DE3509662A1

DE3509662A1 - Fully automatic tuning device

Info

Publication number: DE3509662A1
Application number: DE19853509662
Authority: DE
Inventors: Frank 2956 Moormerland Engelmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-18
Filing date: 1985-03-18
Publication date: 1986-10-09

Abstract

The necessity for cumbersome manual tuning by ear or measuring instrument in the case of skin and string instruments is obviated by using an inbuilt or attached fully automatic tuning device which, by means of an actual-value pickup and an evaluating circuit compares the actual value of the frequency of the vibrating medium with the stored or input set point and calculates from the difference of the values the pulses necessary for driving the motor which, by means of gears, acts varyingly on the movably supported holder of the vibrating medium.

Description

Beschreibungdescription

fri zel: Vollautomatische Stimmeinrichtung für Musikinstrumente.fri zel: Fully automatic tuning device for musical instruments.

Gattung des Anmelaungsgegenstandes: Die Erfindung betrifft eine vollautomatische Stimmeinrichtung für Musikinstrumente nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.Genus of the subject of registration: The invention relates to a fully automatic one Tuning device for musical instruments according to the preamble of claim 1.

Angaben zur Gattung: Harmonische Töne und Tonkombinationen lassen sich auf Instrumenten, bei denen der Ton durch das Schwingen eines zwischen zwei oder mehreren Auflagepunkten oder Flächen gespannten Mediums erzeugt wird, nur dann erzielen, wenn die Frequenzen der einzelnen schwingenden Körper durch entsprechende Regulierung ihrer Spannung in harmonischer Beziehung stehen. Durch feinste Veränderung der Frequenzen ergeben sich unterschiedliche Klangcharaktere (temperierte Stimmung...Information on the genre: Allow harmonic tones and tone combinations on instruments where the sound is produced by the swing of one between two or several points of support or areas of tensioned medium is generated, only then achieve when the frequencies of each vibrating body by appropriate Regulating their tension are harmoniously related. Through the finest change the frequencies result in different sound characters (tempered mood ...

Stand der Technik: Bei herkömmlichen Fell und Saiteninstrumenten wird die Spannung des schwingenden Mediums mittels eines von Hand zu betätigenden Mechanismus geregelt, wobei teilweise durch Schneckengetriebe eine Verringerung des Kraftaufwandes und eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Entspannen gegeben ist.State of the art: In conventional skin and string instruments, the tension of the vibrating medium by means of a manually operated mechanism regulated, with a reduction in the effort required in part by worm gears and there is a safeguard against unintentional slackening.

Die neueste Entwicklung auf dem Gebiet der Elektro gitarren sind sogenannte Feinstimmeinrichtungen, die mittels einer Schrauben/Hebel Kombination ermöglichen, zusätzlich zum herkömmlichen Spannen der Saite am Wirbelbrett der Gitarre, die Spannung am unteren Aufhängepunkt der Saite zu regulieren. The latest developments in the field of electric guitars are so-called fine tuning devices, which are operated by means of a screw / lever combination enable, in addition to the conventional tensioning of the string on the pegboard of the guitar, to regulate the tension at the lower suspension point of the string.

(Pat. Nr. 3300217, 15. März 1983 Elektronische Meßinstumente werden angeboten, die den Istwert der Frequenz des schwingenden Mediums messen, mit einem fest eingespeicherten oder pro grammierbaren Sollwert vergleichen und die Differenz oder die über einstimmung der Werte optisch anzeigen. (Pat. No. 3300217, March 15, 1983 Electronic measuring instruments become offered, which measure the actual value of the frequency of the vibrating medium, with a Compare permanently stored or programmable setpoints and the difference or visually show that the values agree.

