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Elektronisches Tastenmusikinstrument
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Tastenmusikinstrument,
bei dem mehrere Einzelplatinen gleicher Größe parallel nebeneinander auf einer Grundplatine
aufgesteckt und durch diese elektrisch verbunden sind.
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Bei bekannten elektronischen Orgeln dieser Art (zum Beispiel Wersi
Helios) gibt es Baugruppen, die aus einer Grundplatine und mehreren auf dieser aufgesteckten
Einzelplatinen bestehen. Hierbei wird die Grundplatine unter Zwischenschaltung von
Abstandshaltern an einer festen oder schwenkbar angebrachten Wand des Orgelgehäuses
befestigt. Die so parallel zu dieser Wand verlaufende Grundplatine dient auch als
mechaischer Träger für die Einzelplatinen. Es ist auch bekannt, auf der Grundplatine
Führungen zu montieren, damit die aufgesteckten Einzelplatinen annähernd parallel
verlaufen.
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Diese Maßnahme eignet sich aber nur für verhältnismäßig kleine Grundplatinen.
Denn größere Grundplatinen haben eine zu geringe Stabilität. Sie neigen unter der
Last der aufgesteckten Einzelplatinen zum Durchbiegen. Daher ist die Größe der aufzusteckenden
Einzelplatinen beschränkt. Wegen der erforderlichen Sicherheitsabstände ist auch
die Packungsdichte begrenzt. Die mangelnde Stabilität macht auch den Ausbau der
Grundplatine ohne vorheriges
Abziehen der Einzelplatinen problematisch.
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Es sind ferner genormte Platinen, die sogenannten Europakarten, bekannt,
die von Führungsschienen an einander gegenüberliegenden Seiten eines stabilen quaderförmigen
Rahmens gehalten sind, an der einen freien Stirnseite Steckverbindungen tragen,
die mit entsprechenden Steckverbindungen am Rahmen zusammenwirken und an der anderen
Seite eine quer dazu verlaufende Frontplatte tragen.
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Die Steckverbindungen des Rahmens können untereinander durch angelötete
Leitungen verbunden werden. Der Rahmen selbst wird als Einschub in einen genormten
Schrank benutzt (DIN 41 494).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Tastenmusikinsirument
der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem auch bei größeren Grundplatinen
keine Gefahr der Durchbiegung und der damit verbundenen Nachteile besteht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein stabiler,
quaderförmiger Rahmen an einer Seite die Grundplatine und an zwei anschließenden,
einander gegenüberliegenden Seiten Führungsschienen für die Einzelplatinen trägt.
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Da bei dieser Konstruktion die Grundplatine am stabilen Rahmen befestigt
und daher keiner wesentlichen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist, kann sie
beliebig groß gewählt werden. Da auch keine Durchbiegung der Grundplatine zu befürchten
ist und die Einzelplatinen sicher geführt sind, kann man mit kleinen Sicherheitsabständen
auskommen und daher eine hohe Packungsdichte der elektronischen Bauteile erzielen.
Es bereitet auch keine Schwierigkeiten die Grundplatte zusammen mit den Einzelplatinen
als Einheit einzubauen oder auszubauen; die im Rahmen enthaltenen Baugruppen können
daher außerhalb der Orgel vormontiert und geprüft werden; sie könnnnauch zu einer
erneuten Überprüfung ausgebaut werden.
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Insbesondere kann der Rahmen so ausgestaltet sein, daß die von ihm
getragenen Platinen mindestens 95% der internen elektronischen
Bauelemente,
vorzugsweise sogar alle internen eiktronischen Bauelemente,aufweisen. Es läßt sich
daher erreichen, daß praktisch die gesamte Elektronik des Instruments in einem einzigen
Rahmen vereinigt ist und außerhalb des Instruments fertiggestellt werden kann. In
der Orgel selbst sind dann lediglich die Tastaturen mit zugehörigen Tastenschaltern,
die manuell zu bedienenden Steuervorrichtungen zur Tonverarbeitung, Lautsprecher,
gegebenenfalls mit Endverstärker,und Zusatzeinrichtungen im Orgelgehäuse einzubauen
sowie die zugehörigen Leitungsverbindungen zu verlegen.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Längs seiten des Rahmens parallel
zur Tastatur. Hier steht die größte Länge für den Rahmen zur Verfügung. Es bereitet
daher keine Schwierigkeiten, im wesentlichen die gesamte Elektronik der Orgel in
diesem Rahmen unterzubringen.
