DE3628219A1 - Einrichtung zur erzeugung von wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Er­ zeugung von insbesondere akustischen Wellen vorgegebener Frequenz und Amplitudenform.

Solche Einrichtungen sind neben Anwendungsgebieten im Bereich der Elektrotechnik vor allem für Abgleichein­ richtungen von Musikinstrumenten, vor allem von Orgeln, erforderlich.

Beispielsweise bei der Stimmung von Pfeifen eines Orgel­ werks kommt es darauf an, daß zunächst die Pfeife des Grundtons möglichst exakt auf die gewünsche Grundfrequenz eingestellt wird und dann die übrigen Pfeifen des Orgel­ werks in das hierzu erforderliche Frequenzverhältnis durch Nachstimmung gebracht werden. Die erwähnten Frequenz­ verhältnisse sind je nach der gewünschten Stimmung in gewissen Grenzen unterschiedlich. Solche Orgelstimmungen sind in der Fachwelt allgemein bekannt. Die Nach- bzw. Umstimmung einer Orgel oder eines Musikinstruments ist in der Praxis nicht nur bei altersmäßig bedingten Ver­ änderungen des Instruments nötig, sondern oft auch bei der Aufführung von Kompositionen alter Meister. Eine besondere Schwierigkeit tritt bei der Stimmung von Musikinstrumenten dann auf, wenn sich der Stimmvorgang über einen längeren Zeitraum, beispielsweise mehrere Stunden oder gar Tage erstreckt, weil dann, beispiels­ weise durch unterschiedliche Temperaturen bedingt, die Frequenzverhältnisse, bezogen auf den Grundton, Verände­ rungen unterworfen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die zum einen zeitlich in der Frequenz hoch­ konstante Wellen gegebenenfalls unterschiedlichen Ober­ wellengehalts ebenso zu erzeugen gestattet wie Wellen, die zu einer Bezugsfrequenz in einem bestimmten Frequenz­ verhältnis stehen.

Die Erfindung besteht in einer Einrichtung zur Erzeugung von insbesondere akustischen Wellen vorgegebener Fre­ quenz und Amplitudenform, vorzugsweise zum Abgleich eines Musikinstruments, wie den Pfeifen eines Orgelwerks und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherwerk vorge­ sehen ist, in dessen Speicherzellen die für eine Be­ schreibung eines gewünschten Amplitudenverlaufs erforder­ lichen Amplitudenwerte digital abgespeichert sind und an dessen Daten-Ausgang ein Digital-Analogwandler zur Ab­ leitung des gewünschten Analogsignals angeschaltet ist, daß für das Speicherwerk eine Ansteuerschaltung vorgesehen ist, die von einem in der Frequenz hochkonstanten Takt­ generator gespeist wird und eine zeitliche Folge von digi­ talen Adressensignalen für die Speicherzellen abgibt, die der Frequenz und der Amplitudenwertfolge des vom Speicherwerk abzugebenden Signals entspricht, und daß ein Eingabefeld für die Ansteuerschaltung vorgesehen ist, über die die Folge der Adressensignale entsprechend der Frequenz und der Amplitudenkurve des gewünschten Analog­ signals einstellbar ist.

Eine solche Einrichtung ist nicht nur zur Erzeugung von akustischen Wellen brauchbar, sondern auch als elektri­ scher Signalgenerator, beispielsweise für Zwecke der Meßtechnik.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen in folgendem.

Vorteilhaft wird das Eingabefeld mit einer Einstellvor­ richtung versehen, die die Ansteuerschaltung zur Abgabe einer ein Signal gewünschten sinusförmigen oder dreieck­ förmigen Amplitudenverlaufs beschreibenden Folge von Adressensignalen veranlaßt. Es läßt sich hierdurch der für Anwendungen beim Instrumenteabgleich häufig benötigte Oberwellengehalt rasch erreichen.

Wie einleitend erwähnt, ist es für den Abgleich eines Musikinstruments oftmals nötig, eine sogenannte Klassi­ sche Stimmung vorzunehmen, die von der sonst üblichen Standardstimmung abweicht. Das nachfolgende Beispiel mag dies verdeutlichen.
Es bedeuten:

1Frequenzen der Standardstimmung in der Oktave 1 in Hertz 2Frequenzen einer bekannten historischen Stimmung, der sog. mitteltönigen Stimmung in der Oktave 1 in Hertz 3Frequenzunterschied von 1 und 2 in Hertz 4Frequenzunterschied von 1 und 2 Cent. Ein Cent ist der hundertste Teile der Tondifferenz eines Halbtons.

