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Regeleinrichtung für belastungsabhängige elektrische Musikinstrumente
Bei mit Rückkopplungs-, Kippschwingungs- o. dgl. Generatoren arbeitenden Musikinstrumenten
tritt die Eigenheit auf, daß die Tonhöhe während des Spiels sich bei Betätigen der
gleichen Taste oder beim Drücken an derselben Stelle des Manuals in Abhängigkeit
von der Vorbelastung ändert. Bei mit Kippschwingungen arbeitenden Instrumenten,
die gittergesteuerte G1immentladungsgefäße enthalten, ist z. B. nach längerer Pause
der Ton etwas höher als nach längerem Spiel. Besonders stark macht sich diese Inkonstanz
in den hohen Lagen bemerkbar. Eine eindeutige Fehlerursache ist wegen der Kleinheit
des Fehlers (im allgemeinen weniger als i °/o) nicht sicher angebbar. Wahrscheinlich
sind Änderungen im Zustand der Entladungsgefäße, insbesondere allmähliches Entweichen
mit nachfolgender Wiederbindung von Restgasen, die wichtigste Ursache. Es könnten
auch allmähliche geringe Änderungen der Spannungsquelle mitsprechen. Doch ist diese
Erklärung verhältnismäßig unwahrscheinlich.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Störung dadurch zu beseitigen,
daß man dem Generator eine konstante Vorbelastung gibt, die auch während der Spielpausen
bleibt, ohne daß jedoch diese Vorbelastung sich akustisch bemerkbar macht. Diese
Anordnung kann den Fehler jedoch nicht immer ausreichend beheben. Bei längerem Spiel
in hoher oder tiefer Lage ändert sich trotzdem noch die Stimmung. Gemäß der Erfindung
werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß im Generatorkreis ein oder mehrere
frequenzbestimmende, belastungsabhängige Glieder selbst oder durch zusätzliche Mittel
so belastungsabhängig ausgebildet sind, daß dadurch die Belastungsabhängigkeit anderer
in ihrer Belastungsabhängigkeit willkürlich nicht oder nur schwer veränderbarer
Elemente des Generatorkreises, insbesondere der Röhren, nach Amplitude und Zeitkonstante
ganz oder zum großen Teil kompensiert -wird.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
in der Anwendung auf mit gittergesteuerten Entladungsgefäßen arbeitenden Generatoren
dargestellt. Selbstverständlich kann sinngemäß bei entsprechender Ausgestaltung
der Schaltung dieser Kompensationseffekt auch bei anderen Schwingungserzeugerschaltungen
angewendet werden.
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Die Abb. i veranschaulicht den vereinfachten Steuerteil eines derartigen
Kippschwingungsgenerators. Im Gitterkreis des gesteuerten Gasentladungsgefäßes i
sind Einstellividerstände R1 und R2 sowie der Manualwiderstand R, angeordnet. Die
Widerstände R1 und R2 gestatten die Einstellung des richtigen Arbeitspunktes auf
der Charakteristik sowie die Einteilung des Manuals (Abstand benachbarter Töne).
Im Anodenkreis des Generators i sind die ebenfalls die Frequenz beeinflussenden
Elemente C und R
sowie die Batterie B angeordnet. Erfahrungsgemäß
ist nach etwa 2 Minuten Spieldauer eine geringe Änderung des Widerstandes R1 nötig,
bzw. es müssen andere frerquenzbestimmende Elemente des Kreises geändert werden.
Wenn dann eine Spielpause eintritt, muß die Änderung wieder rückgängig gemacht werden.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß die erforderlich werdenden Änderungen,
beispielsweise im Steuerkreis, selbsttätig vor sich gehen können, wenn man z. B.