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Günstig ist es ferner, wenn die Höhe des Rahmens die Kleinstabmessung
des Quaders bildet. Dies erlaubt eine flache Bauweise.
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Außerdem sind sowohl die Grundplatine als auch die gegenüberliegenden
Seiten der Einzelplatinen beispielsweise nach Abnehmen eines Gehäusedeckels zugänglich.
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Insbesondere kann der Rahmen hinter der Manualtastatur angeordnet
sein. Auf diese Weise lassen sich außerordentlich kleine Tischgeräte, zum Beispiel
elektronische Pianos, herstellen.
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Es ist sogar möglich, Rahmen und mindestens eine Manualtastatur auf
einer gemeinsamen Montageplatte zu befestigen. Das bedeutet, daß nicht nur die wesentlichen
elektronischen Teile, sondern auch die wesentlichen mechanischen Teile des Instruments
außerhalb fertiggestellt sowie geprüft werden können und erst dann in das Gehäuse
eingeschoben werden.
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Bei einer bevorzugten Ausfühhungsform ist dafür gesorgt, daß zumindest
ein Teil der Einzelplatinen auf der der Grundplatine abgewandten Seite Steckverbindungen
zum Anschluß von außerhalb des
Rahmens angeordneten elektronischen
Vorrichtungen aufweist. Die Grundplatine übernimmt daher im wesentlichen die Verbindung
der Einzelplatinen untereinander, während der im Gehäuse verlegte Kabelbaum im wesentlichen
an die freien Steckverbindungen der Einzelplatinen angeschlossen wird. Das schließt
nicht aus, daß auch die Grundplatine auf der den Einzelplatinen abgewandten Seite
Steckverbindungen zum Anschluß von außerhalb des Rahmens angeordneten elektrischen
Vorrichtungen aufweist.
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Des weiteren empfiehlt es sich, im Rahmen zum einen Ende hin Platinen
für tonerzeugende Baugruppen, zum anderen Ende hin Platinen für tonverarbeitende
Tongruppen und dazwischen eine Netzteil-Platine anzuordnen. Dies hat den Vorteil,
daß innerhalb des Rahmens Leitungsschleifen praktisch vollkommen vermieden werden,
so daß kein störendes "Durchsingen" von Tonsignalen erfolgt.
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Zweckmäßigerweise besteht der Rahmen aus Metall und ist an Massepotential
angeschlossen. Dies führt zu einer wirksamen Abschirmung gegen das Einstrahlen von
Radiofrequenzen in die Betriebssysteme des Instruments und gegen das Abstrahlen
von Taktfrequenzen dieser Betriebssysteme nach außen. Außerdem erstreckt sich durch
wesentliche Teile des Instruments ein Masseleiter mit grossem Querschnitt, so daß
die Verlegung von widerzstandsarmen Masseleitungen stark herabgesetzt werden kann.
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Insbesondere kann der Rahmen durch 4 Metallprofile gebildet sein,
die über zwei Stirnwände miteinander verbunden sind. Mit Vorteil bestehen die Metallprofile
aus Aluminium. Ein solcher Rahmen ist äußerst stabil und hat eine erhebliche Abschirmwirkung.
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Diese Abschirmwirkung kann noch verbessert werden durch eine metallische
Abschirmung wenigstens zwischen zwei parallelen Metallprofilen, beispielsweise in
der Form einer geschlossenen Wand, eines gelochten Blechs oder eines Metallgitters.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Grundplatine an der
Vorderseite des Rahmens angeordnet und zumindest ein in Höhe des
Rahmens
befindlicher Teil der Orgelgehäuse-Rückwand abnehmbar oder abklappbar. Über diesen
Rückwandteil ist nicht nur die freie Seite jeder Einzelplatine zugänglich. Vielmehr
kam auch jede Einzelplatine herausgezogen, geprüft, repariert oder ersetzt werden.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Oberseite des Orgelgehäuses
abnehmbar oder abklappbar und der Rahmen um eine zur Tastatur parallele Achse so
weit schwenkbar ist, dafdie unteren Führungsschienen über die verbleibende Vorder-
oder Rückwand des Orgelgehäuses weisen. Auch hier ist durch einfache Maßnahmen die
freie Seite jeder Einzelplatine zugänglich. Sie kann auch herausgezogen werden.
