Ausgang Q5 der Flip-Flop-Schaltung
75 auf und die Phase dieses Ausgangssignals Q05 ist um den Halt der. Periode des
Temposignals verzögert, das von dem Zähler 4 zugeführt wird. Das Ausgangssignal
Q wird dem anderen Eingang der Und-Schaltung 76 zugeführt, so daß ein Temposignal
Ls (Fig. 3) am Ausgang der Und-Schaltung 76 auftritt, das dem Eingangsanschluß der
Lampe 8 zugeführt wird. Die Lampe 8 leuchtet jeweils während der Zeitspanne t entsprechend
dem Signalanstieg des Temposignals Ls auf. Deshalb kann die Zeitspanne, während
der die Lampe'8 aufleuchtet, entsprechend der Anstiegszeit t des Ausgangssign-als
geändert werden, das von dem Zähler 4 abgegeben wirdr so daß man das Temposignal
genau erkennen kann.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise bei der Anzeige eines Temposignals
entsprechend 120 Schlägen pro Minute erläutert werden. Der Temposignalgenerator
3, die Torschaltung 5 und der Zähler 4 werden mit Hilfe des Schaltkreises 6 eingestellt,
so daß von dem Zähler 4 ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 32 Hz abgegeben
wird. Dieses Ausgangssignal wird den Eingängen C1 bis C4 der Flip-Flop-Schaltungen
71 bis 74 nacheinander zugeführt, so daß am Ausgang Q4 der Flip-Flop-Schaltung 74
ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 2 Hz auftritt. Dieses Signal wird dem
einen Eingang der Und-Schaltung 76 und dem Eingang D der Verzögerungs-Flip-Flop-Schaltung
75 zugeführt. Da die Frequenz des Signals, das dem Eingang D bzw. C5 der Flip-Flop-Schaltung
75 zugeführt wird, 2 bzw. 32 Hz beträgt, beträgt die Signalanstiegszeit t des von
der Und-Schaltung 76 abgegebenen Temposignals 1,/32 Sekunde. Die Lampe 8 leuchtet
deshalb jeweils während einer entsprechenden Zeitspanne auf.
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Wenn das von der Und-Schaltung 76 abgegebene Temposignal sowohl dem
Lautsprecher 9 als auch der Lampe 8 zugeführt wird, wird das Temposignal auch als
hörbares Tonsignal wiedergegeben, und gewünschtenfalls kann die Arbeitsweise des
Zählers 4 abgekürzt werden, falls die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators
1 sehr niedrig ist.
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