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Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Tönen (Musikinstrument).
Es sind Einrichtungen bekannt, durch welche in den Kreis einer ein Telephon oder
einen Lautsprecher betätigenden Kathodenröhre wechselweise Kapazitäten oder Selbstinduktionen
oder beide zusammen von verschieden abgestufter Größe eingeschaltet werden können,
um dadurch den im Lautsprecher oder Telephon erzeugten Ton verändern zu können.
Die Einschaltung dieser verschiedenen Selbstinduktionen oder Kapazitäten erfolgt
dabei durch' Schalter oder Tasten und ermöglicht dadurch die Erzeugung fest abgestufter
Töne, ähnlich wie bei einem Klavier. Ein solches Instrument wird aber durch die
große Anzahl der erforderlich werdenden Tasten, Kapazitäten und Selbstinduktionen
teuer und kompliziert.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß durch Bewegung eines
oder mehrerer Gegenstände, z. B. der Gliedmaßen eines Spielers gegen die Antenne
eines Schwingungssystems dessen Kapazität verändert und dadurch eine die Tonhöhe
beeinflussende Periodenveränderung in dem Tonerzeuger hervorgerufen wird. Es entspricht
dabei einer bestimmten Stellung des Gegenstandes im Raume eine bestimmte Höhe des
Tones. Um nun reine musikalische Töne von sinusförmigen Schwingtangen zu erhalten,
wird die Interferenz von miteinander gekoppelten, Hochfrequenz erzeugenden Schwingungskreisen
benutzt. Dabei besteht aber bei ausreichender gegenseitiger Kopplung die Gefahr
der gegenseitigen Mitnahme, wobei bei genügend großer Annäherung der Schwingungsperiode
der beidenSchwingungskreise jeder von ihnen seine Schwingungsperiode im Sinne der
gegenseitigen Annäherung verändert, bis sie schießlich synchron schwingen, wobei
eine Interferenz nicht mehr stattfindet. Durch passende Wahl des Widerstandes, der
Selbstinduktion, der Kapazität sowie der gegenseitigen Induktion oder Kapazität
der Schwingungskreise kann die gegenseitige Mitnahme ganz oder fast ganz beseitigt
werden. Infolgedessen ist die Möglichkeit gegeben, sogar reine Baßtöne zu erzielen,
bei welchen der Unterschied der Perioden zweier interferierenden Schwingungserzeuger
sehr klein ist. Weiterhin besteht die Erfindung in neuen Einrichtungen und Verfahren
betreffend die Gestaltung der Antenne, die Übermittlung der Kapazitätsänderungen,
die Beeinflussung der Tonstärke, Klangfarbe und in der sonstigen Ausgestaltung des
Grundgedankens der Erfindung.
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Die Erfindung ergibt ein Instrument von einfachem und billigem Aufbau,
das dabei in Hinblick auf die Höhe, Stärke und Klangfarbe des Tones in weitem Umfang
und in feinster Abstufung veränderlich ist.
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Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsformen der Erfindung,
und zwar stellt Abb. i eine Schaltung zur Übertragung einer Stimme dar, während
in Abb. ia Einzelheiten - dieser Schaltung variiert sind.
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Abb. 2 zeigt eine weitere Schaltung unter Hinzuziehung von Verstärkern,
die in Abb. 3 in dem den Tonerzeuger enthaltenden Teil variiert sind.
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Abb. 4. und 5 stellen zwei Schaltungen der Antenne des Sendesystems
dar.
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Die Schaltungen in Abb. 6 zeigen Schemata für die Übertragung von
zwei Stimmen, während Abb. 7 und 8 die Übertragung für vier Stimmen darstellen.
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Abb.9 bis 1q. stellen Schaltungsschemata von Einrichtungen zur Regulierung
der Lautstärke dar.
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In den Abb. 15 bis 18 sind Schaltungen zur Ein- und Ausschaltung des
Tones mittels Drahtverbindung und in Abb. 1 9 durch drahtlose Verbindung dargestellt.
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Abb.2o bis 22 zeigen Einrichtungen zur Beseitigung der Eigenschwingungen.
Abb.23 bis 26 stellen Einrichtungen zur Regulierung der Klangfarbe dar.
Zur
Durchführung der Erfindung dienen folgende Einzelheiten: i. Antenne, a. Schwingungskreise
der Interferenzschwingungen, 3. Regulierung der Lautstärke, Einschaltung des Tons,
5. Beseitigung der Eigenschwingungen in tonerzeugenden Systemen, 6. Regulierung
der Klangfarbe.
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Es seien nun im einzelnen die Vorrichtungen besprochen: i. Antennen.