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In weiterer Ausgestaltung empfiehlt sich eine Verlängerungsplatine
mit der gleichen Breite und mindestens der gleichen Länge wie eine Einzelplatine
mit einer Steckverbindung an einem Ende zum Austecken auf die Grundplatine, einer
Steckverbindung am anderen Ende zum Aufstecken einer Einzelplatine und korrespondierende
Kontakte der beiden Steckverbindungen miteinander verbindenden Leiterbahnen. Mit
einer solcher Verlängerungsplatine kann eine Einzelplatine außerhalb des Rahmens
geprüft werden, während sie im elektrischen Kreislauf eingeschaltet bleibt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter,
bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäß
verwendeten Rahmen in räumlicher Darstellung, Fig. 2 einen Querschnitt durch den
Rahmen der Fig. 1 mit einer geringfügigen Abwandlung, Fig. 3 einen Querschnitt durch
eine Führungsschne, Fig. 4 eine räumliche Darstellung im Schnitt durch eine erste
Ausführungsform eines Oberteils einer
elektronischen Orgel und
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Oberteil eines elektronischen Pianos.
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In den Fig. 1 bis 3 ist ein stabiler quaderförmiger Rahmen 1 veranschaulicht,
der vier Aluminiumprofile 2, 3, 4 und 5 aufweist, welche durch zwei Stirnwände 6
und 7 unter Zuhilfenahme von Schrauben 8 miteinander verbunden sind. Die Stirnwände
weisen Laschen 9 und 10 zur Befestigung des Rahmens 1 auf einer tragenden Fläche
des Instruments auf.
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An der in Fig. 1 vorderen Stirnwand des Rahmens ist eine Grundplatine
11 mittels Schrauben 12 und Abstandshaltern 13, welche in Führungsnuten 14 greifen,
an den Profilen 3 und 5 befestigt.
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Die in Fig. 1 sichtbare Seite trägt eine gedruckte Schaltung, welche
nicht eingezeichnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite sind parallel nebeneinander
Steckleisten 15 vorgesehen, welche über die gedruckte Schaltung untereinander verbunden
sind.
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In weiteren Führungsrinnen 16 der Profile sind parallel nebeneinander
obere Führungsschienen 17 und untere Führungsschienen 18 mittels Fortsätzen 19 gehalten.
Diese weisen eine Führungsnut 20 mit Einlaufschrägen 21 auf, in denen parallel nebeneinander
Einzelplatinen 22 gehalten sind. Diese weisen an ihrem der Grundplatine 11 zugewandten
Ende eine Steckverbindung 23 auf, die mit der Steckleiste 15 zusammenwirkt und,
zumindest teilweise, an ihrem anderen Ende Steckverbindungen 24, in welche Enden
25 von Kabelbaum-Ästen 26 (Fig. 4) gesteckt werden können. Auch für die Einzelplatinen
22 ist weder die gedruckte Schaltung noch die BestUkkung veranschaulicht. Zur verbesserten
Abschirmung gegen die Einstrahlung von Radiofrequenzen und die Abstrahlung von Taktfrequenzen
sind zwischen den Profilen 2 und 3 ein Abschirmblech 27 und zwischen den Profilen
4 und 5 ein Abschirmblech 28 vorgesehen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeipiel sind im Rahmen 1 sämtliche für
den Betrieb einer elektronischen Orgel erforderlichen elektronischen
Baugruppen
zusammengefaßt. Im Bereich a befindet sich eine Platine mit dem Netzteil. In dem
Teil b sind die Platinen für tonerzeugende Baugruppen angeordnet, wie elektronische
Tastung, Hüllkurvensteuerung, Tongenerator und die Tonhöhe beeinflussende Effekte.
Im Teil c sind die Platinen für tonverarbeitende Baugruppen angeordnet, wie diejenigen
für Zugriegel, Festregister, Verstärkung u. dgl.