Vor Aufführungen von Kompositionen alter Meister muß die Orgel somit häufig auf eine der Komposition angepaßte historische Stimmung umgestimmt werden und ein Orgelstimm­ gerät, welches zur wesentlichen Erleichterung dieser Ar­ beit Töne von 20 bis 30 der bekanntesten historischen Stimmungen wiedergeben kann, sollte dies mit einer Genau­ igkeit von wenigen Zehntel Cent tun.

Dafür hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Ansteuer­ schaltung mit einem Abfrageteil zu versehen, der regel­ mäßig die Einstellvorrichtung nach eventuell zwischen­ zeitlich vorgenommenen Eingaben, z.B. zur Wahl eines anderen Tons der 12 Töne einer Oktave, einer anderen Oktav­ lage oder einer anderen Stimmung abfragt. Hierdurch wird erreicht, daß die Einrichtung rasch veränderten Anforde­ rungen folgt.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in der Einstellvorrichtung eine Eingabemöglichkeit für den Wert der Frequenz des Analogsignals vorzusehen, der zur Fre­ quenz des vorher eingestellten Signals in einem geforder­ ten Frequenzverhältnis steht, wie einer Quint oder einer Terz.

Da das Ausgangssignal des Digital-Analogwandlers elektri­ sche Analogsignale abgibt, der Abgleich eines Musikin­ struments aber häufig nur nach dem Gehör und nicht nur elektrisch erfolgt, wird der Einrichtung zweckmäßig eine die Analogsignale in akustische Signale umwandelnde Vor­ richtung, insbesondere ein Lautsprecher zugeordnet.

Wird eine die akustischen Wellen eines Musikinstruments in elektrische Analogsignale umwandelnde Vorrichtung vor­ gesehen, die mit dem einen Signaleingang eines Schwebungs­ messers verbunden ist, dessen anderem Signaleingang das in der Einrichtung erzeugte elektrische Analogsignal zu­ geführt wird, so erhält man die Möglichkeit der exakten Einmessung der Frequenzen des akustischen Signals. Als akustische Aufnahmevorrichtung läßt sich durch einfache Umschaltung der Lautsprecher verwenden, der sonst an den Analogausgang des vorerwähnten Digital-Analogwandlers an­ geschaltet ist.

Wird für die erfindungsgemäße Einrichtung zumindest ein Sensor vorgesehen, der auf die Frequenz des Musikinstru­ ments einwirkende Umgebungseinflüsse erfaßt, vor allem ein Temperatursensor, so kann mit diesem Sensor die Grund­ frequenz des elektrischen Signals über die Ansteuervor­ richtung entsprechend korrigiert werden. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn der Abgleich bzw. die Stimmung eines Musikinstruments sich über eine längere Zeit, bei­ spielsweise mehrere Tage erstreckt.

Vor allem in diesem Zusammenhang hat es sich als vorteil­ haft erwiesen, wenn eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, die beim Abschalten des Geräts den letzten Stand der elektrischen Werte einspeichert. Man ist dann beim Wiedereinschalten in der Lage, zwischenzeitlich evtl. eingetretene Veränderungen, z.B. der Temperaturverhält­ nisse zu verarbeiten und eine bezüglich der vorher ge­ leisteten Abstimmarbeiten kontinuierliche, temperatur­ korrigierte weitere Abstimmung zu gewährleisten.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Hierzu gibt die Fig. 1 ein Übersichtsbild und die Fig. 2 eine detaillierte Ausführung dieses Beispiels wieder.