Bekanntlich ändert sich die Felddichte, wenn Gier schwingende Körper ein Punkt ist,
umgekehrt proportional dein Quadrate der Entfernung. Stellt dagegen die Antenne
eine gerade Linie vor, welche für diese Entfernung genügend lang gewählt ist, so
ist die Felddichte jeweils umgekehrt proportional der Entfernung. Wird als Antenne
eine Platte, deren Dimensionen nicht zu klein im Vergleich zu der Entfernung gewählt
worden sind, verwandt, so erfolgt die Abnahme der Felddichte nach einem Gesetz,
das zwischen den beiden obigen Gesetzen liegt. Demnach besteht die Möglichkeit,
durch geeignete Wahl der Antennenform die »räumlichen Griffe«, d. h. den Abstand
im Raum, um den die Hand oder die Finger sich zur Veränderung der Töne, z. B. in
der Tonhöhe, bewegen müssen, beliebig lang zu wählen, indem man durch die Gestaltung
der Antenne die Abstufung der Felddichte entsprechend wählt. Somit besteht die Möglichkeit,
daß jeder Musiker mit denselben räumlichen Griffen, die er auf seinem Instrument,
z. B. Geige, Baß o. dgl., zur Tonänderung gewohnt ist, das Instrument gemäß der
Erfindung spielen kann.
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Unabhängig davon ist es ferner möglich, mehrere Stimmen gleichzeitig
mit demselben bewegten Körper zu erzeugen, wenn man zwei oder mehrere (höchstens
drei) Antennen verwendet. Ordnet man z. B. zwei aus Stäben bestehende Antennen parallel
zueinander an, so wird derselbe auf beide Antennen einwirkende Gegenstand, z. B.
ein Finger, mit jeder Bewegung in beiden Antennenkreisen Töne erzeugen. Hält der
Finger genau die :Mitte zwischen beiden Antennen, so sind, wenn sonst die Apparate
die gleichen sind, beide Töne gleich hoch. Nähert sich dagegen der Finger der einen
Antenne, so wird der Ton in deren Svstem höher, im arideren System tiefer, so daß
man also gleichzeitig zwei Stimmen unabhängig voneinander mit einem Finger spielen
kann. Ordnet man drei Antennen beispielsweise in Punktform als Ecken eines vorzu?sweise
gleichseitigen Dreiecks an, so kann man in derselben Weise mit einem zwischen ihnen
sich bewegenden Finger drei Stimmen erzeugen. Darüber hinaus wäre es möglich, durch
Wahl feiner punktförmiger Antennen bei hinreichender Gewandtheit mit jedem Finger
i bis 3 Stimmen zu erzeugen.
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Da nun der Effekt der Tonhöheänderung durch :Änderung der dynamischen
Kapazität der Antenne hervorgerufen wird, so muß die Auswahl ihrer Kopplung mit
dem Generatorsysteni einen möglichst großen Einfluß auf die Frequenz ausüben. Die
Kopplung kann verschiedenartig erfolgen, z. B. unmittelbar oder mit dem Gitterkreis
oder mit dem Anodenkreis.
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In Abb. .4 ist eine solche Schaltung der letzteren Art dargestellt.
Die Kathodenröhre 73 ist finit dein Schwingungskreis, bestehend aus den Selbstinduktionen
74. und 75 und den Kapazitäten 76 und 77, verbunden. Die Speisung erfolgt durch
die schematisch angeordnete Anodenbatterie 78. Die Antenne 79 kann nun entweder,
wie in ausgezogenen Linien bei 79 dargestellt ist, mit dem Anodenkreis oder, wie
in gestrichelten Linien bei 79' dargestellt ist, finit dein Gitterkreis verbunden
sein. Der Anschluß der Antenne an die Anode oder an das Gitter ist gleichwertig,
wenn die Verhältnisse sonst gleich sind. Sonst wird die Antenne vorteilhaft an diejenige
Selbstinduktion gelegt, die die größere Windungszahl hat. Durch die in gestrichelten
Linien angedeutete Erdung 8o wird die Empfindlichkeit größer. An und für sich ist
die Erdung nicht erforderlich angesichts des großen Gegengewichts des Schwingungskreises.
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In Abb.5 ist eine Schaltung dargestellt, bei welcher die Antenne 81
induktiv mittels der Kopplungsspule 8 2 mit der Kathodenröhre 83 gekoppelt
ist. Im Schwingungskreis der letzteren ist ein regelbarer Kondensator 84 angeordnet,
mittels welchen die Absfimmung auf die Resonanz des Antennenschwingungskreises erfolgt.
Bei dieser Anordnung kann die Antenne von der Kathodenröhre etwas entfernt liegen,
weil die Kopplungsspule hierzu die- Möglichkeit ergibt.
