DE3628219A1 - Einrichtung zur erzeugung von wellen - Google Patents
Einrichtung zur erzeugung von wellenInfo
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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:
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863628219 DE3628219A1 (de) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Einrichtung zur erzeugung von wellen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863628219 DE3628219A1 (de) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Einrichtung zur erzeugung von wellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3628219A1 true DE3628219A1 (de) | 1988-02-25 |
Family
ID=6307777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863628219 Withdrawn DE3628219A1 (de) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Einrichtung zur erzeugung von wellen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3628219A1 (de) |
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