Kritik des Standes der Technik: Dabei ist es allerdings nach wie vor nötig, die zur Regulierung der Spannung des schwingenden Mediums erforderliche Stellkraft manuell aufzuwenden. Weiterhin wird die Spannung des Mediums ständig durch Umgebungseinflüsse (Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen), sowie durch unvermeidliche Einflüsse durch die Handhabung des Instruments (hartes Anschlagen) verändert, was å jedesmal ein umständliches neues Stimmen erfordert. Darüberhinaus bieten herkömmliche Stimmeinrichtungen garnicht oder in seltenen Fällen nur äußerst beschränkt, die Möglichkeit die gesamte Stimmlage eines Instruments oder Teile davon während des Spiels zu verändern.Criticism of the state of the art: It is still there, however necessary, the actuating force required to regulate the tension of the vibrating medium to be used manually. Furthermore, the tension in the medium is constantly increasing due to environmental influences (Temperature and humidity fluctuations), as well as due to unavoidable influences by handling the instrument (hitting it hard) what å changes every time requires cumbersome new tuning. In addition, offer conventional tuning devices Not at all or in rare cases only extremely limited, the whole possibility Change the pitch of an instrument or parts of it while playing.

Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das manuelle Stimmen eines Instruments gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 nach Gehbr oder mittels eines Meßgerätes zu erübrigen. Weiterhin soll die Erfindung dem Spieler des Instruments die Möglichkeit bieten, während des Spiels schnell und mit XOO,Siger Sicherheit die Grundstimmung des Instruments zu verändern.Task: The invention is based on the task of manual tuning an instrument according to the preamble of claim 1 according to Gehbr or means to dispense with a measuring device. Furthermore, the invention is intended for the player of the instrument offer the opportunity to play quickly and with XOO, Siger security to change the basic tuning of the instrument.

Lösung: Diese Aufgabe wird erfindunU,sgemäß dadurch gelöst da2 die zur Veränderung der Spannung eines schwingenden Mediums erforderliche Stellkraft von einem oder mehreren Elektromotoren geliefert wird, wobei der eingespeicherte Sollwert für die Frequenz des schwingenden Mediums mit der Istwertabnehmer übermittelten Istwert verglichen und aus der Differenz der Werte die Signale für die Ansteuerung der Motoren gewonnen werden.Solution: According to the invention, this problem is solved by the force required to change the tension of a vibrating medium is supplied by one or more electric motors, the stored Setpoint for the frequency of the vibrating medium with which the actual value pick-up is transmitted The actual value is compared and the signals for the control are derived from the difference between the values of the engines.

Weitere Ausgestatung der Erfindung: Die einzelnen Elemente der Stim einrichtung können sowohl bereits bei der-Produktion der Instrumente in den Instrumentenkörper eingebaut werden, als auch in Form eines Nachrüstsatzes zum Einbau in bereits vorhandene Instrumente vereinigt werden.Further features of the invention: The individual elements of the stim can be set up both during the production of the instruments in the instrument body can be installed, as well as in the form of a retrofit kit for installation in existing ones Instruments are united.

Die Verwendung eines Mikroprozessors zur Ansteuerung der Motoren beinhaltet die Möglichkeit, unterschiedliche Sollwerte oder Sollwertkombinationen digital abzuspeichern, was einen Wechsel der Grundstimmung des Instruments während des Spiels ermöglicht.Includes the use of a microprocessor to control the motors the ability to digitally save different setpoints or setpoint combinations, which enables the basic tuning of the instrument to be changed while playing.

Weiterhin kann die gesamte onlage des Instruments in einem begrenzten Bereich jederzeit stufenlos verändert werden.Furthermore, the total onlage of the instrument can be limited in a Area can be changed continuously at any time.

Darüberhinaus können durch entsprechendes Ansteuern der Motoren Tremoloeffekte gemäß Anspruch 4 erzielt werden.In addition, tremolo effects can be achieved by controlling the motors accordingly according to claim 4 can be achieved.

Erzielbare Vorteile: Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das lästige Stimmen und Nachstimmen von Musikinstrumenten nach Anspruch 1 völlig entfällt. Die durch diverse Einflüsse auftretende Verstimmung kann auch während des Spiels automatisch ausgeglichen werden.Achievable Advantages: The advantages achieved with the invention exist especially that the annoying tuning and retuning of musical instruments according to claim 1 is completely omitted. The upset caused by various influences can also be automatically balanced during the game.

Darüberhinaus kann die Grundstimmung des Instruments jederzeit während des Spiels beliebig und sicher verändert werden, was die Anzahl neuer spielerischer Variationen erlaubt. In addition, the basic tuning of the instrument can be changed at any time during of the game can be changed arbitrarily and safely, making the number of new playful Variations allowed.

