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Tasteninstrument mit elektrisch erzeugter Musik. Den Gegenstand der
Erfindung bildet ein Musikinstrument, bei welchem auf elektrischemWege durch Niederdrücken
von Tasten Töne beliebiger Klangfarbe erzeugt werden. Von bekannten Ausführungen
derartiger Musikinstrumente unterscheidet es sich durch die Anwendung der Grundgedanken
des Telegraphons von P o u 1 s e n. Dieses gestattet bekanntlich die elektromagnetische
Aufzeichnung von Schallwellen (Musik, Gesprächen usw.) auf einen dünnen Stahldraht,
der mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 m in. der Sekunde an dem Eisenkern einer
von einem Telephonstrome durchflossenen Spule vorbeigeführt und so an den einzelnen
Stellen verschieden stark magnetisiert wird. Die verhältnismäßig sehr kleinen Unterschiede
im Magnetisieren des Stahldrahtes oder Stahlbandes genügen, um beim nochmaligen
Vorbeiführen am Elektreomagneten in diesem Induktionsströme hervorzurufen, die,
zu einem Telephon geführt, das auf dem Stahldraht aufgezeichnete Gespräch oder Musikstück
wiederzugeben vermögen. Dabei hat sich gezeigt, daß die Wiedergabe der Töne durch
einen solchen Apparat außerordentlich rein, frei von all den störenden Nebengeräuschen
ist, die man beim gewöhnlichen Telephon und bei gewöhnlichen Sprechmaschinen ;so
unangenehm empfindet.
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Die Anwendung dieses. Grundgedankens des Telegraphons ist die Grundlage
und das Wesentliche der Erfindung, da eben stählerne, nach jenem Grundgedanken magnetisierte
Phonogrammträger zur Abgabe von Tönen dienen. Nur daß an Stelle des Stahlbandes
oder -drahtes Stahlringe oder Stahlscheiben SR treten, die, wie aus Abb. r ersichtlich,
auf einer Welle WA sitzen und nach der bekannten Weise derart magnetisiert
sind, wie es die Abbildung zeigt und die bei einer Dicke von 3 mm einen Durchmesser
von -.o bis 6o mm haben. Auf ihnen sind z. B. die Klänge eines Klaviers aufgezeichnet,
und zwar °so, daß jeder Ton auf einer einzelnen Scheibe aufgezeichnet wurde, während
sich diese genau einmal um ihre Achse drehte. Hierbei ist zu beachten, daß sich
der zu magnetisierende Umfang des. Stahlscheihenankers mit der obenerwähnten Geschwindigkeit
von 2 m pro Sekunde an dem Aufnahmeelektromagneten vorbeibewegt. Es entsprechen
dann den 84 Tasten des Klaviers ebensoviel magnetisierte Stahlscheiben, .die, mit
der gleichen Geschwindigkeit sich drehend:, mit der sie sich beim Aufzeichnen der
Töne drehten, an je einem kleinen Elektromagneten E vorübergleiten und in ihm bei
geschlossenem Stromkreis einen dem aufgezeichneten Ton an Perioden völlig entsprechenden
Wechselstrom induzieren.
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Wird nun (Abb. 2) in -den Stromkreis eines jeden Elektromagneten ein
Ein- und Ausschalter TA in Form einer Taste und gemeinsam in alle 84 Stromkreise
,ein Telephon L (mit der Membran MT) eingeschaltet und gleicht die
gesamte Tastatur der eines Klaviers, so vermag der Apparat durch das Telephon Schlagmusik
zu erzeugen vorausgesetzt, ,daß die durch einen Elektromotor oder .durch ein Uhrwerk
in Drehung versetzten Stahlscheiben immer noch die gleiche Geschwindigkeit innehalten.
Wird :die die Stahlscheibenanker tragende Welle durch eine andere ersetzt, auf deren
Scheiben die Töne eines Streich- oder Blasinstruments aufgezeichnet sind (wie überhaupt
alle beliebigen Klangfarben, selbst einzelne, gesungene Töne aufgezeichnet und reproduziert
werden können), so erzeugt das Tasteninstrument Streich- oder Blasmusik, denn außer
den Haupttönen sind auf den Ringankern auch Nebentöne aufgezeichnet, die die Klänge
gleicher Höhe und Stärke in ihren Farben unterscheiden und so neben der Reinheit
der
Wiedergabe diesem System seinen Wert verleihen.