Die erfindungsgemäße Einrichtung nach dem Ausführungs­ beispiel umfaßt ein Speicherwerk 1 mit einer größeren Anzahl von Speicherzellen, dem eine Ansteuerschaltung 2 zugeordnet ist, die in ihrem Ansteuerverhalten über ein Eingabefeld 3 z.B. über Bedienungs-Tasten in gewünschter Weise einstellbar ist. Das Speicherwerk gibt seine elek­ trischen Ausgangssignale beispielsweise an einen Laut­ sprecher 4 ab. In dem Speicherwerk 1 sind in den einzel­ nen Zellen mit der Adressierung beispielsweise linear in der Amplitude ansteigend gestaffelte Amplitudenwerte als Binärworte vorprogrammiert eingespeichert. In der An­ steuerschaltung wird von einem Taktgenerator 6 eine An­ steuersignalfolge erzeugt, die nach Maßgabe des vom Be­ nutzer bedienten Eingabefelds 3 einerseits auswählt, in welcher Reihenfolge die einzelnen Speicherzellen ihre Amplitudenwerte an den Ausgang des Speicherwerks 1 ab­ geben und mit welcher Folgefrequenz diese Reihenfolge durchlaufen wird. Geht man davon aus, daß der Taktgene­ rator mit einer konstanten Taktfrequenz von beispiels­ weise 2 MHz Aktivierungssignale an das Speicherwerk ab­ gibt, so kann man im Signalausgang des Speicherwerks bei beispielsweise 4096 eingespeicherten Amplitudenwerten jede gewünschte Ausgangssignalform durch eine mehr oder weniger grobe Treppenkurvenform annähern. Fügt man in die Ausgangssignalleitung beispielsweise ein Tiefpaßfilter ein, dessen Grenzfrequenz gerade hinreichend über der höchsten Frequenz des zu erzeugenden Ausgangssignals und
hinreichend weit unterhalb der Ansteuerfrequenz seitens der Ansteuerschaltung 2 liegt, so wird ein durch den treppenförmigen Amplitudenverlauf an sich bedingter Ober­ wellengehalt weitgehend unterdrückt und das Ausgangssignal praktisch ausschließlich durch die Verlaufsform dieses geglätteten Signals bestimmt.

In Fig. 2 ist die Ansteuerschaltung 2 als Mikrorechner (EMUF=Einplatinen-Mikrocomputer für universelle Fest­ programme) ausgebildet, der vier Input-Output-Anschlüsse a, b, c und d, eine Taktfrequenzausgangsleitung e und einen Anschluß f für die Rückstellung aufweist. In dem EMUF ist zur Abwicklung des Programms ein fest pro­ grammierter Speicher, z.B. ein EPROM g enthalten. Bei­ spielsweise ist für den EMUF der Typ Z 80-EMUF der Firma Ing. Büro W. Kanis GmbH, 8134 Pöcking, geeignet. Die Input- Output-Anschlüsse a, b, c und d sind jeweils 8-Bit-Par­ allelcodeanschlüsse. Der Datenstrom aus a, b und c dient der Einstellung eines Binärworts, welches als zu addieren­ der Wert (Addierquantum) einem 28-Bit-Volladdierer 7 zu­ geführt wird, an dessen Ausgang das Speicherwerk 1 ange­ schaltet ist. Der Volladdierer addiert das Addierquantum fortlaufend im Takte des Taktsignals e und erhöht dabei laufend den an seinem Ausgang als Binärwort auftretenden Summenwert. Das Speicherwerk 1 ist beim Ausführungsbei­ spiel ein 4-KByte-EPROM des Typs 2732 G, den viele Firmen anbieten, beispielsweise auch die Siemens AG, Berlin und München. Das Speicherwerk 1 hat 12 Adressierungseingänge, von denen 11 im Parallelcode vom Ausgang des Volladdier­ ers 7 als Adressensignalwort zugeführt werden. Insgesamt stehen zwar am Ausgang des Volladdierers 7 insgesamt 28 Bit zur Verfügung. Von diesen werden jedoch nur die Bit 17 bis 27 benutzt und die Bit 0 bis 16 unterdrückt, weil die Genauigkeit beim Ausführungsbeispiel bereits ausreicht. Mit jeder Eingabe eines Adressensignals in das Speicherwerk 1 gibt dieses in seinem Ausgang jeweils den dem Adressensignal entsprechenden Amplitudenwert als Binärsignal, vorzugsweise als PCM-Signal im Parallel­ code ab. Da die Adressensignale durch das Taktsignal zeitlich äquidistant aufeinanderfolgen, ist auch das aus 1 über 9 abgeleitete Analogsignal hochkonstant.

