DE643037C - Elektrisches Musikinstrument - Google Patents

Description

Bei elektrischen Musikinstrumenten, die sich, mechanischer Schwingungserzeuger zur Tonerzeugung bedienen, deren Schwingungen in elektrische umgeformt werden, hatte man schon die verschiedensten Wege eingeschlagen, um den Toncharakter möglichst weit ändern zu können. Besondere Bedeutung hatte dieses Problem für diejenigen mechanisch-elektrischen Instrumente, die durch Anschlag, ähnlich wie beim Klavier, erregt wurden. So wurden von mir verschiedene Möglichkeiten angegeben, diesen angeschlagenen Ton in einen Ton von geblasenem Charakter zu verwandeln. Die verschiedenen Verfahren dafür waren unter dem Gesichtspunkt entwickelt worden, daß für jeden. Ton nur ein Schwingungskörper benutzt wurde. Die Verwendung einer Saite je Ton hatte nicht nur den großen Vorzug der baulichen Einfachheit, sondern auch den einer gewissen Reinheit der Stimmung beim Spielen. Aus mechanischen Gründen, da der Hammer durch eine Saite zu sehr abgenutzt wurde, hat man mehrere Saiten je Ton genommen, wie sie auch, beim normalen Klavier verwendet werden. Das Vorhandensein mehrerer Saiten je Ton gab dann die Veranlassung, die dadurch gegebenen Möglichkeiten auszunutzen. Während die Verwendung mehrerer Saiten je Ton beim normalen Klavier nur zum Zwecke der Erhöhung der Lautstärke dient, ergeben sich bei der elektrischen Abnahme ganz neue Ausnutzungsmöglichkeiten der Saitenschwingungen.

Die bei den elektrischen Instrumenten gewonnenen Erfahrungen lassen sich aber auch sinngemäß auf mechanische Instrumente übertragen.

Die Erfindung besteht also darin, daß bei einem elektrischen Musikinstrument ohne Resonanzboden für jeden Ton mehrere auf diesen Ton abgestimmte Saiten vorgesehen sind, die entweder spielmäßig über einen Steg koppelbar oder überhaupt nicht miteinander koppelbar sind, und daß die elekirischen Schwingungen jedes den Saiten eines Tones gemeinsamen Umwandlungsorgans oder der zu einem Ton gehörigen Umwandlungsorgane in geeigneter Zusammenschaltung wirksam gemacht werden. Dadurch wird der Klangcharakter der erzeugten Töne, die harmonische Struktur, das Anschlagsgeräusch, das Anwachsen bzw. Abfallen des Tones beeinflußt. Die erfindungsgemäßen Mittel hierzu bestehen in der Beeinflussung der Anklingvorgänge und der Dämpfung der mechanischen Schwingungskörper, z. B. Saiten, was auf verschiedene

tragen sind.

Für die in den Fig. 10 bis 13 dargestellten Ausfiihrungsbeispiele sind für jeden Ton zwei auf dieselbe Frequenz abgestimmte, miteinander gekoppelte Schwingungskörper, z. B. Saiten, vorgesehen, von denen der erste angeschlagen wird, während die Schwingungen des zweiten nach Umwandlung in elektrische in Schall umgesetzt werden. Dabei wird die Schwingung des zweiten Schwingungskörpers durch die des ersten angeregt, aber ohne Rücksicht auf das plötzliche Einsetzen der Schwingung des ersten Schwingungskörpers

Weise erreicht werden kann. Durch die Verwendung schwingender Stege, von Hilfs-'saiten, die mit der angeschlagenen Saite in.. Resonanz stehen, zweier gleicher oder ^ schiedener auf denselben Ton abgestimmte?,*.¹: Saiten, die in Phase oder Gegenphase kombiniert werden können u. dgl., werden die verschiedenartigsten Klangcharaktere erzielt.

Der Erfindungsgedanke ist ganz verschieden ausführbar und kann durch die nachstehend beschriebenen Beispiele nur in einigen Ausführungsformen erläutert werden. Es ist dabei auch nicht notwendig, stets die gleichen Voraussetzungen im Aufbau, wie sie in den Beispielen gewählt werden, zu treffen. Es ist nicht notwendig, zur Kopplung schwingende Stege zu verwenden. Die Anordnung arbeitet auch bei nach außen hin mechanisch entkoppelten Systemen, da immer noch genügend Kopplung über die Luft oder andere Übertragungsmöglichkeiten vorhanden ist.

Einzelne Anordnungen arbeiten auch ohne jede vorhandene Kopplung, und es ist notwendig, sich bei der Betrachtung des Erfindungsgedankens von der Bezeichnung für die verschiedenen Vorgänge frei zu machen, denn es ist z. B. für die Wirksamkeit der Anordnung gleich, ob eine durch einen schwingenden Steg hervorgerufene Dämpfung eine Reibungsdämpfung ist oder auf dem Energieentzug durch Mitschwingen der anderen Saiten beruht. Eine mechanisch-elektrische Anordnung, wie ein elektrisches Musikinstrument, ist eine so komplizierte Apparatur, daß sich stets mehrere physikalische Vorgänge überlagern. In der Darstellung ist aber immer nur einer erwähnt, um das Bild möglichst anschaulich zu gestalten. In der Beschreibung sind ferner elektrostatische Umwandlungseinrichtungen gezeichnet, da sie nicht nur einfacher darstellbar sind, sondern auch die letzte Entwicklung darstellen. Es können auch ebensogut andere Verfahren zur Umwandlung mechanischer Schwingungen in elektrische Schwingungen angewandt werden, wobei dann die einzelnen Schaltungsmaßnahmen sinngemäß zu überkann man die Amplitude der Schwingung des zweiten Schwingungskörpers langsam ansteigen lassen. Die Fig. 12 und 13 zeigen eine ^;,;j ^,ähnliche Ausführungsform mit elektrischer ''":'fiijJhallerzeugung. Zweckmäßig sind hier alle iSSiten voneinander und gegen den Instrumentrahmen isoliert. Aus diesem Grunde sind die Unterseite der Leiste 103, die Stifte 107 sowie die Leisten am Vorderrahmen 101 und am Hinterrahmen 104, über die die Saiten laufen, mit einem isolierenden Überzug 120 aus Email o. dgl. versehen. Um die Stifte 107 sind Isolierplättchen 119 gelegt, um eine Berührung der Saiten mit dem Hinterrahmen 104 zu verhindern.