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II. Die Schwingungserzeuger der Interferenzschwingungen. Die Bestimmung
der Kopplungsverbindung des interferierenden Hoclifrequenzsysterns mit dem System,
auf welches die Schwingungen summarisch übergehen, hat eine große Bedeutung für
die Amplitude der pulsierenden Kurve und für die Gleichmäßigkeit der tonalen Aufeinanderfolge,
insbesondere in Baßtönen. Die Kopplungsauswahl kann in Abhängigkeit von den angewandten
Schwingungsschaltungen, von der weiteren Verstärkung und von der Interferenz der
Grundtöne oder Obertöne verschieden ausfallen,
In Abb. i ist die
Musikantenne i, d. h. die Antenne, an welcher die die Töne hervorbringenden Bewegungen
vorgenommen werden, an die Kathodenröhre und den Schwingungskreis 3 angeschlossen.
Letzterer ist mit einem, auf eine bestimmte Wellenlänge geeichten Hochfrequenz erzeugenden
Schwinungssystem 4 und mit einer dritten Kathodenröhre 5 verbunden, welche als Detektor
dient. Hierbei ist letztere induktiv mit jedem der beiden anderen Schwingungskreisel
und gekoppelt, und zwar mittels derSpulen6 und7. Die Übertragung des pulsierenden
Potentials erfolgt auf das Gitter der Röhre 5 über den Kondensator 8, der sich am
Gitterende in Amplitudenwerte negativ ladet, indem er den' maximalen negativen Amplitudenwert
aufnimmt. Außerdem ist ein Widerstand 9 zum Zurückführen des Gitters auf das Anfangspotential
in den Knoten vorgesehen. Im Detektorsystem 5 erfolgt die Überlagerung der I nterferenz
der beiden Wellen der Systeme 2 und 4. Das Ergebnis der Überlagerung wird dann über
den Transformator io im Tonerzeuger i i hörbar gemacht, der in der Zeichnung als
Telephon angedeutet ist. Die Anodenbatterie 12 speist die Kathodenröhren. Die Spulen
6 und 7 beeinflussen verstellbar den Schwingungskreis und werden von dem Kondensator
8 und dem Widerstand 9 gesteuert. Diese Schaltung hat den Vorzug, sehr übersichtlich
zu sein.
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Die Schaltung nach Abb. ia zeigt eine kapazitive Kopplung der Antennenröhre
2 mit dein geeichten System 4. durch die beiden Kondensatoren 13 und 14. Im übrigen
ist die Schaltung die gleiche wie in Abb. i.
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Schaltungen. für Interferenz an sich sind bekannt. Es ist jedoch neu,
durch Veränderung der Antennenkapazität bei solchen Schaltungen -Töne in dem phonischen
Empfänger zu erzeugen.
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Die .Schaltung nach Abb. 2 zeigt die Verstärkung einer in Interferenz
pulsierenden Hochfrequenzschwingung, die mit den verschiedensten Einrichtungen durchgeführt
werden kann. Dabei ist es zweckmäßig, solche Schaltungen zu wählen, welche minimale
Verzerrungen der primären Kurven ergeben und bei welchen die Intensität bei keiner
der Frequenzen sich infolge der Resonanzerscheinungen vergrößert. Mitunter ist die
Sonderverstärkung einer jeden der interferierenden Hochfrequenzschwingungen von
Nutzen, welche eine größere Amplitude des ganzen Interferenzstromes ergibt und eine
lose Kopplung zwischen den Schwingungskreisen sichert.
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Bei der in Abb.2 dargestellten Schaltung ist 15 die Musikantenne des
ersten Systems, 16 die zugehörige Kathodenröhre mit dem angeschlossenen Schwingungskreis,
17 das V eistärker system für das erste System. Das geeichte System 18 und der dazugehörige
Schwingungskreis ist mit seinem Verstärkersystem i9 verbunden. Das dritte zusammenfassende
System 2ö ist über den Transformator 21 mit dem zugehörigen Verstärker 22 gekoppelt,
in dessen Anodenkreis der Tonerzeuger 23 liegt. Die Anodenbatterie 25 ist in der
gleichen Weise wie in den vorhergehenden Schaltungen angedeutet. Zwischen Gitter
und Heizfaden der Kathodenröhre 2o ist ein induktionsfreier Widerstand 24 eingeschaltet,
während zwischen dem Gitter dieses dritten Svstems und der Anode des Verstärkers
i9 des zweiten Systems ein Kondensator 26 liegt, von dessen Klemmen aus ein regelbarer
Kondensator 27 zu der Zuleitung der Anodenbatterie führt. Entsprechend ist die Anode
des Verstärkers des ersten Systems über den Kondensator 28 mit dem Gitter des dritten
Systems :2o und über den regelbaren Kondensator 29 mit der Zuleitung der Anodenbatterie
verbunden.
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Die Schwingungen des ersten Systems und des geeichten .Systems müssen
unabhängig voneinander sein und daher erfolgt die Verstärkung jedes Systems für
sich. Es wird also erst jede Schwingung einzeln verstärkt und dann erfolgt die Verstärkung
der gemeinsamen Zusammenfassung der Schwingungen.
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In Abb. 3 ist dann eine Abänderung der Schaltung nach Abb.2 gezeigt.