Da beim Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, entweder ein Sinussignal oder ein Signal mit dreieckförmigem Ampli­ tudenverlauf zu erzeugen und der Speicher 1 insgesamt 12 Adresseneingänge hat, wird beim Ausführungsbeispiel die Umschaltung zwischen Sinusverlauf und dreieckför­ migem Verlauf in der Weise vorgenommen, daß für das 12. Bit bei Anlegen eines Aktivierungspotentials 0 (mittels eines Schalters 8) der sinusförmige Verlauf ausgewählt und bei Anlegen eines Aktivierungspotentials 1 das Signal mit dreieckförmigem Amplitudensignal ausgewählt wird. Zu diesem Zweck sind die Amplitudenwerte für sinusförmigen Verlauf in den Speicherzellen für die Byte 0 bis 2047 abgespeichert und die Amplitudenwerte für dreieckförmigen Amplitudenverlauf in den Speicherzellen für die Byte 2048 bis 4095. Über den Schalter 8 wird also lediglich der Speicherbereich, der ausgelesen werden soll, bestimmt. Im Ausgang des Speichers 1 steht dann mit einem 8-Bit-Wort die Folge von Amplitudenwerten in Form von 8-Bit-Worten an, die einem Digital/Analog-Wandler 9 zugeführt wird, dessen Ausgang, zweckmäßig unter Zwischenschaltung des vorer­ wähnten Tiefpaßfilters 10 das gewünschte Signal nach Fre­ quenz und Amplitudenverlauf entnehmbar ist. Dies kann über einen zweckmäßig regelbaren Verstärker 11 beispiels­ weise zur akustischen Wiedergabe einem Lautsprecher 12 zugeführt werden.

Der EMUF 2 wird beim Ausführungsbeispiel hinsichtlich seines dem Anschluß c zugeordneten Teiles zeitverschach­ telt doppelt genutzt. Zu diesem Zweck ist ein Halte-Bau­ stein (latch) vorgesehen, der die für die Festlegung des Addierquantums dienenden 6 Bit des Anschlusses c für die Zeit festhält, während der der Anschluß c nebst seinem zugehörigen Schaltungsteil für die Temperaturregelung Verwendung findet. Das Kriterium für diese anderweitige Ausnutzung des Anschlusses c wird als Binärinformation aus dem Bereich des Einstellfeldes 15 bei Schließen des Temperaturschalters 21 erhalten.

Dadurch, daß der Abfrageverteiler 13 nach Art eines Zeit­ multiplex-Systems die einzelnen Bereiche abfragt, wird so eine ständige Anpassung des Addierquantums an die Einstel­ lungen und die Änderung der Umgebungseinflüsse erreicht. Die Temperatursteuerung arbeitet dabei wie folgt. Der beim Ausführungsbeispiel zur Temperatursteuerung vorgesehene Temperatursensor 22 besteht aus einem temperaturabhängigen Widerstand, der in eine Brückenschaltung 23, die mit einem konstanten Strom gespeist wird, einbezogen ist. Die Brücken­ schaltung 23 gibt damit eine elektrische Spannung als elek­ trisches, temperaturabhängiges Ausgangssignal ab, das gege­ benenfalls nach Verstärkung einem Vergleicher 24 zugeführt wird. Der zweite Eingang des Vergleichers 24 erhält von einem Digital/Analog-Umsetzer 25 eine Vergleichsspannung. Der Digital/Analog-Umsetzer 25 wird eingangsseitig über den Input-Output-Anschluß c fortlaufend mit den 8-Bit- Binärwörtern belegt, deren Werte nach Art einer iterativen Methode so lange verändert werden, bis die beiden Ver­ gleichswerte einander entsprechen. Durch diesen an sich bekannten Wägevorgang wird das Sensorsignal im Zuge des zyklischen Abfragevorgangs in einen Digitalwert umgewan­ delt und im Mikrorechner entsprechend verarbeitet, falls der Schalter für die Temperatursteuerung eingeschaltet ist. Eine Signalverzögerung 21 sorgt dafür, daß das Ein­ oder Ausschalten des Schalters für die Temperatursteuerung erst nach Abwicklung einer Analog/Digital-Wandlung des Temperatursignals wirksam wird, falls zufällig während einer solchen Phase geschaltet wurde.

Mit einer Reset-Taste können manuell oder durch die Tem­ peratursteuerung erfolgte, von der Norm abweichende Ton­ veränderungen rückgängig gemacht werden. Das Programm wird in diesem Fall wie beim Einschalten des Geräts neu gestartet.