Die Schwingungen der Saiten 112 werden bei dieser Ausführungsform in elektrische Schwingungen umgewandelt. Zu diesem Zweck steht jeder Saite 112 eine elektrisch leitende Schraube 121 gegenüber. Die Schrauben 121 sitzen in einer elektrisch leitenden Leiste 122, die ihrerseits über eine isolierende Zwischenlage 123 an der Leiste 103 befestigt ist. Die Enden der Schrauben sind so nahe wie möglich an die zugehörigen Saiten herangebracht, als es mit Rücksicht auf die größte Amplitude der Saitenschwingung möglich ist, ohne daß Berührungen eintreten können. Die Leiste 122 ist mit dem Gitter der Röhre 132 über einen Schalter 131 elektrisch verbunden. Sowohl die Saiten in einerseits als auch die Saiten 112 anderseits sind miteinander elektrisch verbunden und können mittels Schalter 141 oder 142 mit dem positiven Pol der Anodenbatterie 134 verbunden werden.

Wird eine Saite 111 mittels des Hammers 117 angeschlagen und gleichzeitig der Dämpfer 118 von der Saite in und der zugehörigen Saite 112 abgehoben, so kommt die Saite 112, ähnlich wie an Hand der Fig. 10 und 11 beschrieben, in Schwingungen von allmählich wachsender Amplitude. Die Schwingungen der Saite 112 werden mittels der zwischen ihr und der zugehörigen Schraube 121 bestehenden Kapazität in elektrische Schwingungen übertragen. Dieser Vorgang entspricht dem an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen.

Hierbei werden die Schwingungen der unmittelbar erregten Saiten 111 um so weniger in elektrische Schwingungen umgewandelt werden, je weniger Kapazität zwischen diesen Saiten und den Schrauben 121 der Leiste 122 besteht. Die Umwandlung der Schwingungen der Saiten in in elektrische Schwingungen kann noch dadurch verringert werden, daß diese Saiten mittels des Schalters 141 mit dem negativen Pol der Batterie 134 anstatt iao mit deren positivem Pol verbunden werden, denn auf diese Weise wird jede Spannungs-

643087

differeriz zwischen den Saiten in und den Schrauben 121 und der Leiste 122 beseitigt. Bei dieser Schaltung kann man die Schrauben 121 überhaupt weglassen und die Leiste 122, die in diesem Fall schmaler ausgeführt werden kann, so nahe an die Saiten heranrücken, wie die Schraubenenden von den Saiten π ι abstehen.

Bei der in Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsform kann man an Stelle eines langsamen Ansteigens der Töne auch ein plötzliches Ansteigen, also einen klavierartigen Klangcharakter mit starkem Anschlagsgeräusch erzielen. Zu diesem Zweck ist ein elektrisch leitender Streifen 124, ähnlich dem Streifen 7 in Fig. 1, vorgesehen, der die Saiten in und 112 an den den Hämmern 117 gegenüberliegenden Saitenenden kreuzt. Der Streifen 124 kann mittels des Schalters 131 an Stelle der Schrauben 121 in den elektrischen Stromkreis eingeschaltet werden. Geschieht dies und werden die Saiten 111 mittels des Schalters 141 mit dem positiven Pol der Batterie 134 verbunden, so werden die Schwingungen der Saiten n 1 in elektrische Schwingungen umgewandelt.

Hierbei schwingen aber die Saiten 112 gleichfalls mit, weil sie mit den Saiten in gekoppelt sind. Die Schwingungen der Saiten 112 sind mit denen der zugehörigen Saiten in außer Phase. Werden daher die Saiten 112 mittels des Schalters 142 mit dem positiven Pol der Batterie 134 verbunden, so wirken die durch die Saiten 112 mittels des Streifens 124 erregten elektrischen Schwingungen den von den Saiten 111 erregten Schwingungen entgegen, und zwar in einer Weise, die von der Amplitude der Schwingungen der Saiten 112 abhängt. Da letztere aber mehr oder weniger allmählich von Null bis zur Amplitude der Schwingungen der Saiten in anwächst, so steigt diese Gegenwirkung allmählich und nicht plötzlich an. Infolgedessen wird die Gesamtamplitude der resultierenden Schwingungen erst einige Zeit nach dem Anschlag erheblich abfallen. Infolgedessen wird also der Anfang des Tones im Verhältnis zu seiner Weiterdauer kräftig betont, was unter Umständen wünschenswert sein kann. Will man aber diese Wirkung beseitigen, so verbindet man die Saiten 112 mittels des Schalters 142 mit dem negativen Pol der Batterie 134, wodurch die Gleichspannungsdifferenz zwischen den Saiten 112 und dem Streifen 124 beseitigt wird.