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Ein solcher Rahmen kann außerhalb des Instruments vollständig fertiggestellt
und geprüft werden, bevor er in das Instrument eingebaut wird. Fig. 4 zeigt eine
Ausführungsform, bei der der fertig montierte Rahmen 1 auf einem Montagebrett 29
befestigt ist, auf dem auch eine Untermanual-Tastatur 30, eine Obermanual-Tastatur
31 und ein Träger 32 für verschiedene, nicht veranschaulichte Steuervorrichtungen
(Zugriegel, Registerschalter usw.) befestigt sind. Auf dieser Montageplatte 29 können
die einzelnen Teile schon fest mittels des Kabelbaum 26 verdrahtet und getestet
werden. Der Einbau geschieht dadurch, daß die Montageplatte 29 von hinten in ein
Orgelgehäuse 33 eingeschoben wird, wo sie auf der Grundplatte 34 des Gehäuseoberteils
35 ruht. Die Rückwand36 des Oberteils 35 ist um eine Achse 37 schwenkbar. Nach dem
Öffnen in die Stellung 36a sind die Steckverbindungen 24 der Einzelplatinen 22 unmittelbar
zugänglich. Die Einzelplatinen 22 können auch aus ihren Führungen herausgezogen
werden. Schließlich ist es auch möglich, das gesamte Montagebrett 29 herauszuziehen.
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Fig. 4 zeigt, daß auch auf der freien Seite der Grundplatine 11 noch
Steckverbindungen 38 zur Verbindung mit Kabelbaumästen vorgesehen sein können. Die
Fig. läßt ferner erkennen, daß der Rahmen so montiert ist, daß seine Längsseiten
sich parallel zu den Tastaturen erstrecken und daß seine Höhe gleichzeitig die Kleinstabmessung
des Quaders bildet. Infolgedessen ergibt sich eine äusserst gute Raumausnutzung
im Gehäuseoberteil, In Fig. 5 ist ein tragbares elektronisches Piano veranschaulicht,
das in einem Holzkasten, bestehend aus einem Unterteil 39 mit Boden 41, Seitenwänden
42, Stirnwand 43 und Rückwand 44, und
zugehörigem, aber abnehmbaren
Deckel 40 transportiert wird. Die Tasten einer Tastatur 45 sind um einen Schwenkpunkt
46 drehbar.
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Eine Haube 47, die sich hinten am Unterteil 39 und vorn auf einer
Frontplatte 48 abstützt, überdeckt normalerweise den eingebauten Rahmen 1. Dieser
ist nach Abnahme der Haube um eine Schwenkachse 49 aus seiner Normalstellung 1a
in die voll ausgezogene Stellung 1b schwenkbar, in der die untere FührungsscHene
18 über das obere Ende der Frontplatte 48 weist. Demzufolge sind die Steckverbindungen
24 der Einzelplatinen 22 leicht zugänglich. Auch lassen sich die Einzelplatinen
22 bequem herausziehen.
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In Fig. 5 ist ferner eine Verlängerungsplatine 50 veranschaulicht.
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Diese besitzt eine Steckverbindung 51, welche der Steckverbindung
23 der Einzelplatine entspricht und mit der Steckleiste 15 der Grundplatine 11 zusammenwirken
kann, sowie am anderen Ende eine Steckleiste 52, welche der Steckleiste 15 entspricht.
Korrespondierende Kontakte dieser Steckverbindungen sind über gedruckte Leiterbahnen
53 miteinander verbunden. Infolgedessen kann statt der Einzelplatine 22 die Verlängerungsplatine
50 in die Führungen 17 und 18 gesteckt und mit der Grundplatine 11 verbunden werden,
worauf die Einzelplatine 22 auf die Steckleiste 52 aufgesteckt wird. Die Einzelplatine
22 ist nunmehr normal in den Stromkreis des Instruments eingeschaltet. Man kann
bequem Messungen und Reparaturen vornehmen.
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Insgesamt ergibt sich hiermit eine Konstruktion mit hoher mechanischer
Festigkeit, die den Aufbau und insbesondere auch den Selbstbau erheblich erleichtert.
Auch ergibt sich eine große Servicefreundlichkeit, da alle wesentlichen Teile leicht
zugänglich und auch der gesamte Rahmen leicht ausbaubar ist. Durch einfachen Kartenaustausch
lassen sich Fehler feststellen. Rahmen und Grundplatine können von vornherein so
groß ausgelegt werden, daß später gekaufte Zusatzgruppen leicht einbaubar sind.
Umgekehrt lassen sich aus den gleichen Karten für die Baugruppen unterschiedliche
elektronische Instrumente bestUcken, was einen weiteren Rationalisierungsvorteil
mit sich bringt.
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