Bei einer entsprechenden Ansteuerung der Motoren zur Erzielung von Tremoloeffekten erübrigt sich die Benutzung herkömmlicher mechanischer Tremoloeinrichtungen mit ihren bekannten Einschränkungen und Nachteilen. With a corresponding control of the motors to achieve Tremolo effects do not require the use of conventional mechanical tremolo devices with their known limitations and disadvantages.

Beschreibung/Ausführungsbeispiele Die vollautomatische Stimmeinrichtung besteht aus den Elementen: 1. Istwertabnehmer 2. 2.1. Sollwertgeber 2.2. Sollwertspeicher 2.3. Auswertungsschaltung 3. Eingabeplatin mit optischer Kontrolle 4. Antriebseinheit 5. Energieversorgung 1, Istwertabnehmer: Als Istwertabnehmer können alle Bauteile verwendet werden, die die Schwingungen des Mediums in verwertbare elektrische Impulse umsetzt. Insbesondere sind elektromagnetische Tonabnehmer (wie in der Elektrogitarre bereits verwendet) Piezzokristalle (bereits verwendet in Mikrofonen und Tonabnehmern) Optokoppler (lichtempfindliche Bauteile) geeignet, als Istwertabnehmer Verwendung zu finden.Description / exemplary embodiments The fully automatic tuning device consists of the elements: 1. Actual value consumer 2. 2.1. Setpoint generator 2.2. Setpoint memory 2.3. Evaluation circuit 3. Input board with optical control 4. Drive unit 5. Energy supply 1, actual value pick-up: All components are used, which convert the vibrations of the medium into usable electrical impulses implements. In particular, electromagnetic pickups (as in the electric guitar already used) Piezo crystals (already used in microphones and pickups) Optocoupler (light-sensitive components) suitable for use as actual value pick-up to find.

2.2.

2.1. Sollwertgeber 2.2. Sollwert speicher 2.3. Auswertungsschaltung Die genannten Funktionen sollten aus Platzgründen in einem Mikroprozessor vereinigt werden. Einfachere Lösungen mit herkömmlicher Elektronik können bei einfacheren Ausführungen des autom. Stimmgeräts sinnvoll sein.2.1. Setpoint generator 2.2. Save setpoint 2.3. Evaluation circuit The functions mentioned should be combined in a microprocessor for reasons of space will. Simpler solutions with conventional electronics can be used with simpler ones Executions of the autom. Be useful with a tuner.

3. ningabeplatine mit optischer Kontrolle Je nach Einsatz und Ausführung des vollautomatischen Stimmgerätes beinhaltet die Eingabeplatine folgende Funktionen: 3.1. Ein/Ausschalter unterbricht die Energieversorgung für den Istwertabnehmer, die Eingabeplatine, die Auswertungsschaltung und die rotoren.3. Input board with optical control Depending on use and design of the fully automatic tuner, the input board includes the following functions: 3.1. The on / off switch interrupts the energy supply for the actual value consumer, the input board, the evaluation circuit and the rotors.

Die Versorgung des Sollwert speichers bleibt auch im ausgeschalteten Zustand bestehen. The supply of the setpoint memory remains even when it is switched off Condition exist.

3.2. Schalter zur Wahl der Betriebsart gestatten die Wahl zwischen den Betriebsarten - Normalbetrieb (Je nach Ausführung stimmt die Automatik bei Berührung eines dafür vorgesehenen Kontaktes oder selbstständig während des Spiels das Instrument auf die gewünschte/gespeicherte Tonlage) und - Programmierung (für jede Programmnummer können die Frequenzdaten eingegeben werden) - Tremolobetrieb (Während des Spiels werden die vorprogrammierten Tremoloeffekte automatisch ausgelöst oder über entsprechende Kontakte manuell gesteuert.) - Tremoloprogrammierung (die Daten für den Tremolobetrieb können eingegeben werden) 3.3 Programmwahltasten zur Wahl zwischen den gespeicherten Stimmlagen im Normalbetrieb, zur Bestimmung der einzelnen Saiten (Felle), für die neue Frequenzdaten eingegeben werden sollen, im Programmierungsbetrieb und zur Eingabe der Daten für die Tonhohenveränderungen in der Betriebsart Tremoloprogrammierung.3.2. Switches for selecting the operating mode allow you to choose between the operating modes - normal operation (depending on the version, the automatic is correct when touched a designated contact or independently while playing the instrument to the desired / saved pitch) and programming (for each program number the frequency data can be entered) - Tremolo mode (During the game the preprogrammed tremolo effects are triggered automatically or via corresponding Contacts controlled manually.) - Tremolo programming (the data for tremolo operation can be entered) 3.3 Program selection buttons to choose between the saved Voices in normal operation, to determine the individual strings (heads) for the new frequency data are to be entered in programming mode and for entry the data for the pitch changes in the tremolo programming mode.