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Um in den Klangfarben bequem wechseln zu können, befinden sich die
Stahlringanker SR, auf denen z. B. die von einem Schlag-, Streich- und Blasinstrument
herrührenden Klänge aufgezeichnet sind, auf einer Achse oder Welle WA (Abb.
i und 2), und zwar derart, daß immer drei Stahlscheiben aufeinanderfolgen, auf .denen
die Töne gleicher Höhe, doch verschiedener Klangfarbe aufgezeichnet sind.
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Wie aus Abb. i ersichtlich., drehen sich nur die Ringe gleicher Klangfarbe
vor Aden Elektromagneten, so daß, da der Abstand der Stahlscheiben voneinander io
mm betragen soll, durch eine seitliche Verschiebung der Welle um io oder 2o mm,
die durch einen gegebenenfalls über der Klaviatur angebrachten Drehgriff erfolgen
kann die Klangfarbe bequem gewechselt wird.
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Wenn außerdem Orchesterwirkungen oder mehrstimmige musikalische Wirkungen
hervorgerufen werden sollen, so ist vor jedem Scheibenanker SR ein Elektromagnet
E anzuordnen, dessen Selbstinduktion, um bei allen Elektromagneten gleichbleibende
Tonstärke zu erzielen, mit steigender Tonhöhe vermindert werden muß, was durch Verminderung
der Anzahl der Drahtwindungen und durch Verkleinerung des Magnetkerns erreicht wird.
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Die Vorrichtung wird am besten in ein einem Harmonium ähnlichen Gehäuse
untergebracht, wie z. B. in Abb. 3 dargestellt ist. Sie ist mit zwei Schubladen
HS, und HS; versehen, unter denen sich zwei Schränkchen HS; und FIS, zur
Aufbewahrung von Musikalien und Grammophonplatten befinden. Zwischen den beiden
Schubladen ist ein starkes Uhrwerk eingebaut, das allen in Betracht kommenden Teilen
der Vorrichtung als Antrieb dient und das umgestört während des Spielens, durch
die Tretvorrichtung HT aufgezogen werden kann, falls der Antrieb genannter Teile
nicht durch einen Elektro_notor erfolgt. Oberhalb :der Schiebefächer sind noch zwei
Steckkontakte L K, und LK, .angebracht.
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Wie A:bb. q. zeigt, können die die Klänge erzeugenden Telephone entweder
.derart gestaltet sein, daß sich ein Elektromagnet L zwischen zweiEisenbleclimembranen
befindet, an welchen sich zwei nach beiden Seitenflächen der Vorrichtung gehende
Schalltrichter I_S anschließen, oder .es sind den sieben Oktaven entsprechend in
der Rückwand des Gehäuses an oder in einer Resonanzwand sieben Telephonmembranen
MT mit ihren zugehörigen Elektromagneten angebracht. Zur Klangverstärkung
können einerseits wie bei einem gewöhnlichen Klavier Pedale dienen, die hier Widerstände
ein- oder ausschalten, andererseits soll diese Verstärkung auch durch die Art des
Tastenanschlags erreicht werden. Abb. 5 stellt eine Taste TA
im Längsschnitt
dar, bei :der, wie aus der Abbildung leicht ersichtlich"durch stärkeren Anschlag
mittels der Feder N mehr -von Odem für alle Tasten gemeinsamen Widerstand A ausgeschaltet
wird als durch schwächeren una umgekehrt.
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Bei ungenügend starker Magnetisierung der Stahlscheiben können die
Klänge dadurch verstärkt werden, daß wie die schematische Abb. 6 zeigt, beim Anschlagen
der Taste TA,, der in dem Elektromagneten E,. entstehende (Wellen-) Wechselstrom
die Eisenblechmembran RMl eines als Telephonrelais dienenden Mikrophons derart dem
auf der Stahlscheibe SR fixierten Ton entsprechend in Schwingung versetzt, @daß
der durch das Kohlenkörnermilzrophon K, in rascher Folge unterbrochene Gleichstrom
der Batterie B im Telephon L, MT, den gewünschten Ton entstehen läßt.