Der linke Teil der Abbildung ist bis zu der Linie III-III der gleiche, während der
rechte Teil entsprechend abgeändert ist. An den Transformator 21 schließt sich der
Verstärker 22. Hieran schließen sich vier Verstärker 31, 32, 33. 34, die sämtlich
induktiv mit dem Verstärker 22 über den Transformator 3-0 gekoppelt sind. Hiervon
sind die drei Verstärker 32, 33, 34 parallel geschaltet, um eine Gleichstromverstärkung
zu erhaltexl, und dann an -den vierten Verstärker 31 angeschlossen. Der Tonerzeuger
23 und die Anodenbatterie 25 sind entsprechend Abb. 2 geschaltet. Die Verstärkung
für Gleichstrom ist in dem vorliegenden Fall wegen der verhältnismäßig niedrigen
Frequenz insbesondere bei den Baßtönen, und ferner, weil sie hohen Nutzeffekt ergibt,
besonders geeignet.
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Um nun mehrere Töne gleichzeitig zu erzeugen, kann man die Interferenz
mehrerer Systeme gebrauchen, z. B. für zwei Stimmen drei Systeme, wobei die erste
Stimme durch Interferenz des ersten und zweiten Systems und. die zweite Stimme durch
-Interferenz des zweiten und dritten .Systems erzeugt wird. Für drei Stimmen dienen
vier Systeme und für n Stimmen n + i Systeme.
Abb.6 zeigt das Schaltungsschema
für zwei Stimmen mit drei Schwingungskreisen, wobei jede Stimme durch ihr zugehöriges
Kathodenrelais in das zusammenfassende Kathodenrelais übertragen wird. Die Musikantenne
35 ist an die Kathodenröhre 36 der ersten Stimme angeschlossen, die wiederum mit
dem System 37 gekoppelt ist, welches als Detektor für das erste System dient. Ebenso
ist die Musikantenne 38 der Kathodenröhre 39 für die zweite Stimme mit dem zugehörigen
Detektorsystem 40 gekoppelt. Die beiden Detektorsysteme 37 und 4o arbeiten zusammen.
mit denn geeichten System 44 und die Gesamtwirkung wird dann auf das System 42 für
die Zusammenfassung der Töne und die tonale Erzeugung übertragen, welches mittels
des Transformators 43 auf den Tonerzeuger 44 einwirkt.
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In Abb. 7 ist eine Schaltung für vier Stimmen mit j e einem Detektorsystem
für jede Stimme mittels induktiver Kopplung dargestellt. Für jede Stimme ist eines
der Schwingungssysteme 46, 47, 48, 49 mit je einer Musikantenne 45, -15' usw. angeordnet.
Diese vier Systeme arbeiten auf den geeichten Schwingungskreis 50, der allen gemeinsam
ist. Jeder der vier Schwingungskreise 46, 47, 48, 4.9 ist induktiv über eine der
Spulen 51, 52, 53, 54 über einen Detektor 56, 57, 58, 59 mit je einer Wicklung 6o,
61, 62, 63 eines Transformators hintereinander geschaltet, wobei zu diesen Wicklungen
die Kondensatoren 64, 65, 66, 67 parallel geschaltet sind. Der ,Sternpunkt sämtlicher
vier Wicklungen 6o bis 63 ist dann mit der Kopplungsspule 55 des geeichten Kreises
5o verbunden. Die Sekundärspule 68 des Transformators ist an die zusammenfassende
Kathodenröhre69 gelegt, die mittels des Transformators 7o den Tonerzeuger 71 beeinflußt.
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Abb. 8 zeigt wiederum ein System mit vier Stimmen, doch wird hierbei
das Hochfrequenzwechselpotential unmittelbar vom Anodenkreis geliefert. Es sind
dabei die Kopplungsspulen 51 bis 55 in Wegfall gekommen, und an ihre Stelle ist
eine regelbare Kopp-IttngssPule 72 getreten, die an die Anode des geeichten Kreises
5o einerseits und an den Sternpunkt der vier Transformatorspulen 6o, 61, 62, 63
andererseits gelegt ist. Die Sekundärwicklung 68 des Transformators beeinflußt dann
wiederum die Kathodenröhre 69, in der alle Stimmen zusammengefaßt und mittels des
Transformators 7o auf den Tonerzeuger 71 übertragen werden.
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Für die Schaltungen nach Abb.7 und 8 können für die Detektoren 56
bis 59 Detektoren jeder Art verwandt werden; besonders gut sind hierfür Kristalldetektoren
benutzbar. 111. Die Regulierung der Lautstärke.
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Die Regulierung der Lautstärke kann durch Änderung der Stromstärke,
welche im Tonerzeuger zur Erzeugung von Tonschwingungen dient, auf verschiedene
Weise erfolgen.