3.4. Tasten zum Ändern der gesDeicherten Daten erlauben im Normalbetrieb eine Anhebung oder Absenkung der Gesamttonlage und im Programmierbetrieb die Veränderung der gespeicherten Frequenzen.3.4. Keys for changing the saved data allow in normal operation an increase or decrease in the overall pitch and the change in programming mode of the stored frequencies.

3.5. Speichertaste bewirkt, daß dle eingegebenen Frequenzdaten dauerhaft gespeichert werden unter der gewünschten Programmnummer.3.5. Save button causes the entered frequency data to be permanent can be saved under the desired program number.

3.6 Kontrollzeile erlaubt die ständige optische Kontro?ie folgender Daten: 3.6.1. - Anzeige der gewählten Programmnummern im Normalbetrieb, der Nummer des zur Veränderung ausgewählten einzelrXer Schwingmediums (Saite/Bell) in Programmierbetrieb.3.6 Control line allows constant visual control of the following Data: 3.6.1. - Display of the selected program numbers in normal operation, the number of the individual vibrating medium selected for change (string / bell) in programming mode.

3.6.2. - Anzeige der Betriebsart (= Normalbetrieb, P= Programmierbebr-eb, T= Tremolobetrieb.) 3.6.3. - Anzeige der Gesamttonlage bezogen auf 440 Hz im Normalbetrieb, und die Frequenz des zur Veränderung ausgewählten Schwingmediums m Programmierbetrieb. 3.6.2. - Display of the operating mode (= normal operation, P = programming override, T = tremolo operation.) 3.6.3. - Display of the overall pitch related to 440 Hz in normal operation, and the frequency of the vibrating medium selected for change in the programming mode.

4. Antriebseinheit Die Antriebseinheit dient dazu, die Lage der einen Halterung des schwingenden Mediums so zu verändern, daß sich der Abstand zur zweiten und gegebenenfalls weiteren Halterungen vergrößert oder verringert, wodurch die Spannung des sehwingenden Mediums entsprechend verändert wird. Motor, Getriebe und alterung des schwingenden Mediums sind zur Vereinfachung der Montage in einer Einheit verbunden.4. Drive unit The drive unit is used to determine the position of the one To change the holder of the vibrating medium so that the distance to the second and possibly further brackets enlarged or reduced, whereby the Tension of the visual medium is changed accordingly. Engine, transmission and aging of the vibrating medium are to simplify assembly in one unit tied together.

4,1, Motor: Als Motor ist jeder Elektromotor geeignet, der über ein ausreichendes Drehmoment verfügt um den anzutreibenen Mechanismus zu bewegen. Andere Lösungen mittels Hydraulik oder Pneumatik sind denkbar.4.1, Motor: Any electric motor that has a has sufficient torque to move the driven mechanism. Other Solutions using hydraulics or pneumatics are conceivable.

4.R. Getriebe: Sowohl Schnecken- als auch Zahnradübersetzungen verringern einerseics die Drehzahl des Motors auf ein gewünsc@tes Maß und erhöhen gleichzeitig das Drehmoment, so daß die Leistung des >5otors zum Spannen des schwingenden mediums ausreicht.4.R. Gearbox: Reduce both worm and gear ratios einerseics the speed of the motor to a desired level and increase it at the same time the torque, so that the power of the> 5otors for tensioning the oscillating medium is sufficient.