Das Vorhandensein der nicht angeschlagenen Saiten 112 in enger Kopplung neben den gleich abgestimmten Saiten hat noch eine weitere Wirkung, nämlich die, eine Verringerung der Dämpfung bei den angeschlagenen Saiten in. Dies rührt von der oben beschriebenen Phasendifferenz bei den Schwingungen der angeschlagenen Saiten 111 und der zugehörigen Saiten 112 her, die den schwingenden Steg 105 zu beruhigen sucht und auf diese Weise die Saitendämpfung verringert. Diese Wirkung zeigt sich .sowohl bei Umwandlung der Schwingungen beider Saiten in und 112 als auch einer allein.

Man kann die Dämpfungsverminderung und die Hervorhebung des Tonbeginns auch beseitigen, ohne die Potentialdifferenz zwischen den Saiten 112 und dem Rahmen aufzuheben. Zu diesem Zweck ist ein Griff 150 vorgesehen, der durch ein Loch 151 in der Vorderleiste 112 durchgreift und an der Grundplatte 153 der Hammermechanik befestigt ist. Mittels des Griffes 150 können die Hämmer 117 etwas nach rechts verschoben werden, so daß die Saiten 111 'und die zugehörigen Saiten 112 vom Hammer gleichzeitig angeschlagen werden. Die hieraus resultierenden elektrischen -Schwingungen sind miteinander in Phase und unterstützen sich daher gegenseitig.

Schließlich kann man mittels des Griffes 150 die Hämmer 117 auch so weit nach rechts verschieben, daß sie lediglich die Saiten 112 anschlagen. Man hat also drei Betriebsstellungen, bei denen die Hämmer entweder beide Saiten oder nur eine derselben anschlagen. Anstatt daher die Umwandlung in elektrische Schwingungen für die Saiten in und 112 gesondert vorzunehmen, kann auch die Umwandlung ständig oder von einer oder beiden Saitengruppen aus erfolgen und die Auswahl durch die Hammerverstellung getroffen werden. Ein Sonderfall ist der, bei dem die Umwandlung von den Saiten 111 aus in anderer Weise erfolgt als von den Saiten 112, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn sowohl der Streifen 124 als auch die nur mit den Saiten 112 zusammenwirkenden Schrauben 121 mittels des Schalters 131 mit dem Gitter der Röhre 132 verbunden werden. In diesem Fall ergibt jede Hammerstellung eine ganz andere harmonische Zusammensetzung und Klangfarbe. Eine Hämmerverschiebung kommt auch für die Ausführungsform nach Fig. 10 und 11 in Frage, um die Saiten 112 direkt, entweder allein oder zusammen mit den Saiten in, anzuschlagen und auf diese Weise verschiedene Klangfarben zu erzielen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 und 15 sind gleichfalls für jeden Ton je zwei benachbarte, auf dieselbe Tonhöhe abgestimmte Saiten 201 und 202 vorgesehen. Jede Saite 202 ist länger als die zugehörige Saite 201. .Zweckmäßig ist das Längenverhältnis für alle Töne gleich. U^m den Zug bei allen Saiten gleich stark zu machen, haben die Saiten 202 zweckmäßig eine geringere

043037

Masse je Längeneinheit als die Saiten 201. Zweckmäßig sind die Saiten 201 von dem weiterhin als Erde bezeichneten Instrumentrahmen isoliert, und bei den Saiten 202 ist dies unter allen Umständen notwendig. Jede Saite 201 ist mittels einer Stellschraube 204 und eines Stiftes 209 an einem Steg 211 befestigt, der die'Saiten 201 miteinander koppelt. Zum Anschlagen der Saiten dienen Hammer 218, die ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 12 und 13 seitlich verschiebbar sind, so daß wahlweise nur eine der Saiten 201 oder 202 oder auch beide Saiten gleichzeitig angeschlagen werden können. Die Hämmer können so ausgerichtet sein, daß sie die Saiten 201 an einer Stelle treffen, die um '/- bis */₈ der gesamten Saitenlänge vom vorderen Saitenende abstellt. Infolgedessen werden die Saiten 202 an einer Stelle angeschlagen, deren Abstand einen etwas größeren Bruchteil der Saitenlänge beträgt, da diese bei den Saiten 202 größer ist. Zur Umwandlung der Saitenschwingungen in elektrische Schwingungen dienen auch bei dieser Ausführungsform leitende Streifen 241 und 242, die unterhalb der Saiten angeordnet sind. Die Kreuzungspunkte der Streifen mit den Saiten 201 liegen für den Streifen 242 um etwa ¹J₂ der wirksamen Saitenlänge vor der Stellschraube 204 und bei dem Streifen 241 um etwa ¹J₇ der wirksamen Saitenlänge vor der Stellschraube.