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Abb. 9 zeigt eine Schaltung, bei welcher die die Töne erzeugende Kathodenröhre
85 auf den Tonerzeuger 86 einwirkt, zu dem ein regelbarer Widerstand 87 parallel
geschaltet ist. Durch Veränderung dieses Widerstandes, die beispielsweise durch
Fußtaste oder Pedal erfolgen kann, wird die Lautstärke im Tonerzeuger 86 geregelt.
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Der regelbare Widerstand 87 kann auch in Serie zu dem Tonerzeuger
geschaltet sein.
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In Abb. io ist eine Regulierung schematisch dargestellt, bei der durch
den regelbaren Widerstand 88 der Heizstrom der tonerzeugenden Kathodenröhre 89 geregelt
wird, die den Tonerzeuger 9o beeinflußt.
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Abb. i i zeigt eine ähnliche Anordnung wie Abb. io. Jedoch erfolgt
die Änderung der Heizung induktiv vom Hochfrequenzschwingungskreis 9i der Kathodenröhre
ioo aus, und zwar wird sie in dem Verstärker durchgeführt, unter Ausnutzung einer
größeren oder kleineren Energieabsorption in der Antenne 92 in Abhängigkeit von
deren Resonanz mit dem Schwigungskreis 9i unter dem Einfluß der Annäherung oder
Entfernung eines Gegenstandes zu ihr.
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Die Antenne 92 weist eine Kopplungsspule 93 auf, welche auf die Kopplungsspule
94 einwirkt, die mit der Kopplungsspule 95 für den Schwingungskreisgi und mit einer
Kopplungsspule 96 für das Heizgitter des Gleichstromverstärkers 97 hintereinandergeschaltet
ist. Die beiden Kopplungsspulen 94 und 95 wirken so miteinander zusammen, daß die
stärkste Energie entsteht, wenn die beiden Kreise in Resonanz sind. Die Antenne
92 ist eine besondere Antenne, die lediglich zur Regulierung der Lautstärke dient
und im folgenden als Lautstärkenantenne bezeichnet werden soll: Die Einstellung
kann so erfolgen, <laß die Resonanz bei größter Annäherung der Hand an die Antenne
erfolgt oder umgelehrt bei völliger Entfernung. Während also ein Gegenstand, beispielsweise
die eine Hand, an der Spielantenne die verschiedenen Töne erzeugt, wird mit einem
anderen Glied, beispielsweise der anderen Hand, an der Lautstärkenantenne die Stärke
des Tons nach Wunsch geregelt. Das System ist im übrigen nach links an die Abb.2
angeschlossen geclacht, di:e Linie III-III bedeutet den entsprechenden Anschluß
an die Linie 111-III in Abb.2 bzw. den dort dargestellten Transformator
21.
Der Gleichstromverstärker 98 beeinflußt den Tonerzeuger 99.
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Die Schaltung nach Abb. 12 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Abb.
i r, jedoch wird hier der Heizstrom durch unmittelbare Verbindung der Gitterspule
96 mit dem Schwingungskreis 9i gebildet.
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In Abb. 13 ist eine ähnliche :Schaltung dargestellt. Jedoch wird hier
der Resonanzübergang der Energie über den Schwingungskreis ioi auf Schwingungskreis
io2 unter Einfluß der Abstimmungsveränderung durch Annähern oder Entfernen von der
Antenne ausgenutzt. Die Lautstärkenantenne 92 ist hier direkt an die Anode bzw.
den Schwingungskreis ioi der Kathodenröhre ioo gelegt. Der damit gekoppelte Schwingungskreis
io2 speist über .den Autotransformator 103
den Heizfaden des Verstärkers 97.
Im übrigen. ist die Schaltung die gleiche.
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Die Schaltung nach Abb. 14. -lehnt sich ebenfalls an die vorerwähnte
Abb. ii an. Hierbei wird die Regulierung der Lautstärke durch Änderung des mittleren
Gitterpotentials in einem der Verstärker ausgeführt, und zwar durch Einschalten
des induktionsfreien Widerstandes 104, der ,gleichzeitig im Anodenkreis des Generators
98 des Tonerzeugers 99 liegt. Hierdurch wird der erforderliche Spannungsabfall herbeigeführt.
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Von den dargestellten Schaltungen zur Regelung der Lautstärke wirken
die nach Abb. 9 und 14 unter normalen Verhältnissen am günstigsten.
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IV. Die Einschaltung des Tones. Das Ein- und Ausschalten des Tones
kann durch Ein- und Ausschalten des zur Erzeugung von Tonschwingungen im Tonerzeuger
dienenden Stromes erfolgen.
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Nach Abb.15 kann das Schalten durch einen gewöhnlichen Aussehalter
105 erfolgen, der im Anodenkreis des die Töne erzeugenden Kathodenrelais
entweder hintereinander mit dem Tonerzeuger io6 oder, wie als io5' in gestrichelten
Linien dargestellt ist, parallel erfolgen.
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Gemäß Abb. 16 kann die Anordnung aber auch so getroffen werden, daß
im Anodenkreis des Kathodenrelais die Primäres iclzlung eines Transformators io7
liegt, in dessen sekundärem Kreis der Tonerzeuger io8 und der Ausschalter log liegen.
Durch diese Schaltung im sekundären Transformatorkreis wird die schädliche konstante
Komponente des pulsierenden Stromes ausgeschlossen.
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In Abb. 17 ist eine ähnliche Schaltung wie in Abb. 16 dargestellt.
Nur wird hier statt des Transformators io7 eine Drosselspule i io benutzt, von der
ein Kreis parallel abgezweigt wird, in welchem der Tonerzeuger i i r, der Ausschalter
112 und ein Kondensator 113 hintereinandergeschaltet sind.
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In Abb. 18ä erfolgt das Ein- und Ausschalten des Tones durch Schaltung
des Heizstromes. Der Schalter 114 beeinflußt den Strom. der Heizbatterie 115 einer
Kathodenröhre 1.16, in deren Anodenkreis der Tonerzeuger 117 liegt.
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Gemäß Abb. igb erfolgt das Ein- und Ausschalten des Tones durch einen
zum Heizstrom gelegten Nebenschluß I1-8, der durch den Schalter-i i9 gesteuert wird.
Die Heizbatterie iao liegt dann unter Hintereinanderschaltung mit einem Widerstand
121 ständig am Heizfaden.
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In Abb. -i9 ist das Ein- und Ausschalten des Tones für das Schema
des Gleichstromverstärkers Zur Ein- und Ausschaltung auf Entfernung analog dem Schema
zur Schwächung und Verstärkung des Tones dargestellt.
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Die Schaltung ist unter Anlehnung an die Schaltung nach Abb. i i ausgebildet.
An die Linie III-III -schließt sich nach links der entsprechende Teil der Schaltung
gemäß Abb.2 an. Die beiden Gleichstromverstärker 97 und 98 beeinflussen den Tonerzeuger
99. Die Antenne 122 ist eine besondere Antenne zum Ein- und Ausschalten der Töne
durch den Heizstrom, die ihrerseits wie die Spielantenne und die Lautstärkenantenne
von einem Gegenstand oder Glied bedient werden kann. An diese Antenne ist mittels
der Kopplungsspule 123 ein Kreis gekoppelt, der aus den Kopplungsspulen 124, 125
und 1.26 besteht. Davon ist 1.25 wiederum die Kopplungsspule mit der Kathodenröhre
entsprechend der Röhre ioo aus Abb. ii und 126 die Kopplungsspule für den
Heizstrom der Ver= stärkerröhre 127. Der Strom der Anodenbatterie 129 fließt durch
das Relais 1a8, das einen Schalter 130 steuert. Letzterer schließt oder öffnet den
Strom der Heizbatterie 131 für den Heizkörper des Gleichstromverstärkers 97. Durch
Annähern der Hand oder eines sonstigen Gliedes an die Antenne j:22 wird also der
Heizstrom des Verstärkers 97 gesteuert und damit der Ton ein- oder ausgeschaltet.
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Von den dargestellten Schaltungen sind die nach Abb. 16 und 17 im
allgemeinen giinsti= ger als die nach Abb. 15. Am besten werden die Schaltungen
nach Abb. IS und i9 wirken, weil dort das Ein- und Ausschalten mit unmerklichem
Übergang vor sich geht und daher keine Störungen eintreten können.
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V. Die Beseitigung der Eigenschwingungen in tönenden Systemen.
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Die Beseitigung der verschiedenen Eigenschwingungen in den Tonschwingungserzeugern
kann
durch eine entsprechende. Kompensation mittels eines elektrischen Systems derselben
Periodenzahl und Dämpfung erzielt werden, wie sie <las System besitzt, dessen
Wirkungen paralisiert werden sollen.
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In Abb. 2o ist der Tonerzeuger 132 dargestellt, hinter welchen ein
Kreis mit entsprechenden Schwingungskonstanten geschaltet ist. Dieser besteht aus
der Selbstinduktion 133, dem induktionsfreien Widerstand 134 und dem Kondensator
135, die hintereinandergeschaltet .und regelbar sind. Insbesondere der Widerstand
und die Selbstinduktion sind zweckmäßig jeder für sich regelbar.
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Die Anordnung kann auch, wie in Abb. 2o in gestrichelten Linien dargestellt
worden ist, so getroffen werden, daß der Kreis dieser Schwingungskonstanten, bestehend
aus der Selbstinduktion 133', dem Kondensator 135' und dem induktionsfreien Widerstand
13.I', parallel zum Tonerzeuger geschaltet sind.
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Wenn verschiedene solcher Eigenschwingungen, z. B. des Hörrohres,
der Membran usw. vorhanden sind; so können entsprechende Schwingungskreise ent-,veder
hintereinander oder parallel verwandt werden. Abb.21 zeigt eine solche Hintereinanderschaltung.
Hinter den Tonerzeuger 136 sind drei Schwingungskreise 137, 138, 139 eingeschaltet,
die je aus einer .Selbstinduktion,-einem induktionsfreien Widerstand und einem Kondensator
bestehen.
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Die Anordnung kann aber auch gemäß Abb. 22 so getroffen sein, daß
zum Tonerzeuger 14o parallel die Schwingungskreise 141,' 142, 143 gelegt sind, die
je aus einer Selbst= induktion, einer Kapazität und einem induktionsfreien Widerstand
bestehen.
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Diese Mittel zur Beseitigung der Schwingungen können über den angegebenen
Zweck hinaus allgemeine Verwendung finden, beispielsweise bei Lautverstärkern u.
dgl. VI.RegulierungderKlangfarbe. Die Änderung der quantitativen Zusammensetzung
der Obertöne in der elektrischen Kurve der Tonfrequenz kann durch verschiedenartige
Deformierung des primären Wechselstroms geschehen unter Anwendung der urgeradlinigen
Strecken der Charakteristik, welche diese Tonfrequenz verstärken und tunwandeln.
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Außerdem kann die Zusammensetzung der Obertöne durch Vergrößern oder
Verkleinern der Obertöne der höheren Ordnung mittels Einschaltung von Schwingungselementen
(Kapazität, Selbstinduktion) geändert werden.
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Abb. a3 zeigt eitle derartige Schaltung. Die die Töne erzeugende Kathodenröhre
144 speist den Transformator 145, dessen. Sekun-(lärwicklung den Tonerzeuger 146
beeinflußt. Zu diesem parallel ist sowohl eine abstimmbare Selbstinduktion 147 mit
Schleifkontakt als auch eine entsprechend abstimmbare Kapazität 148 geschaltet.
Wird die Selbstindüktion allein benutzt, so gehen die Hochfrequenzobertöne durch
das Telephon. Wird die Kapazität allein benutzt, so gehen die Obertonfrequenzen
durch die Kondensatoren und werden vom Telephon abgelenkt. Werden beide gemeinsam
benutzt, so wird die richtige Zusammensetzung der Obertöne erzielt. Gemäß den gestrichelten
Linien können auch statt der eben beschriebenen Anordnung eine regelbare Drosselspule
149 und ein regelbarer Kondensator 150 in Hintereinanderschaltung mit dem
Tonerzeuger 146 angeordnet sein. In diesem Falle würde die Verbindung 151 in Wegfall
kommen.
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Man kann auch beide Anordnungen, sowohl die in vollen als auch die
in gestrichelten Linien, gemeinsam verwenden, wobei ebenfalls die Verbindung 151
wegfällt.
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In Abb. 24 ist ein einfaches Verfahren zur Änderung der Charakteristik
z. B. eines der Verstärker dargestellt, wobei das Anodenpotential der Kathodenröhre
152 für den Tonerzeuger 153 durch den regelbaren Widerstand 154, die Heizung durch
den regelbaren Widerstand 155 oder das Gitterpotential durch den regelbaren Widerstand
156 geändert werden kann. Der Anschluß an die andere Schaltung gemäß der Abb. 2
erfolgt wieder über den Transformator 21.
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Bei der Auswahl von solchen Charakteristiken, welche für die gegebene
Proportion von Obertönen erforderlich sind, kann man vollkommenere Ergebnisse mittels
der Kombinierung von Charakteristiken verschiedener Relais erzielen, z. B. bei Parallelschaltung
von Kathodenrelais mit verschiedenen Betriebseigenschaften.
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Bei der Schaltung nach Abb.25 beeinflußt der Transformator 21, der
wieder wie in frii-Ileren Schaltungen, z. B. gemäß der Abb. 2, angeschlossen ist,
die Gitter von vier Kathodenröhren 157, 158, 159, 16o. Von jeder Anode derselben
geht der Strom über je einen regelbaren Widerstand 161, 162, 163, 164 zu (lern gemeinsamen
Tonerzeuger 165 und cler Anodenbatterie 166. Im Heizstrom jedes der Kathodenrelais
liegt einer der regelbaren Widerstände 167, 168, 169, 170. Diese Widerstände entsprechen
den Widerständen 1.54 bzw. 155 in Abb. 24. Dagegen fällt der entsprechende Widerstand
156 bei dieser Schaltung aus, die im übrigen feinere Abstufungen als die nach Abb.
2.1 ermöglicht. Es erfolgt also die Veränderung der Klangfarbe durch Änderung der
Üllaralcteristik der Röhre.