Der Gleichstrom fließt wie auch bei den gewöhnlichen Mikrophonen .durch .die rechteckige,
schmale Eisenblechmembran RMl zum Mikrophon K,_ und von dort durch das Telephon
zur Batterie zurück.
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Ist, wie aus derselben Abbildung ersichtlich, auf .der dem Elektromagneten
E; zugewandten Seite der Membran RM., noch ein MikrophonK, angebracht, das mit dem
gegenüberliegenden (KJ im Stromkreise der Batterie B parallel geschaltet ist, so
schließt dieses beim Schwingen der Membran den Stromkreis., wenn jenes ihn öffnet
und umgelehrt. Es wird also durch Anschlagen der Taste TA= in einem begrenzten Zeitabschnitt
die doppelte Anzahl Stromstöße erzeugt als beim Anschlagen der Taste TA,, so daß
der so im Telephon L=-MT, entstehende Ton die doppelte Schwingungszahl aufzuweisen
hat als der auf der Stahlscheibe aufgezeichnete, demnach um eine Oktave höher liegt.
Durch diese Verdoppelung der Frequenz des »zerhackten« Gleichstroms ist nur noch
die Hälfte der Scheibenanker erforderlich"da jetzt durch eine einzige Stahlscheibe
zwei um eine Oktave voneinander getrennte Töne erzeugt werden können, so @daß, wenn
man :sich mit sechs Oktaven begnügt, auf 36 Stahlscheiben die Töne der ersten, dritten
und fünften Oktave aufgezeichnet .sind und auf oben angegebene Weise nebst .denen
der zweiten, vierten und sechsten Oktave wiedergegeben werden.
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Die in Abb. 7 .dargestellte Anordnung vermindert die Anzahl der benötigten
Elektromagnete ebenfalls auf die Hälfte, da hier die drei Mikrophone K1, K2 und
K3 (Abb. 6)
eine gemeinsame Membran RM besitzen ünd so nur einer
Spule E bedürfen. Der Grundgedanke ist derselbe wie der durch Abb. 6 dargestellte,
nur daß die Tasten TA, und TA,
im Stromikr.eise der Batterie B liegen und
nicht wie vorher im Stromkreise .des Elektrotnagneten E, der jetzt, wie die Abbildung
zeigt, immer kurzgeschlossen bleibt und über den, wie auch über alle .anderen in
der Vorrichtung lieindliche Spulen, ein Eisenzylinder geschoben wird, um einerseits
die elektromagnetische Wirkung zu vergrößern, anderseits alle schädlichen Kraftlinien
von benachbarten Stahlscheiben, Elektromagneten usw. wirkungslos zu machen.
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Um die Membranen RM vor jedem schädlichen Einfluß von außen her zu
schützen, sind sie, wie Abb. 8 im Durchschnitt zeigt, in zwei hölzerne Rahmenplatten
R,_ und R. eingespannt, welche, innenhohl, durch dieZapfen PF zusammengehalten werden.
Die mittels der durch die Löcher Y (A.bb. 9) gehenden Zapfen PF festgehaltenen und
-gespannten ZTembranen R,1-1 besitzen die in Abb. 9 dargestellte Form: der Strom
wird ihnen ,durch die Schraube FR (Abb. 8) zugeführt und verläßt sie bei Schwingungen
durch die an den Innenwänden der Rahmen befestigten Kohlenkörnermikrophone K" K,
und K3 und durch die Schrauben FS und Muttern FU. Abb. io stellt die Innenansicht
oder hinteren Rahmenhälfte R., dar. Der Abstand zwischen zwei Elektromagneten mit
ihren zugehörigen Membranen, Mikrophonen usw. beträgt hierbei der in Abb. i abgebildeten
Anordnung entsprechend 3o mm.