Jeder Streifen ist mit Erde über einen hohen Widerstand 250 bzw. 251 verbunden. Ferner stehen die Streifen mit den Gittern von Elektronenröhren 247 und 248 in Verbindung. In den Ausgangskreisen der Röhren 247 bzw. 248 liegen Transformatoren 253 bzw. 254, deren Sekundärwicklungen durch in der Mitte angezapfte Potentiometer 257 bzw. 256 überbrückt sind. In Reihe mit den einstellbaren Teilen dieser Potentiometer liegt ein weiteres Potentiometer 258, zweckmäßig von höherem Widerstand. Ein einstellbarer +5 Teil des Potentiometers 258 ist mit dem Verstärker 259 verbunden, der den Lautsprecher 260 speist. Die Streifen 241 und 242, die Röhren 247, 248 sowie die zugehörigen Apparatteile, insbesondere die Gitterzuleitungen, sind zweckmäßig mittels einer geerdeten elektrostatischen Abschirmung 261 abgeschirmt. Werden die Saiten 201 oder 202 oder beide auf eine vom Erdpotential verschiedene Gleichspannung gebracht und in Schwingungen versetzt, so treten an den Widerständen 250, 251 und den Eingangskreisen der Röhren 247 und 248 entsprechende Wechselspannungen auf. Diese Spannungen werden durch die Röhren und Transformatoren verstärkt und treten daher in verstärkter Form an den Potentiometern 2^6 und 2jj auf. Durch passende Einstellung der Potentiometer kann ein beliebiger Bruchteil der an der Sekundärwicklung des Transformators 254 auftretenden Spannung mit einem beliebigen Bruchteil bis zur Hälfte der an der Sekundärwicklung des Transformators 253 auftretenden Spannung mit gleicher oder entgegengesetzter Phase auf das Potentiometer 258 übertragen werden. Die kombinierte Spannung kann hinsichtlich ihrer Amplitude mittels des Potentiometers 258 geregelt, im Verstärker 259 verstärkt und im Lautsprecher 260 in Schall umgesetzt werden.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung besteht in der Möglichkeit, die harmonische Struktur der übertragenen Wechselspannungen oder elektrischen Schwingungen zu ändern. Denn die Wellenformen der durch die Streifen 241 und 242 erzeugten elektrischen Schwingungen sind verschieden, weil die Streifen verschiedenen Saitenpunkten gegenüberstehen, und diese verschiedenen Wellenformen können mittels der Potentiometer mit jedem erdenklichen Amplitudenverhältnis und mit gleicher oder entgegengesetzter Phase miteinander vereinigt werden. Legi man auf die Veränderung der harmonischen Struktur keinen Wert, so ist einer der leitenden Streifen mit der zugehörigen Röhre, Transformator und Potentiometer entbehrlich. Will man andererseits eine weitergehende Änderungsmöglichkeit der harmonischen Struktur, so kann man auch mehr Streifen, Röhren, Transformatoren usw. vorsehen.

Die Amplituden der durch einen Streifen erzeugten Schwingung, d. h. die Wirksamkeit der Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen, ist der Gleichstromdifferenz zwischen Saite und Erde proportional. Bei der Erzeugung eines Klaviertones mittels miteinander gekoppelter angeschlagener Saiten ist es erwünscht, die Wirksamkeit der Umwandlung während der Dauer eines jeden Tones konstant zu halten. Anders ist es, wenn man besondere Wirkungen erzielen will. Infolgedessen sind alle über den Steg 211 laufenden Saiten 201 elektrisch miteinander verbunden und können mittels eines Schalters 274 in dessen dargestellter Rechtsstellung mit dem positiven Pol einer Batterie 265 verbunden werden, deren negativer Pol geerdet ist. Stellt man daher die Hämmer 218 so ein, daß sie nur die Saiten anschlagen, so erhält man im Lautsprecher 260 einen Klavierton, dessen harmonische Struktur mittels der Potentiometer und 257 regelbar ist. iao

Zur Erzeugung orgelartiger Klänge ist es erwünscht, daß die Saiten nicht miteinander

gekoppelt bzw. ungedämpft sind, und für diesen Zweck benutzt man die Saiten 202. Bei gewissen Klangarten, auch bei Orgelklang, ist es ferner erforderlich, die Wirksamkeit der Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische bei jeder Saite nach ,dem Anschlag zu ändern. Zu diesem Zweck kann die Gleichspannung der Saiten 202 in bezug auf Erde in der nachstehend beschriebenen Weise geändert werden.

Jede Saite 202 ist beispielsweise über ihren Stimmwirbel 223 und einen Kondensator 220 mit Erde verbunden. Ferner ist jede Saite 202 über einen Widerstand 221 mit einem Metallstück 225 am Flansch 224 des zugehörigen Hammers verbunden, das seinerseits mit einem Widerstand 227 und einem Kondensator 226 verbunden ist. Die anderen Klemmen sämtlicher Widerstände 227 und sämtlicher Kondensatoren 226 sind zu für alle Töne gemeinsamen elektrischen Verbindungen M und N geführt.

Parallel zu jedem Kondensator 226 liegt ein Schalter 236, der sich unmittelbar nach dem Anschlag der zugehörigen Saite schließt und sich beim Loslassen der Taste wieder öffnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die beweglichen Schalterkontakte durch leitende Belegungen 229, 232 auf dem Hammerkern 217 und dem Fanger 216 gebildet. Beide Teile sind in der Nähe ihrer Berührungsstelle mit einem Metallstreifen überzogen, der seinerseits ein dünnes Stück Chamois oder ähnlichen Leders trägt, das mit einer kolloidalen Graphitlösung imprägniert ist. Die Belegung 229 ist über einen dünnen Draht, ein Metallstück 233 am Hammerstiel und eine biegsame Verbindung 234 mit dem Metallstück 225 elektrisch verbunden. Die Belegungen 232 sind über biegsame Verbindungen 235 mit der elektrischen Verbindung JV verbunden. Die Verbindungen M und N sind ihrerseits mit den beweglichen Kontakten 262 und 263 eines zweipoligen Dreifachumschalters 264 verbunden.