den Widerstand R, temperaturabhängig macht. Wenn ein positiver Temperaturkoeffizient
benötigt wird, muß dieser Widerstand aus Chromnickel oder einem reinen Metall gewickelt
sein. Falls ein negativer Temperaturkoeffizient erwünscht ist, könnte Kohle Verwendung
finden. Bisher ist Chromnickeldraht nur für den gutgekühlten und mit verhältnismäßig
großer Masse versehenen Spieldraht vorgeschlagen worden. Eine Temperaturerhöhung
ist an dieser Stelle unmöglich. Bei der Herstellung des Widerstandes R1 ist dafür
Sorge zu tragen, daß die Vergrößerung des Widerstandes durch die Belastung gerade
den Wert annimmt, der zur Kompensierung in anderen Teilen des Schwingungserzeugerkreises,
beispielsweise im Generator, auftretender Änderungen erforderlich ist. Bei sehr
kleinen Spannungen bzw. Strömen und kleinen Zeitkonstanten (unter zo Minuten) ist
diese Kompensierungsart besonders schwierig, da die Widerstände sehr klein und teuer
werden. ' _ Bei einem Ausführungsbeispiel hat sich z. B. herausgestellt, daß ein
2o ,u starker Draht erforderlich wird. Ein derartig dünner Draht ist sehr schwierig
zu verarbeiten. In solchen Fällen empfiehlt es sich auch, den Widerstand in ein
Vakuum oder in eine indifferente Gasatmosphäre einzusetzen. Es können auch Widerstandsstäbchen,
die z. B. mit Bleichromat oder anderen Halbleitern getränkt sind, für diese Zwecke
Verwendung finden. Es ist z. B. nicht unbedingt erforderlich, den Widerstand R1
temperaturabhängig zu machen. Es kann selbstverständlich die Einrichtung auch so
getroffen sein, daß dem Widerstand R1 ein weiterer temperaturabhängiger Widerstand
parallel- oder hintergeschaltet wird, so daß der resultierende Widerstand den gewünschten
Kompensationseffekt mit sich bringt.
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Für kleine Steuerströme oder kleine Zeitkonstanten kann die selbsttätige
Kompensation auf elektrischem. Wege billiger herbeigeführt werden. ' Ein Ausführungsbeispiel
einer derartigen Regelung zeigt die Abb. 2. Parallel zu dem Widerstand Rl ist die
Reihenschaltung einer Kapazität C und eines Widerstandes R' gelegt. Vor dem
Spiel ist der Kondensator C
nicht aufgeladen. Beim Einschalten ist daher R'
direkt parallel zu R1 zu denken. Während des Spiels lädt sich der Kondensator
C langsam auf den durch die Tonlage bedingten Mittelwert auf. Die ersten
Töne sind daher immer etwas falsch. Vor dem eigentlichen Spiel muß mithin kurze
Zeit ein Ton in der Mittellage gespielt werden. Beim Spiel ändert nun
C seine Ladung, so daß dadurch die Änderungen des Generators u. dgl. dauernd
fast vollständig kompensiert werden.
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Für die Bemessung ist folgendes zu beacht en ." Es ist von der ungeregelten
Schaltung el her bekannt, wieviel Volt pro Oktave vorhanden sind. Ebenso ist erfahrungsgemäß
bekannt, wie groß die maximale Verschiebung bei Belastungsänderungen ist. Daraus
läßt sich die notwendige Änderung von Ri ermitteln. R' ist nun derart zu dimensionieren,
daß bei der parallelen Schaltung der gewünschte Minimalwert von Ri vorhanden ist.
Allmählich wird R' durch den sich langsam aufladenden Kondensator abgeschaltet,
so daß dann lediglich der Wert von R1 vorhanden ist, der unter Berücksichtigung
der im Generatorkreis aufgetretenen Änderungen die gleiche Tonhöhe ergibt wie vorher
der -Miniinalwert von R1 bedingt durch die Parallelschaltung von R' in Verbindung
mit den Konstanten des Generatorkreises.
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C ist so zu bemessen, daß die Zeitkonstante des Steuergliedes
ungefähr gleich der Zeitkonstanten des übrigen Kreises ist, so daß insgesamt die
Änderung Null oder fast Null ist. Geringe Abweichungen kommen dadurch zustande,
daß sich die Kompensation nicht streng gleichmäßig über die ganze Mensur durchführen
läßt. Hierbei spielt auch eine Rolle; daß dieÄnderungen des Gasentladungsgefäßes
öder anderer belastungsempfindlicher Elemente nicht immer nach e-Funktionen verlaufen.
In der Praxis hat sich jedoch tierausgestellt, daß die Schwankungen mit Leichtigkeit
auf 25 °1o des sonst auftretenden Wertes und darunter reduziert werden können.
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Wie aus dem Vorstehenden entnommen werden kann, sind verhältnismäßig
große Zeitkonstanten erforderlich, was nur mit Elektrolytkondensatoren leicht und
wirtschaftlich erreichbar ist. Bei einer Zeitkonstanten von 1/2 Minuten bis 5 Minuten
sind Kapazitäten von etwa xoo bis 2ooo yF erforderlich, wobei, wenn der Widerstand
des Manualkreises R1 etwa 6ooo Ohm ist, der des Regelwiderstandes R' ungefähr 2
Megohm betragen muß.
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Um zu große Kondensatoren zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, die
Temperaturabhängigkeit des Widerstandes bei der Schaltung
nach
Abb. i in Verbindung mit der elektrischen Regeleinrichtung nach Abb. z für die Kompensationszwecke
gemeinsam auszunutzen.