Mit den Einstelltasten 16 und 17 wird jeweils ein einzel­ nes Bit in die Busleitung 14 beim Abfragen eingespeist, wenn die Frequenz des erzeugten Signals erhöht oder ver­ mindert werden soll. Dieses Bit veranlaßt, daß der vom EPROM g erhaltenen Bit-Verteilung, die das Addierquantum bestimmt, ein das Addierquantum im Wert erniedrigender bzw. erhöhender Wert addiert wird.

Zwischen dem EPROM g und den Anschlüssen a, b und c ist ein Multiplikator eingeschaltet zu denken, der im Grund­ zustand den Multiplikator 1 hat. Wird die Taste 17 be­ tätigt, so wird im EMUF 2 aus der gegebenenfalls über 16/17 veränderten Größe des Addierquantums und der über den EPROM g bestimmten Größe der Quotient gebildet und zur Veränderung des Multiplikationsfaktors benutzt. Dadurch werden alle in a bis c von 2 anstehenden Werte entsprechend verändert. Mit der Taste 18 wird die jeweilige Stellung festgestellt.Erst nach diesem "Lock-Vorgang" mittels f wer­ den die während des Vorgangs gesperrten übrigen Tasten wieder freigegeben.

Mittels der Reset- bzw. Rückstell-Leitung kann der Multi­ plikationsfaktor wieder auf den ursprünglichen Wert, d.h. beim Beispiel auf 1 gebracht werden.

Zusätzlich ist beim Ausführungsbeispiel noch ein Schalter 26 vorgesehen, der ermöglicht, den Lautsprecher als Schall­ empfänger für ein akustisches Signal, beispielsweise für den Kammerton a zu verwenden, das über ein Bandfilter 27 mit einer Mittenfrequenz von 440 Hz und gegebenenfalls einen Verstärker 28 einem Schwebungsmesser 29 zugeführt wird. In dessen Ausgang ist eine Anzeigevorrichtung 30 vorgesehen, die eine Differenz zwischen der Ausgangs­ frequenz von 1 und der Frequenz eines Schallgebers, bei­ spielsweise der Orgelpfeife für den Kammerton a, der über 12 aufgenommen wird, als Schwebung anzeigt. Die Frequenz des von 1 abgeleiteten Signals kann auch in einem Frequenzmesser 31 gemessen und angezeigt werden. Stellt man mittels der Tasten 16, 17, 18 diese Frequenz so nach, daß die Schwebung in 30 zu Null wird, so erhält man den exakten Frequenzwert eines über 22 aufgenommenen akustischen Signals.

Mit Fig. 3 wird noch die Wirkung des Speichers 1 näher erläutert. Es handelt sich um ein Read-Only-Memory, dessen Speicherzellen 0 bis 2047 die Amplitudenwerte für einen sinusförmigen Amplitudenverlauf in digitaler Form abge­ speichert enthalten und dessen Speicherzellen 2048 bis 4095 die Amplitudenwerte für einen dreieckförmigen Ampli­ tudenverlauf in digitaler Speicherungsweise enthalten. Über den Schalter 8 wird für den Auslesevorgang dieses Speichers entweder der Sinusbereich oder der Dreieck­ bereich ausgewählt.

Die Speicherzellenbelegung für den Sinusfall ist in Fig. 4 und für den Dreieckfall in Fig. 5 dargestellt. Bei Durch­ laufen der Adressierung von der Speicherzelle 0 bis zur Speicherzelle 2047 wird also eine volle Sinusschwingung in digitaler Form abgegeben. Fig. 6 zeigt eine Belegung der Speicherzellen mit linear zunehmenden Amplitudenwerten, aus denen mit einer Adressensteuerung beliebige Amplitudenver­ läufe ableitbar sind. Dabei ist zu beachten, daß in den Fig. 4, 5 und 6 der digital gespeicherte Amplitudenwert zum besseren Verständnis als analoger Ordinatenwert aufge­ tragen ist, obwohl jeder Amplitudenwert als 8-Bit-Wort im Speicher gespeichert ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird - ausgehend von einer Speicherbelegung nach den Fig. 3, 4 und 5 - in zeitlich äquidistanten Abständen jeweils eine die Fre­ quenz des Analogsignals festlegende Auswahl von Amplitu­ denwerten verwendet. Eine andere Möglichkeit zur Verän­ derung der Frequenz des Analogsignals besteht darin, daß alle oder nur bestimmte Amplitudenwerte abgerufen werden, aber dies mit veränderbarer Abtastgeschwindigkeit. Dies läßt sich z.B. dadurch erreichen, daß vom Taktfrequenzge­ nerator ein einstellbarer Frequenzteiler gespeist wird, dessen Ausgangssignal vom Volladdierer als Taktsignal dem Speicher 1 zugeführt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß statt des Volladdierers von dem erwähnten Fre­ quenzteiler ein Zähler gespeist wird, dessen Ausgangssig­ nale zyklisch die Speicherzellen des Speichers 1 aktivieren.

Zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist hinsichtlich des Ablaufprogramms gerade für den Fall eines Orgel-Stimmgeräts noch folgendes zu bemerken.

Es gibt drei weitere Funktionen, die das Stimmen von Orgeln ganz wesentlich erleichtern. Auch bei diesen wird der Bedarf im o.a. Zyklus abgefragt und im Bedarfsfall die betreffende Funktion ausgelöst.

• a) Für jeden Ton in jeder Stimmung und jeder Oktave kann eine Taste "Terz" oder eine Taste "Quint" betätigt werden. In diesem Fall wird das vorliegende Addierquantum mit dem Faktor 1,25 bzw. 1,5 digital multipliziert und als solches dem Volladdierer 7 vorgegeben.
• b) Wenn das Temperaturniveau der Orgelumgebung ein anderes ist als zur Zeit der Stimmung, so verschieben sich be­ kanntlich alle Töne als Folge der jetzt verschiedenen Schallgeschwindigkeit in einer Weise, daß zwar die Stimmung harmonisch bleibt, sich jedoch auf einen Grund­ ton bezieht, welcher vom ursprünglichen Kammerton a (440 Hz) verschieden ist. Das Stimmgerät ist für die An­ passung an derartige Situationen umstimmbar in der Weise, daß jeder Ton in jeder Stimmung und in jeder Oktave auf Tastendruck langsam ansteigt oder abfällt, bis Schwebungs­ null mit dem entsprechenden Ton der Orgel besteht. Mit dem Druck auf eine weitere Taste wird im Prozessor das Verhältnis des ursprünglichen Tons im Stimmgerät und dem jetzt vorliegenden Ton berechnet und von nun ab bei jed­ weder neuen Tonanforderung durch Multiplikation mit dem angeforderten Addierquantum berücksichtigt. Das Stimm­ gerät ist nunmehr in allen seinen Funktionen auf den un­ stimmigen Kammerton der Orgel umgestimmt. Durch Betätigen einer "Reset"-Taste wird der ursprüngliche Normzustand im Stimmgerät wiederhergestellt.

Für die Frequenzumgebung des Kammertons a kann das Stimm­ gerät über ein Leuchtdiodenpaar, welches bei Abweichung vom Schwebungsnull periodisch gegenläufig aufleuchtet, auch ohne akustische Beobachtung beider Tonquellen mit dem Gehör auf die Basislage der Orgel umgestimmt werden. Bei dieser Funktion wird die Verstärkungsrichtung des Niederfrequenzkanals im Gerät umgekehrt und der Laut­ sprecher als Mikrofon benutzt. Ein Zweitlautsprecher kann bei Bedarf vom Gerät abgesetzt betrieben werden; er ist mit einem Kabel mit diesem verbunden.

• c) Wenn sich während des Stimmvorgangs einer Orgel die Um­ gebungstemperatur ändert, so wird die Stimmung besonders schwierig und zeitraubend. Im Stimmgerät wird in diesen Fällen die Funktion "Temperatursteuerung" angefordert. Mit einem vom Stimmgerät lösbaren und mit ihm über ein Kabel verbundenen Temperatursensor wird laufend als Folge des zyklischen Programmablaufs im Prozessor ein der Temperatur proportionaler, analoger Wert gemessen, einer Analog/Digital-Umwandlung unterzogen und digital verglichen mit demjenigen Wert, welcher bei Einschaltung dieser Funktion vorlag.