Verschiebt man die Hämmer so, daß sie nur die Saiten 202 anschlagen und befindet sich der Umschalter 264 in der gezeichneten Linksstellung, bei der die Verbindung M geerdet und die Verbindung N. an den positiven Pol der Batterie 265 angeschlossen ist, so haben auch sämtliche Saiten 202 vermöge ihrer Verbindung mit dem Punkt M über die Widerstände 221 und 227 Erdpotential. Die Wirksamkeit der Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische ist also Null, und wenn die Saite schwingen würde, so würde trotzdem keine Wechselspannung an den Gittern der Röhren 247 und 248 auftreten. Beim Niederdrücken einer Taste 214 wird nun aber der Hammer 218 gegen die Saite geschleudert und fällt sofort wieder zurück, wobei, falls der Anschlag nicht nur ein ganz leichtes Stakkato war, die Belegung 229 am Hammerkern 217 zur Berührung mit der Belegung 232 am Fanger 216 kommt, der nach dem Anschlag sich in angehobener Stellung befindet. Der Schalter 236 schließt sich also unmittelbar nach dem Anschlag des Hammers 218 gegen die Saite 202.

Das Schließen des Schalters 236 leitet die Entladung des Kondensators 226 über den Kontaktwiderstand des Schalters ein, und gleichzeitig fließt ein Strom durch den Schalter und den Widerstand 227 vom positiven zum negativen Pol der Batterie 265. Infolgedessen steigt das Potential des Metallstückes 225, und der Kondensator 220 lädt sich über den Widerstand 221 auf, wodurch auch das Potential der Saite 202 allmählich und nicht plötzlich steigt, weil der Kondensator 226 zu seiner Entladung über den Schalter 236 und der Kondensator 220 zu seiner Ladung über den Widerstand 221 Zeit braucht. Infolgedessen steigt die Wirksamkeit der UVnwandlung der Schwingungen der Saite 202 in elektrische Schwingungen langsam und nicht plötzlich, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch die Größen der Stromkreiselemente bestimmt ist. Die durch den Anschlag des Hammers 218 hervorgerufenen Schwingungen der Saite 202 erzeugen also nunmehr eine-Wechselspannung an den Gittern der beiden Röhren 247 und 248 und infolgedessen im Lautsprecher 260 einen Ton. Die Amplituden dieser Spannungen und dieses Tones wachsen entsprechend dem Ansteigen der Spannungsdifferenz zwischen Saite und Instrumentrahmen. Die obere Grenze hierfür ist durch die Spannung der Batterie 265 und durch die relativen Werte des Widerstandes 227 und des Kontaktwiderstandes des Schalters 236 bestimmt.

In der dargestellten Linksstellung des Schalters 264 hat das Instrument also orgelartigen Klang, da der Anschlag des Hammers gegen die Saite erfolgt, wenn die Wirksamkeit der Umwandlung noch Null ist und die Tonamplitude langsam und nicht plötzlich ansteigt, ähnlich wie es bei einer angeblasenen Pfeife der Fall ist. Zur möglichst vollkommenen Nachahmung des Orgeltones ist es wesentlich, daß die Saitenlagerung am vorderen und hinteren Ende der wirksamen Saitenlänge, also an den Leisten 208· und den Stellschrauben 204' so fest wie möglich ist, damit möglichst wenig Energie an den Lagerstellen absorbiert und die Dämpfung der Saiten 202 verringert wird. Das Erlöschen des Tones erfolgt hauptsächlich durch das Absinken des Spannungsabfalles zwischen Saite und Rahmen auf Null beim Öffnen des

Schalters 236, das zu Beginn des Loslassens der Taste 214 erfolgt. Im übrigen wird das Aufhören des Tones auch durch das Wiederanlegen der Dämpfer 219 begünstigt. Stellt man den Schalter 264 in die Mittelstellung, so erhält die Verbindung M das Potential der Anzapfung 267 der Batterie 265. Die Verbindung Λ* wird mit dem Gleitkontakt 268 eines die Batterie 265 überbrükkenden Potentiometers 269 verbunden, so daß man der Verbindung N je nach der Stellung des Gleitkontaktes eine höhere, niedrigere oder auch dieselbe Spannung wie der Verbindung M erteilen kann. Je nach der Gleitkontaktstellung kann man einfache Anschlagtöne erhalten, bei denen gegebenenfalls die Amplitude nach dem Anschlag abfällt oder wächst. Haben die Verbindungen M und Λ" gleiches Potential, so tritt eine Veränderung der L^Tmwandlungswirksamkeit überhaupt nicht ein.

Die Länge der Zeit, die bei der gezeichneten Stellung des Schalters 264 zwischen dem Beginn des Tones und der Erreichung der vollen Lautstärke oder bei der Mittelstellung dieses Schalters zwischen dem Beginn des Tones und der Erreichung der verringerten oder erhöhten Lautstärke verstreicht, kann durch passende Wahl der Größe der Stromkreiselelemente beliebig bemessen werden. Man kann diese Zeit sogar für verschiedene Töne anders bemessen als für andere. Zweckmäßig erhalten die Stromkreiselelemente folgende Zahlenwerte:

Kondensator 220 0,05 ₍«F,

Kondensator 226 0,01 /(F,

Widerstand 221 ϊ Megohm,

Widerstand 227 ¹J₄ Megohm.