Abb. 26 zeigt eine Schaltung zur Änderung
der Charakteristik durch Deformierung der primären Wechselstromform mit Hilfe der
Änderung des magnetischen Zustandes (Änderung der magnetischen Induktion) des Transformatorkerns
im Anodenkreis eines der Verstärker. Die Hauptwicklung 171 eines Transformators
172 liegt im Anodenkreis einer Kathodenröhre. Eine Sekundärwicklung 173 speist den
Tonerzeuger 174. Außerdem weist der Transformator eine weitere Spule 175 auf, deren
Magnetisierung durch den regelbaren Widerstand 176 geändert wird. Diese Schaltung
ist einfacher als die nach Abb. 25, ergibt. aber nicht so feine Abstimmungen. VII.
Gesamtschaltung Abb.27 zeigt ein Schaltungsschema eines gesamten Instrumentes für
zwei Stimmen unter Hinzufügung aller für das Spiel in Betracht kommenden, im vorhergehenden
einzeln beschriebene Teile.
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Die Musikantenne 177 für die erste Stimme ist mit der zugehörigen
Kathodenröhre 178 bzw. mit dem dazugehörigen Schwingungskreis 179 verbunden, der
seinerseits geerdet ist. Die Detektorröhre 18o des ersten Systems ist durch die
Kopplungsspule 181 und den Kondensator 182 mit der entsprechenden Detektorröhre
187 der anderen Stimme verbunden. Außerdem ist zwischen Gitter und Heizfaden der
Detektorröhre der induktionsfreie Widerstand 183 zur Zurückführung des Gitters der
Röhre 18o auf das anfängliche Potential gelegt. Die Musikantenne 184 des zweiten
Systems ist entsprechend mit der Kathodenröhre 185 und dem Schwingungskreis 186
des zweiten Systems verbunden, das in der gleichen Weise wie das erste System mit
seiner Detektorröhre 187 mittels der Kopplungsspule 188, des Kondensators 189 und
des Widerstands tgo verbunden ist. Die beiden Detektorröhren 18o und 187 übertragen
mittels Transformatoren tgt ,:nd 192 die Detektorschwingungen auf die Verstärkerröhre
193. Die Kathodenröhre 194 des geeichten Schwingungssystems ist in entsprechender
Weise mit dein geeichten Schwirib :ngssystem 195 und mit den beiden Stimmsystemen
bz-w. mit deren erster Verstärkungsröhre 193 verbunden. Letztere beeinflußtdann
mittels des Transformators 196 die Verstärkersysteme 197, 198, 19g, 200 zwecks Erzielung
einer größeren Wirkung. Diese Verstärker werden durch regelbare Widerstände 2o1,
2o2 und 203 im Anodenkreis und durch regelbare Widerstände 204,
205, 2o6 im Heizstromkreis beeinflußt.
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Die Lautstärkenantenne 207 beeinflußt über das Absorptionssystem
2o8 den Schwingungskreis zog der Röhre 21o für die Lautstärkenregelung. Der Schwingungskreis
2o9 speist. gleichzeitig mittels des Hochfrequenztransformators 211 den Heizstrom
der Röhre 197. Die Verstärker 1g7 bis Zoo speisen dann über den Transformator 212
die Tonerzeuger 213 und 21q., wobei zum Ein- und Ausschalten der Töne die Schalter
215 und 216 dienen, während ferner die Korrektionssysteme 217, 218 und 21g für die
Tonerzeuger 214 und 213 angeordnet sind.
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Die Widerstände 2o1 bis 2o6 dienen zur Erzielung verschiedener Tonarten.
Der regelbare Widerstand 22o gestattet eine Regelung des Heizstromes für alle Röhren.
Der Kondensator 221 dient zur Regulierung der Tonfarbe im Tonerzeuger 213, während
die Drosselspule 222 die gleiche Wirkung auf den Tonerzeuger 214 ausübt. Wenn die
Lautstärkenantenne 2o7 in Wegfall kommt, so wäre der in gestrichelten Linien dargestellte
regelbare Widerstand 223 einzufügen.
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Die dargestellten und erläuterten Schaltungen sind naturgemäß nur
Ausführungsbeispiele. Es ist selbstverständlich möglich, die einzelnen Schaltungen
nach den verschiedensten Gesichtspunkten hin entsprechend dem Stande der drahtlosen
Technik zu variieren.
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Durch Phasenverschiebung der einzelnen Töne erzeugenden Systeme kann
man ein scheinbares Wandern des Tones in dein Raume erzielen. Ferner kann die Erfindung
in Verbindung mit einem Rundfunksender benutzt werden, wobei die durch Annähern
eines Gegenstandes an die Antenne des Schwingungssystems hervorgerufene Periodenänderung
den Rundfunksender unmittelbar beeinflußt, so daß die den Tonschwingungen entsprechenden
elektrischen Schwingungen verstärkt und unmittelbar ausgesandt werden. Es fallen
beim Spielen mit diesem Instrument das oder die Mikrophone und die dadurch hervorgerufenen
Verzerrungen weg, wodurch sich ein reiner Empfang ergibt.