Durch eine Steuerung, welche die Veränderung der Tonhöhe von Resonanz-Luftschwingern als Folge der temperaturbe­ dingten Veränderung der Schallgeschwindigkeit im Resonanz­ körper berücksichtigt, wird im Programm das vorliegende Addierquantum - und jedes weitere angeforderte - durch eine entsprechende Korrektur so verändert, daß das Stimmgerät ein den Orgeln typisch zugeordnetes Temperaturverhalten be­ kommt. Auf diese Weise kann auch bei Temperaturveränderungen beliebiger Art über längere Zeitabschnitte auf jeden Ton des Stimmgerätes Bezug genommen werden, ohne einen Bruch in der Gesamtstimmung erwarten zu müssen.

Das Ablaufprogramm des Prozessors ist so ausgelegt, daß nach Anforderung der Funktion "Temperatursteuerung" die unter b) beschriebene manuelle Tonveränderung unterbunden wird. In einer weiteren Ausführung wird ein relevanter Anteil des Arbeitsspeichers des Mikrorechners batteriege­ puffert betrieben, so daß auch bei Abschaltung des Geräts (z.B. über Nacht) dieser Geräteteil zur Aufrechterhaltung der Funktion "Temperatursteuerung" weiterbetrieben wird.

An sich sind Bausteine, wie sie in der Ansteuerschaltung verwendet werden, bekannt, beispielsweise durch die Zeit­ schrift "Mikrocomputer", Heft 4, 1983, S. 112-115. Des besseren Verständnisses halber wird jedoch noch auf diese Technik, vor allem in Verbindung mit der Erfindung einge­ gangen.

Stand der Technik sind Addierer, welche taktgesteuert laufend eine vorgegebene Zahl addieren. Wenn sie den höchsten Zählerstand erreicht bzw. überschritten haben, geben sie einen Triggerimpuls für z.B. einen Rechteck­ generator ab und beginnen mit ihrer Zählfunktion von Null bzw. vom Überschuß über den Höchststand an von vorn. Je kleiner die vorgegebene, zu addierende Zahl gewählt wird, desto niedriger wird die Frequenz des Generators. Als Beispiel wollen wir davon ausgehen, daß ein Zähler bis 16 (in Dezimalzahlen gezählt) zählen kann (s. Fig. 7). Ist der höchste Zählerstand durch die vorgegebene Zahl (das Addierquantum) ganzzahlig teilbar, so ergeben sich periodisch saubere Rechtecke als Ausgangssignal für den Generator, wie in der Grafik mit dem Addierquantum 4 gezeigt (A).

Bei den Addierquanten 3, 5, 6 und weiteren entsteht zwar auch ein periodisches Rechtecksignal, jedoch sind die zeitlichen Längen der Rechtecke verschieden, wie dies am Beispiel (B) in Fig. 7 mit dem Addierquantum 3 gezeigt wird. Mit derartigen Generatoren kann man daher durch Aus­ wahl teilergerechter Addierquanten nur bestimmte Frequenzen erzeugen, oder aber es ergeben sich bei vielen Signalen durch den Zeitjitter meist unerwünschte Nebenlinien im Signalspektrum. Diese können in ihrer Intensität jedoch hinreichend klein gehalten werden, wenn das Verhältnis von höchstem Zählerstand und Addierquantum möglichst groß ge­ wählt wird.

Ein Ausgangssignal mit einer erfindungsgemäßen Anordnung ist im Beispiel (C) der Fig. 7 angedeutet; es besitzt die genannten Nachteile nicht. Eine derartige Anordnung hat darüber hinaus den Vorteil, mit dem Generator belie­ bige Zeitfunktionen wie Sinus-, Dreieck- oder weitere Funktionen erzeugen zu können:

Der Überschuß-Triggerimpuls wird nicht mehr benutzt, sondern das sich mit jedem Taktimpuls ändernde Addier­ ergebnis wird als Adresseninformation für ein EPROM hergenommen, in welchem mit steigender Adresse laufend die Amplitudenwerte einer zeitperiodischen Funktion (hier Sinus) als Binärwort z.B. 8 Bit eingespeichert sind. In unserem Beispiel kommen 16 Amplitudenwerte auf eine volle Periode. Überläuft der Zähler seinen Höchststand, so geht das Abtasten der Funktion ohne Bruch weiter. Nach einer Digital/Analog-Wandlung und einer Glättung der prinzipiell entstehenden Stufungen erhält man ein analoges Sinussignal, dessen Frequenz mit steigendem Addierquantum höher wird.