Die Lederstreifen an den beweglichen Kontakten des Schalters 236 sind mit einer kolloidalen stromleitenden Lösung imprägniert und haben hinreichende Nachgiebigkeit. Der Kontaktwiderstand beträgt bei geschlossenem Schalter ungefähr 50000 Ohm. Will man nur die Schwingungen der Saiten 202 ausnutzen, so kann man die Unwirksamkeit der Saiten 201 nicht nur dadurch herbeiführen, daß man die Hämmer 218 entsprechend verschiebt, sondern auch dadurch, daß man die Saiten 20r mittels des Schalters 274 erdet, zu welchem Zweck der Schalter in die der gezeichneten Stellung gegenüberliegende Linksstellung gebracht wird. Will man dagegen nur die Schwingungen der Saiten 201 ausnutzen, so kann man die Saiten 202 nicht allein durch entsprechende Verschiebung der Hammer unwirksam machen, sondern auch dadurch, daß man den Schalter 264 in die der gezeichneten Stellung gegenüberliegende Rechtsstellung bringt, wodurch die Leitung 202 und auch die Verbindungsleitungen M und Λ^τ geerdet werden. Man kann daher die Hammer auch so einstellen, daß sie stets beide Saiten anschlagen und die Auswahl zwischen den Saiten rein elektrisch treffen. In der Mittelstellung der Hammer, in der sie beide Saiten anschlagen, kann man die durch die Saiten 202 erhaltenen Schwingungen durch passende Einstellung des Umschalters 264 und des Gleitkontaktes 268 zur Erzeugung irgendeiner der erläuterten Klangarten verwenden. Das verhältnismäßige Überwiegen des Einflusses der Saiten 201 oder 202 im erhaltenen Klang kann man regulieren, indem man den Schalter 274 in die Mittelstellung bringt und das den Saiten 201 aufgedrückte Gleichpotential durch einen weiteren Gleitkontakt 278 am Potentiometer 269 regelt.

An dem beschriebenen Instrument sind mannigfache Abänderungen möglich, z. B. kann man die Regelung der Umwandlungswirksamkeit auch bei den miteinander gekoppelten Saiten 201 vorsehen. Ferner kann man den Saiten 202 dieselbe wirksame Länge erteilen wie den Saiten 201, wodurch man nennenswerte Unterschiede in der harmonischen Struktur bei einer bestimmten Einstellung der Potentiometer 256 und 257 vermeiden kann. Bei der dargestellten Anordnung, bei der die Saiten 202 eine größere Länge haben und die Streifen 241 und 242 von den Enden der Saiten 202 verhältnismäßig weiter abstehen, so daß bei diesen Saiten die tiefen Teiltöne stärker zur Geltung kommen, ist es zuweilen zweckmäßig, noch einen weiteren leitenden Streifen 241' vorzusehen, der in bezug auf die Saiten 202 ungefähr die gleiche Länge hat wie der Streifen 241 in bezug auf die Saiten 201. Mit den letzteren Saiten arbeitet der Streifen 241' überhaupt nicht zusammen. Für die Saiten 202 kann er aber mittels eines Schalters 279 au Stelle des Streifens 241 gesetzt oder mit diesem parallel geschaltet werden.

In Fig. 16 ist ein Teilschnitt einer abgeänderten Ausführungsform des oberen Teiles der Fig. 15 dargestellt, die sich durch die Zufügung eines Resonanzbodens 280 von der no bisher beschriebenen Ausführungsform unterscheidet. Der Resonanzboden ist an der Unterseite des Steges 211 und auf der Oberseite der Trägerleisten 215 befestigt. An Stelle der Stellschrauben 204 sind hier nur die üblichen Stegstifte 209 vorgesehen. Bei dieser Ausführung kann man die mechanischen Schwingungen der Saiten 201 mit Hilfe des Resonanzbodens 280 unmittelbar in Schall umsetzen. Andererseits hat man iao auch die elektrische Schallumsetzung mittels der .Saiten 202. Man kann auch beide Um-

Setzungsarten gleichzeitig anwenden, indem man die Hammer beide Saiten anschlagen läßt. Auf diese Weise erhält man die Kombination einer Orgel, deren Töne durch den Lautsprecher 260 wiedergegeben werden, mit einem gewöhnlichen Klavier, dessen Töne durch den Resonanzboden 280 erzeugt werden. Man kann auf diese Weise auch ein elektrisches Klavier mit einem gewöhnlichen Klavier kombinieren. Die Saiten 201 können hier für jeden Ton auch mehrfach vorgesehen sein, um die Klangstärke des gewöhnlichen Klaviers zu erhöhen. Die Hämmer sind dann zweckmäßig derart verschiebbar, daß sie wahlweise sämtliche Saiten 201, die Saite 202 oder auch gleichzeitig die Saite 202 mit einer oder mehreren Saiten 201 anschlagen können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 22 und 23 sind je zwei Saiten 401 und 401' für jeden Ton vorgesehen, die durch einen gemeinsamen Hammer 411 angeschlagen und durch einen gemeinsamen Dämpfer 412 gedämpft werden. Die Saiten sind vom Instrumentrahmen elektrisch isoliert. Die Saiten laufen über einen Steg 407, der fest montiert sein kann, aber hier in der beschriebenen Weise schwingbar auf Leisten 414 ruht, die nach den Saiten hin durchgebogen sind. Zur Umwandlung der Saitenschwingungen in elekirische dient wieder ein leitender Streifen 417 mit der zugehörigen Schaltung.