4.3. Halterung des schwingenden Mediums: Im gezeigten Beispiel besteht die Halterung aus einem Schlitten mit einer Bohrung zur Aufnahme und Verankerung einer Saite. Im unteren Teil es Schlittens befindet sich eine Feingewindebohrung zur Aufnahme der aus der Antriebseinheit herausragenden Schneckenschraube. Die Antriebseinheit kann auch mit einem geeigneten Anpaßstück an bereits vorhandene, in ihrer Lage veränderbaren Halterungen angesetzt werden. Weitere Lösungen sind denkbar.4.3. Mounting of the vibrating medium: In the example shown, there is the bracket from a slide with a hole for receiving and anchoring one string. There is a fine-thread hole in the lower part of the slide to accommodate the worm screw protruding from the drive unit. The drive unit can also be changed in their position with a suitable adapter to existing ones Brackets are attached. Other solutions are conceivable.

5. Energieversorgung Die einfachste Form der Energieversorgung stellt der Einbau einer Batterienhalterung dar. Bei Platz oder Gewlchtsprobiemen empfiehlt sich die Verwendung eines externen Netzteils, das mittels eines Versorgungskabels mit dem Instrument verbunden ist.5. Energy supply The simplest form of energy supply is the installation of a battery holder. If there is space or we recommend it the use of an external power supply unit, which by means of a supply cable connected to the instrument.

Sofern die jeweilige Bauweise es gestattet, ist eine Energieversorgung durch auf dem Instrument aufgebrachte Solarzellen möglich. If the respective construction allows it, there is an energy supply possible through solar cells attached to the instrument.

Gemeinsame Funktion der Elemente: Der Istwertabnehmer wandelt die vom schwingenden Medium ausgehenden ellen in elektrische Impulse, welche der Auswert- ungsschaltung zugeführt werden. Die Answertungsschaltung vergleicht den erhaltenen Istwert mit dem im Sollwertspeicher gespeicherten oder über die Eingabeplatine eingegebenen Sollwert und errechnet aus der Differenz der erte die zur Berichtigung des Istwerts notwendige Laufrichtung des Rotors. Die Auswertungsschaltung läßt den Motor solange drehen, bis die Frequenz des schwingenden Mediums (Istwert) mit dem Sollwert übereinstimmt, wobei die Kraft des Motors über ein Getriebe derart auf die beweglich gelagerten Halterung des scrw nge -den Mediums einwirkt, daß die Spannung derselben in der gewünschten weise ve -ändert wird.Common function of the elements: The actual value consumer converts the from the vibrating medium into electrical impulses, which the evaluation switching circuit are fed. The evaluation circuit compares the actual value received with the one stored in the setpoint memory or entered via the input board Setpoint and calculated from the difference between the values for correcting the actual value necessary direction of rotation of the rotor. The evaluation circuit leaves the motor as long as possible Turn until the frequency of the vibrating medium (actual value) matches the setpoint, the power of the motor via a transmission in such a way on the movably mounted Holding the scrw nge -den medium acts that the tension of the same in the desired way ve is changed.

Claims

Claims: Generic term: 1 fully automatic tuning device for musical instruments in which the mood (change in frequency) of a vibrating Medium (string, skin) takes place by mechanical change in the tension of the medium Characteristic part: characterized in that the change in voltage and thus the frequency caused by one or more microprocessor-controlled motors the stored setpoint for the frequency of the vibrating medium compared with the actual value determined in one of the following ways and thus the signal for controlling the motors is obtained.

Preamble of the sub-claim: 2. Fully automatic tuning device according to claim 1.

Characteristic part of the Unrer claim: characterized in that the different units of the vocal system both in the basic structure of the in Instruments (strings and skin instruments) can be included, as well as in the form of a retrofit kit for existing instruments with conventional ones Voting device can be combined to expand or replace the same.

Preamble of the sub-claim: 3. Fully automatic tuning device according to claim 1.

Characteristic part of the claim: characterized in that different setpoints or setpoint combinations in the memory of the microprocessor, for the frequency of the vibrating medium can be entered, as well as the overall pitch of the instrument is continuously variable within a limited range.

4. Fully automatic tuning device according to claim 1, characterized in that by controlling the motors accordingly, tremolo effects for both strings and can also be achieved with skin instruments. The tremolo effects can be preprogrammed and / or triggered and / or controlled by actuating a suitable switch will.