Fig. 8 zeigt noch wie ein erfindungsgemäßes Gerät aufge­ baut sein kann. In einem Gehäuse sind alle Schaltungsteile untergebracht. Zweckmäßig werden alle Bedienteile, und An­ zeigevorrichtungen wie Lämpchen usw. und der herausnehmbare Temperaturfühler auf der oberen Druckplatte angeordnet, da­ mit sie beim Transport geschätzt sind. Mit dem Anschlußkabel kann das Gerät an das Stromnetz angeschlossen werden.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Erzeugung von insbesondere akustischen Wellen vorgegebener Frequenz und Amplitudenform, vorzugs­ weise zum Abgleich eines Musikinstruments wie den Pfeifen eines Orgelwerks, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Speicherwerk vorgesehen ist, in dessen Speicher­ zellen die für eine Beschreibung eines gewünschten Ampli­ tudenverlaufs erforderlichen Amplitudenwerte digital ab­ gespeichert sind und an dessen Daten-Ausgang ein Digital- Analogwandler zur Ableitung des gewünschten Analogsignals angeschaltet ist,
daß für das Speicherwerk eine Ansteuerschaltung vorgesehen ist, die von einem in der Frequenz hochkonstanten Takt­ generator gespeist wird, die eine Folge von digitalen Adressensignalen für die Speichersignale abgibt, deren Frequenz der Folgefrequenz der vom Speicherwerk abzugeben­ den Amplitudenwertfolge entspricht
und daß ein Eingabefeld vorgesehen ist, über das die An­ steuerschaltung so einstellbar ist, daß die Adressen­ signale dem zeitlichen Verlauf der gewünschten Amplituden­ kurve des Analogsignals entspricht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung einen in der Frequenz vorzugs­ weise hochkonstanten Taktgenerator enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingabefeld eine Einstellvorrichtung enthält, die die Ansteuerschaltung zur Abgabe eines Signals mit einer den gewünschten, z.B. sinusförmigen oder dreieck­ förmigen Amplitudenverlauf beschreibenden Folge von Adressensignalen veranlaßt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung einen Abfrageteil enthält, der die Einstellvorrichtung nach Eingaben abfragt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für den Abgleich eines Musikinstruments, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einstellvorrichtung eine Eingabemöglichkeit für die Grundfrequenz des Analogsignals sowie der weiteren 11 Frequenzen dieser Oktave nach der internationalen Standardstimmung vorgesehen ist, und weitere Eingabemög­ lichkeiten für Frequenzen des Analogsignals vorgesehen sind, die zur eingestellten Frequenz in einem geforderten Frequenzverhältnis stehen, wie einer Quint oder einer Terz, wobei die Normgrößen für alle Frequenzen in einem Speicherwerk abrufbar eingespeichert sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfrequenz und die 11 weiteren Frequenzen mit Hilfe der Einstellvorrichtung wahlweise nach einer der bekannten historischen Stimmungen gestaffelt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Eingabemöglichkeiten für weitere Frequenzen vorgesehen sind, die den Tönen nach Anspruch 5 oder 6, jedoch in verschiedenen Oktavlagen, entsprechen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Digital-Analogwandlers eine die elektrischen Analogsignale in akustische Signale um­ wandelnde Vorrichtung, insbesondere ein Lautsprecher, angeschaltet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine die akustischen Wellen des Musikinstruments in elektrische Analogsignale umwandelnde Vorrichtung vor­ gesehen ist, die mit dem einen Signaleingang eines Schwebungsmessers verbunden ist, dessen anderem Signal­ eingang das in der Einrichtung erzeugte elektrische Ana­ logsignal zugeführt wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß über die Einstellvorrichtung vorzugsweise die Grund­ frequenz auf Schwebungsnull, bezogen auf das Musikinstru­ ment veränderbar ist und insbesondere damit alle daraus abzuleitenden Frequenzen des elektrischen Signals ent­ sprechend mitverändert werden.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Sensor vorgesehen ist, der auf die Frequenz des Musikinstruments einwirkende Umgebungsein­ flüsse erfaßt, insbesondere ein Temperatursensor, und
daß dieser Sensor die Grundfrequenz des elektrischen Signals und der daraus abgeleiteten Signale dem Musik­ instrument entsprechend über die Ansteuervorrichtung korrigiert.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, die nach Abschalten des Geräts den letzten Stand der elektrischen Einstellung einspeichert.