Alle Saiten 401 sind untereinander parallel geschaltet und mit dem positiven Pol der Batterie 423 verbunden. Die Saiten 401' sind zusammengeschaltet und an dem beweglichen Kontakt eines Schalters 426 geführt, in dessen gezeichneter Stellung sie den Saiten 401 parallel geschaltet sind. In der anderen Schalterstellung liegen die Saiten 401' nicht parallel zu den Saiten 401, sondern sind mit dem negativen Pol einer Batterie 444 verbunden, die zweckmäßig dieselbe Spannung hat wie die Batterie 423. In dieser Schalterstellung haben die Saiten 401' eine Spannungsdifferenz umgekehrten Vorzeichens in bezug auf den Streifen 417 wie die Saiten 401. In der gezeichneten Schalterstellung, bei der die Saiten 401 und 401' das gleiche Potential haben, addieren sich die durch ihre Schwingungen erzeugten elektrischen Schwingungen. Wird der Schalter 426 dagegen umgelegt, so daß die Saiten 401' eine Spannung entgegengesetzten Vorzeichens wie die Saiten 401 haben, so sind zwar die mechanischen Schwingungen der Saiten noch untereinander ähnlich, aber die von ihnen hervorgerufenen elektrischen Wirkungen haben entgegengesetzte Phase und löschen sich daher ganz oder nahezu ganz aus. Auf diese Weise wird die hohe Anfangsamplitude des Klaviertones im Ausgangskreis unwirksam gemacht.

Zur Beeinflussung der auf den Anschlag folgenden Ton charakteristik wird zweckmäßig die Schwingung einer der Saiten, z. B. 401', rasch gedämpft. Auf diese Weise wird verhütet, daß die durch die beiden Saiten hervorgerufenen elektrischen Schwingungen sich im weiteren Verlauf des Tones gegenseitig auslöschen. Ferner wird das Auftreten von Schwebungstönen verhütet, die bei einer geringen Tonhöhendifferenz der Saiten auftreten können. Demgemäß sind Dämpfungspolster 441 an der Unterseite einer Stange 438 vorgesehen. Letztere ist schematisch mittels eines Handgriffes 440 nach links verschiebbar dargestellt, so daß die Dämpfer 441 gegen die Saiten 401' zum Anliegen kommen, in welcher Lage sie durch das Eingreifen eines Einschnittes 439 an der Stange in einer der Stangenführungen 442 gehalten werden können. Auf diese Weise werden die Saiten 401' an einer zwischen der Anschlagstelle des Hammers 411 und dem vorderen Saitenende gelegenen Stelle, gedämpft. Dies ist besser, als wenn man die Saiten zwischen der Anschlagsstelle und der Umwandlungseinrichtung dämpfen wollte.

Mit der beschriebenen Einrichtung lassen sich orgelähnliche Töne erzielen. Die Dämpfung ist hierzu nicht unbedingt erforderlich, go Zwei angeschlagene Saiten schwingen nur im ersten Augenblick des Anschlages wirklich so parallel, daß sich die Schwingungen aufheben. Im späteren Verlauf wird durch verschiedene Umstände, wie z. B. nicht genau gleiches Auflager, Materialunterschiede usw., die evtl. noch künstlich vergrößert werden, die Schwingung voneinander abweichen und sich nicht mehr aufheben. Mittels des Schalters 426 läßt sich das Instrument beliebig auf Klavier- oder Orgelklang umschalten. Wird der eine Saitensatz, z.B. die Saiten 401', rasch abgedämpft, so erhält man bei der Schaltung auf Klavierton eine verhältnismäßig starke Hervorhebung des Tonbeginns im Verhältnis zum späteren Tonverlauf.

Für den Eintritt der beschriebenen Wirkung ist es erwünscht, daß die Saitenschwingungen und die durch sie erzeugten elektrischen Schwingungen nicht nur gleichphasig, sondern auch ähnlich untereinander sind. Zu diesem Zweck sind die Hämmer 411 und die Streifen 417 so angeordnet, daß sie unter Punkten der Saiten liegen, die um den gleichen Bruchteil der Gesamtlänge vom Saitenende abstehen.

In Fig. 23 ist der Streifen 417 starr in bezug auf den Instrumentrahmen 409 befestigt. Infolgedessen finden sich bei Verwendung eines schwingungsfähigen Steges in der elektrischen Schwingung auch Komponenten, die von den Stegschwingungen her-

rühren, weil der Steg durch die angeschlagene Saite in Schwingungen versetzt wird und hierdurch die übrigen Saiten, wenn auch mit sehr geringer Amplitude, in Schwingungen versetzt. Da aber die Zahl der mitangeregten Saiten sehr groß ist, können sie doch einen merklichen Beitrag zu der elektrischen Schwingung liefern.

Will man diesen von der Stegschwingung ίο herrührenden Beitrag beseitigen, so kann man den Streifen 417 gemäß Fig. 24 am Steg 407 anstatt am Rahmen befestigen. Steht der Streifen verhältnismäßig weit vom Steg 407 ab, so kann man ihn auch auf den Querleisten 414 befestigen, die die Schwingungen des Steges mitmachen. Eine derartige Befestigungsart ist in Fig. 25 dargestellt.

Zweckmäßig wird das Instrument so ausgebildet, daß der Rahmen, Stimmstock mit Stimmstiften, Steg, Rippen, Saiten usw. ein Ganzes bilden, das aus dem Instrument herausgenommen werden kann, ohne die Saiten vorher entfernen zu müssen. Eine derartige Anordnung hat auch den Vorteil, 'daß man die Saiten und die Umwandlungsanordnung im Gehäuse so lagern kann, daß sie die Schwingungen des letzteren nicht mitmachen. Dies ist besonders wesentlich, da das Gehäuse von Zeit zu Zeit äußeren Stoßen und regelmäßig Erschütterungen durch das Xiederdrücken der Tasten ausgesetzt ist. Die Fig. 26 bis 28 zeigen eine derartige Anordnung.