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Eine wesentliche Vereinfachung der Vorrichtung wird dadurch erreicht,
@daß, wie aus Abb. i i ersichtlich, die Elektromagneten E keine eigenen Membranen
zu Schwingungen anregen: vielmehr wird beim Anschlagen einer Taste TA .der
im Elektromagneten entstehende Wechselstrom durch eine Spule E0 geleitet, -Iie,
für je zwölf Elektromagnete (die so eine Oktave umfassen) gemeinsam,, erst ihrerseits
als Relais dient, d. h. die Eisenblechmembran RM in rascher Folge anzieht und wieder
in ihre Ruhelage oder darüber hinaus schwingen läßt und so durch das Mikrophon G
den Stromkreis der Batterie B in gleicher Weise öffnet und schließt, so daß durch
das Telephon L-MT der betreffende Ton wiedergegeben wird. Auf diese Weise . sind
nur noch sechs oder sieben den einzelnen Oktaven zugehörige Relais erforderlich,
die, falls sie, wie in Abb.7 und 8 dargestellt, je drei Kohlenkleinmikrophone besitzen,
schließlich auf die Hälfte vermindert werden können und von derselben Bauart sind
wie die in Abb, 8 abgebildeten.
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Bei dem aus Abb. i i ersichtlichen Relais kann dadurch die Membran
entbehrlich gemacht werden, daß, wieAbb.12 zeigt, auf eine Stirnseite der Magnetisierungsspule
E0 eine mit Eisen- und Kohlenkörner gefüllte, aus nicht leitendem Werkstoff hergestellte
Dose D0 befestigt ist, in die die Schrauben DR hineinragen, um den Strom der Batterie
zu-oder abzuleiten. Von den .durch die Spule fließenden Wechselströmen veranlassen
die Stromstöße nach einer Richtung eine Anziehung der Eisenkörner, während die von
entgegengesetzter Richtung infolge Abschwächung der magnetischen Wirkung die Körner
wieder in ihre Ruhelage zurücktreten lassen. Die die Membran ersetzenden Eisenkörner
beeinflussen deshalb die Kohlenkörner in rascher Folge derart, ,daß ihr Leitungswi
lerstand ebensoaft verändert wird, und beim Anschlagen der Taste der auf der zugehörigen
Stahlscheibe aufgezeichnete Klang ertönt.
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Ein auf anderen Grundlagen beruhendes Relais wird durch Abb. 13 (im
Durchschnitt) dargestellt. Hier sind im Eisenkern einer Magnetisierungsspule E0
dünne, isolierte Wismutdrähte WI eingelassen, die auf beiden Stirnflächen
der Spule in je eine flacheSpirale auslaufen und im Stromkreis der bekannten Batterie
B liegen. Das Righische Phänomen besagt nun, daß sich beim Wismut der elektrische
Leitungswiderstand erhöht, wenn man es zwischen die Pole eines. Magneten oder überhaupt
in ein Magnetfeld bringt, und da die Wismutdrähte ,sich im stärksten Teil des elektromagnetischen
Kraftfeldes befinden und ihr Leitungswiderstand in rascher Folge dem :durch die
Spule E0 fließenden Wechselstrom oder dem auf dem entsprechenden Ringanker aufgezeichneten
Ton gemäß verändert wird, so ;gleicht .der wiedergegebene Ton völlig dem auf der
Stahlscheibe aufgezeichneten.
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Ein solches Relais kann, wie .das in Abb. 6 dargestellte, an oder
in jedem Elektromagneten E .angebracht oder aber entsprechend der aus Abb. i i ersichtlichen
Anordnung für eine Gruppe von (z. B. 12) Elektromagneten gemeinsam sein.
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Bei gen%end starker Magnetisierung der Stahlscheibenanker wird dasselbe
Ergebnis auch dadurch erreicht werden können, daß, wie Abb. 14 zeigt, eine in einem
schützenden Eisenzylinder Z und :im Stromkreis der Batterie B befindliche
Wismutzelle WZ unmittelbar dem an Stärke periodisch. wechselnden Magnetfeld
der rotierenden Stahlscheibe SR ausgesetzt wird.
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Wird, vielleicht kurz vor dem die Klänge wiedergebenden Telephon L
der Alb. q., in ein für alle Stromkreise der »Tondynamomaschinen« .gemeinsames Leitungsstück
ein
Mikrophon eingeschaltet, so können bei geschlossenem Stromkreis
aller Tondynamos wegen des hohen Widerstandes des Kohlenkörnermikrophons keine Ströme
durch dieses hindurohgelanigen. Ohne Mikrophon müßtvi also dauernd die 84 Töne .durch
das Teleplioil L erzeugt werden. Treffen jetzt musikalische Schallwellen auf die
Mikrophonniernbran auf, @so, werden für -die Dauer der Schallwellen nur die Stromkreise
(der Wechselströme geschlossen, deren Frequenz: mit der Schwingungszahl der Schallwellen
Übereinstimmt. Die Vorrichtung gibt demnach die in das Mikrophon gelangenden Schallwellen
in anderer, beliebiger Klangfarbe wieder, d. h. er vermag selbständig die auf einem
mit ihm in keiner Weise zusammenhängenden Instrument gespielten Musikstücke öder
-auch Gesang zu begleiten.
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Wie aus Abb. 15 ersichtlich, wird dasKohlenkörnermikrophon
am besten in den Hals eines durch ein Kugelgelenk nach allen Seitendrehbaren Schalltrichters
angebracht und isst mittels Litze und Steckkontakt mit der Vorrichtung durch den
in A.bb. 3 mit LKl bezeichneten Steckkontaktanschluß verbunden.
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Es ist bereits bekannt, elektrische Stromimpulse, wie z. B. einen
Telephonstrom, mittels eines Elektromagneten auf einen Schreibstift zu übertragen,
der die Stromschwankungen auf eine Walze oder Grammophonplatte aufzeichnet, so daß
. ein so aufgezeichnetes Gespräch oder Musikstück auf bekannte Weise beliebig oft
wiedergegeben werden kann. Eine solche Vorrichtung läßt sich leicht mit .dem oben
beschriebenen Musikinstrument verbinden.
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Zu diesem Zwecke befindet sich am Boden der beiden in A'bb. 3 mit
HS, und HSZ bezeichneten Schubladen je eine metallene Scheibenunterlage für- Grammophonplatten,
die durch Idas die magnetisierten Scheibenanker antreibende Uhrwerk in Drehung versetzt
werden kann. In HS, ist die Aufnahmevorrichtung untergebracht, die, wie Abb. 16
zeigt, im grundsätzlichen Aufbau ein Telephon ist, dessen rechteckige Eisenblechm:embran
RD, mit einem. Schreibgriffel RG versehen, bei Schwingungen die durch den Elektromagneten
RE fließenden Stromstöße auf die mit einer harten Wachsschicht bedeckte Pappen@deckelplatte
SP in Form einer flachen Spirale aufzeichnet.- Die Spule RE befindet sich in dem
Schlitten RH, der sich bei Drehurig ,der Unterlagscheibe SU längs der Achse der
Spindel RP und der der Führungsstange RF verschiebt, da, die beiden konischen Zahnräder
RK, und RK" die Spindel RP in Umfdrehung und so ,den Schlitten mittels der in die
Spindel eingreifenden Klaue RS in Bewegung setzen. Fließt durch die Windungen des
Mektromagneten RE ein Telephonstrom, der durch die Spindel zu- und durch ;die Führungsstange
abgeleitet werden kann, so wird, wie schön oben erwähnt, -die Membran und mit ihr
der Schreibgriffel zu Schwingungen angeregt, wodurch das betreffende Gespräch oder
Musikstück auf die unter dem Griffel vorübergleitende Pappscheibe SP aufgezeichnet
wird. Zu Üiesein Zwecke wird neben dem mittels der Spindel bewegten Elektromagneten
das Trichtermikrophon (Abb. 15) durch den Anschluß LKZ (Abb. 3) in den Stromkreis
einer Batterie eingeschaltet, so .daß beim Auftreffen von Schallwellen auf die Mikrophonmembran
durch den Elektromagneten entsprechende Stromstöße gesandt wenden un,-1 die vom
Magneten, beeinflußte Membran durch den Griffel das in den Schalltrichter gelangende,
von einem von. .der Vorrichtung unabhängigen Instrument stammende Musikstück oder
auch Gespräch auf die Platte aufzeichnet.
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Die wichtigste Anwendung ;der Aufnahmevorrichtung besteht jedoch darin,
daß die Tastatur ebenfalls zur Aufzeichnung von IVIusikstüclten benutzt, d. h.,
daß während des Gebrauchs der Klaviatur, also während des Spielens, das gespielte-Musikstück
aufgezeichnet werden kann: Der Elektromagnet RE wird dann in die Stromkreise aller
»Tondynamos« geschaltet, so daß er bei Gebrauch der Tasten das sofortige Aufzeichnen
von Musikstücken u. dgl. auf als Grammophonplatten dienende Pappscheiben gestattet.
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Die auf diesen wie auch auf den käuflichen Grammophonplatten aufgezeichneten
Musikstücke lassen sich durch; die Vorrichtung (ebenfalls auf im Grundgedanken bekannte
Weise) :beliebig oft wiedergeben; die betreffende Platte SP, die die bisher bei
.den mechanischen Klavierspielvorrichtungen übliche Notenrolle ersetzt, wird zu
diesem Zwecke auf die Unterlagscheibe SU in der zweiten Schublade HSZ (Abb. 3) gelegt
und, wie in Abb. 17 (im Längsschnitt) dargestellt, die Nadel SN d'er an .einem !hohlen,
im Durchschnitt rechteckigen Schallarm SA befindlichen, nach außen völlig geschlossenen
Schalldose SD wie gewöhnlich auf die Grammophonplatte gesetzt. Nach Schließen der
Schublade beginnt die Scheibe sich zu drehen und die durch die Membran SM hervorgerufenen
Schallwellen durchlaufen den Schallarm SA in der durch die Pfeile angegebenen Richtung.
Der Schallarm ist am anderen Ende SB erweitert und dort zur Veredlung des Tones
.mit Kristallglassplittern gefüllt; durch ,die SpitzenSS um die wagerechte Achse
c-d und durch das Kugellager SL um die senkrechte Achse a#-b drehbar, ist denn
Schallarm
so die für ihn erforderliche Beweungsfreibeit gegeben. Die an den Glassplittern
vielfach gebrochenen und derart von störenden Nebengeräuschen gereinigten Schallwellen
gelangen dann durch das die Glasstucke zurückhaltende Drahtnetz oder Prahtsieb SZ
und somit auf die Schieferweinbran SC des Kohlenkörnermikrophons SK, wodurch auf
bekannte Weise ein Batteriestrom, der von der Schraube SY aus 7lurcli
SC, SK, SZ' und SY fließt, das auf SP ;i-@ierte NTusikstück oder Gespräch
durch die "@ elephone L-ILIT (Abb. d) wiedergibt.
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An Stelle des Batteriestromes können auch -'ie von der Voriclitung
erzeugten Wellenströme treten; der Grundgedanke ist dann änzlich gleich der oben
beschriebenen Anordnung zur Begleitung von Musikstücken und Gesang; das Trichtermikrophon
(Abb.15) -;: =r 1 hier durch das :Mikrophon ersetzt und die .auf SP (Abb. 16) aufgezeichneten
:Musikstücke können aus obigem Grunde ebenfalls in beliebiger Klangfarbe wiedergegeben
werden.
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Essei noch. erwähnt, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, alle
Scheiben auf bekannte Weise zu magnetisieren; vielmehr genügt es, wenn, wie aus
Abb. i8 zu entnehmen ist, auf 81 Stahlscheiben SR, sämtliche Töne irgendeines
.Musikinstrumentes aufgezeichnet sind und nun auf die aus der Abbildung ersichtliche
Weise .auf die Scheibenanker SR übertragen werden. Es genügt sogar für je eine Oktave
eine einige Stahlscheibe SR, auf der ein beliebiger Ton der betreffenden Oktave,
z. B. das c, aufgezeichnet ist, so daß die elf Scheiben SR, auf denen die übrigen
Töne der Oktave aufgezeichnet werden sollen, mit entsprechend kleinerer Geschwindigkeit
an dem Kern der Magnetisierungsspule vorübergleiten. müssen als die Scheibe SR,
auf die genanntes c aufgezeichnet werden soll, wobei, wie bekannt, die Scheiben
nur während genau einer Umdrehung magnetisiert werden.