Fig. 26 zeigt einen als Ganzes gegossenen Rahmen 428, der alle bei einem gewöhnlichen Klavierrahmen üblichen Teile besitzt, z. B. Verstärkungsstreben 429, Querleisten 406, Vorderteil 404, Rückteil 409 usw. In der üblichen Rahmenöffnung 430 ist der Baßsteg431 untergebracht, der auf denselben Rippen 414 ruht wie der Hauptsteg 407. Die vorderen Enden der rechten Rippen 414 sind an einem Ouerglied4i5 befestigt, das hier gleichfalls mit dem Rahmen 428 aus einem Stück besteht. Die übrigen Rippenenden sind am Rahmen 428 unterhalb und in der Nähe des Randes desselben befestigt. Die Höhenlage des Querschnitts 415 und die Befestigung der Rippen 414 an demselben ist aus Fig. 27 zu ersehen, die einen Längsschnitt in der Ebene 2J-2J der Fig. 26 darstellt, der im wesentlichen längs einer der Yerstärkungsstreben 429 genommen ist.

Am Rand der Rahmenplatte 428 verläuft

ein sich nach unten erstreckender Flansch 432, der sich an das Ouerglied 415 anschließt.

Die Rippen 414 liegen gegebenenfalls unter Zusammenpressung in der Längsrichtung zwischen zwei Punkten des Flansches 432 oder zwischen dem Flansch und dem Ouerschnitt 415 und werden in ihren Lagen durch Scheiben 433 gehalten, die an der Unterseite der Rippe und des Flansches 432 oder des Quergliedes 415 befestigt sind.

Ein Schnitt in der Ebene 28-28 in Fig. 26 ist in Fig. 28 dargestellt und zeigt den Stimmstock 427, der am Vorderteil 404 der Platte befestigt ist. Das aus Stimmstock, Rippen, Stegen und noch außerhalb des Gehäuses aufziehbaren Saiten bestehende Ganze ruht auf Gummipolstern 434 auf waagerechten Teilen der Gehäusewandung 416. Von der oberen Innenfläche der Gehäusewandung ist die Rahmenplatte durch einen Gummistreifen 435 getrennt. Nach unten wird sie durch Halteblöcke 436 festgehalten, unter denen noch Gummipolster 437 angeordnet sind. Auf diese Weise ist der Instrumentrahmen mit den zugehörigen Teilen in bezug auf Schwingungen gegen das Gehäuse abgedämpft.

In der Beschreibung sind als Umwandlungsvorriclitung elektrostatische Vorrichtungen dargestellt worden. Die Erfindung ist aber auf derartige Umwandlungsvorrichtungen nicht beschränkt und läßt sich auch unter Zuhilfenahme von anderen Umwandlungs vorrichtungen, z.B. elektromagnetischen, ausführen.

Claims (12)

1. Patentansprüche:

   I. Elektrisches Musikinstrument ohne Resonanzboden mit Umwandlungsorganen zur Umwandlung der mechanischen Saitenschwingungen in elektrische, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Ton mehrere auf diesen Ton abgestimmte Saiten vorgesehen sind, die entweder spielmäßig über einen Steg koppelbar oder überhaupt nicht miteinander koppelbar sind, und daß die elektrischen Schwingungen jedes den Saiten eines Tones gemeinsamen Umwandlungsorgans oder der zu einem Ton gehörigen LTmwandlungsorgane in geeigneter Zusammenschaltung wirksam gemacht werden.
2. 2. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saiten für einen Ton entweder in bezug auf Länge, Spannung, Material oder Dämpfung verschieden sind.
3. 3. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Ton gehörigen Saiten verschieden stark erregt sind.
4. 4. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung verschiedener Dämpfung der Saiten für einen Ton die Saiten zum Teil über einen schwingungsfähigen, evtl. spielmäßig veränderbaren, zum Teil über einen schwingungsunfähigen Steg geführt sind.
5. 5· Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch ι bis 4 mit einer Umwandlungsvorrichtung, die mehreren Saiten · verschiedener Töne zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Abstandes zwischen der Umwandlungsvorrichtung und den Saiten an der Umwandlungsvorrichtung verstellbare Vorsprünge vorgesehen sind.
6. 6. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtungen, die mehreren Saiten verschiedener Töne zugeordnet sind, nur für bestimmte Saiten,

   i. B. für jede zweite Saite jedes Tones, mit einem Vorsprung versehen sind, um die Schwingungen nur dieser Saiten in elektrische Schwingungen umzuwandeln.
7. 7. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saiten eines Tones oder die Umwandlungsorgane gleichstrommäßig verschieden stark vorspannbar sind.
8. 8. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Saiten zugeordnete Hammer verschiebbar angeordnet ist.
9. 9. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Ton zwei Saiten vorgesehen sind und daß der Hammer der einen Saite gegenübersteht und das Umwandlungsorgan entweder der anderen oder beiden Saiten zugeordnet ist.
10. 10. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hammer beiden Saiten gegenübersteht und die zugehörigen Umwandlungsorgane in Phase oder Gegenphase geschaltet sind.
11. 11. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich- ' net, daß die zu den Saiten eines Tones gehörigen Umwandlungsorgane den Saiten gegenüber an verschiedenen, jedoch korrespondierenden Stellen angeordnet sind.
12. 12. Elektrisches Musikinstrument nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente der vorangehenden Ansprüche spielmäßig veränderbar sind.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen