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Wählersystem für elektrische Musikinstrumente Die Erfindung betrifft
ein Wählersystem für elektrische Musikinstrumente, bei denen weniger Tongeneratoren
wie Tasten vorgesehen sind, wobei jeder Tongenerator den gesamten Tonhöhenbereich
beherrscht, aber nur einstimmig ist. Das Wählersystem muß dabei dafür sorgen, daß
von mehreren gleichzeitig gedrückten Tasten jede Taste nur mit einem der Tongeneratoren
in Verbindung gebracht wird.
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Die Auswahl geschieht bei dem Wählersystem gemäß der Erfindung nach
dem zeitlichen Prinzip, d. h. für die Zuordnung der Tasten zu den Tongeneratoren
sind kleine Zeitunterschiede beim Niederdrücken der Tasten entscheidend. Von mehreren
gleichzeitig gehaltenen, aber mit kleinen Zeitunterschieden niedergedrückten Tasten
wird die zuerst gedrückte auf den ersten Generator, die danach gedrückte auf den
zweiten Generator geschaltet usw. Ein solches Wählersystem muß außerordentlich genau
und verzögerungsfrei arbeiten, um zu erreichen, daß ein Zeitunterschied, der sich
in einer Wegdifferenz zwischen einer Taste und der nachfolgenden von etwa z mm auswirkt,
unverzüglich den erforderlichen Schaltvorgang ausführt. Relais, wie sie in der Fernmeldetechnik
üblich sind, haben zu große Schaltzeiten, um als Konstruktionselemente für ein solches
Wählersystem brauchbar zu sein, sofern die in der Musik üblichen schnellen Tonfolgen
spielbar sein sollen. Durch die Erfindung werden Schaltverzögerungen, die sonst
z.. B. durch Ankerbewegungen von Relais auftreten, vermieden. Die Schaltung ist
außerdem so getroffen, daß bei genau gleichzeitigem Drücken mehrerer Tasten, d.
h. beim Unterschreiten der genannten Wegdifferenz, die örtliche Reihenfolge entscheidet,
d. h. daß die in der Reihe höchste Taste auf den ersten Generator, die zweithöchste
auf den zweiten Generator geschaltet wird usw.
Die Erfindung wird
nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Abbildung erläutert: i ist
eine Klaviaturtaste, die sich um die Achse 2 dreht. 5 ist ein Stößel, welcher den'
Balken 7 beim Druck auf die Taste i hebt. Der Balken 7 ist in den Parallelführtingen
io und zi geführt. Die nächste, in der Abbildung nichi dargestellte Taste hebt in
analoger Weise den Balken 8 in den Parallelführungen 12 und 13, eine weitere Taste
hebt den Balken 9 in den Parallelführungen 14 und 15. Zur deutlichen Darstellung
sind die Balken 7, 8, 9 untereinander abgebildet, während sie in Wirklichkeit nebeneinanderliegen.
In der Abbildung ist ein dreistimmiges Instrument angenommen und der Fall dargestellt,
daß zuerst die dem Balken 8 und dann die dem Balken 9 entsprechende Taste gedrückt
worden ist und beide Tasten zugleich niedergehalten bleiben.
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Die verzögerungsfreie Wirkungsweise der Schaltung wird dadurch erreicht,
daß die Schaltarbeit nicht etwa durch Zwischenrelais oder Arbeitsmagnete, sondern
unmittelbar durch die Tastenbewegung geleistet wird. An den Balken 7, 8, 9 sind
durchgebohrte Eisenplatten 'i7 bis 25 befestigt, an jeder Eisenplatte klebt ein
Elektromagnet 26 bis 34, sofern er vom Strom durchflossen ist. Die Batterie 3 ist
für alle Magneten gemeinsam. Sie ist mit dem Pol 86 geerdet, während der Pol 4 jeweils
an die Speisepunkte herangeführt wird. Die Leitungen zu diesen Speisepunkten sind
in der Abbildung teilweise fortgelassen. Der erste Generator wird durch die Elektromagnete
26, 29, 32 geschaltet, die zu diesem Zwecke über die Federsätze 35, 36, 37 derart
mit dem Batteriepöl 4 verbunden sind, daß Strom zunächst über eine Reihe von hintereinandergeschalteten
Kontakten geführt wird. Danach wird er jeder Magnetwicklung an ihrem linken Kontaktansatz
über eine Kontaktfeder zugeführt und findet über den rechten Kontaktansatz Erde.
Durch diese Schaltung wird erreicht, daß, sobald sich ein Balken infolge Tastendrucks
hebt, z. B. Balken 8, sämtliche Elektromagneten der Reihe stromlos werden. Damit
der zu liebende Magnet, im Beispiel 29, nicht selbst stromlos wird, erhält er bei
89, und zwar nur für sich, Strom über die obere linke Feder und über die obere rechte
Feder Erde. Somit ist dieser eine Magnet 29 aus seiner Reihe herausgenommen und
allein zur -Wirkung gebracht, während alle anderen Magneten der Reihe stromlos
sind.
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Durch das Heben des Magneten 29 wird an die mittlere Magnetreihe 27,
30, 33 Erde gelegt, und zwar über die untere und die mittlere Feder des Federsatzes
39. Diese Wirkung würde. auch erzielt werden, wenn der erste Generator mit einer
anderen Tonhöhe belegt wäre, d: 1i. wenn der Magnet 26 oder 32 statt 29 gehoben
worden wäre. Somit ist kurz nach dem Drücken der ersten Taste der zweite Generator,
d. h. die mittlere Magnetreihe 27, 30, 33, in Bereitschaft gesetzt. Wird nun z.
B. die dritte Taste der ;Abbildung gedrückt, d. h. Balken 9 gehoben, so Ze #Mllzieht
sich an dem Magneten 33 mit seinen .,-Federsätzen 43 und 46 der analoge Vorgang.
Der bisher über die Federsatzreihe 41, 42, 43 verlaufende Strom wird unterbrochen,
nur der Magnet 33 findet bei 93 über eine in der Abbildung nicht eingezeichnete
Leitung für sich allein Strom. An der mittleren und unteren Feder von 46 findet
jetzt die Magnetreihe 28, 31, 34 Erde. Die gleiche Wirkung wäre eingetreten, wenn
eine andere Taste als zweite gedrückt worden wäre, da an den Federsätzen 44 und
45 gleichfalls die Erdung der unteren Federn von 5o, 51 und 52 bewirkt werden kann.
Die Federsätze 50, 51 und 52 benötigen keine Mittelfeder mehr, da sie der letzten
Reihe angehören und nach dem Drücken einer dritten Taste kein Ton mehr annahmegemäß
erklingen soll. Die Wirkungsweise der Schaltung durch die Federsatzreihe 47,48 und
49, falls eine dritte Taste gedrückt wird, ergibt sich in analoger Weise wie für
die zweite. Der dritten Reihe gehören die Magneten 28, 31, 34 an.
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Um nun zu erreichen, daß auch dann nur jeweils eine Taste mit einem
Generator in Verbindung gebracht wird, wenn zwei Tasten genau gleichzeitig gedrückt
werden, wenn also die Zeitdifferenz des Niederdrückens geringer ist als die Schaltzeit,
wird die Vorrichtung in der Weise weitergebildet, daß in einer Reihe höchstens ein
Magnet gehalten werden kann, und zwar entweder derjenige, welcher dem höchsten oder
dem tiefsten der genau gleichzeitig gespielten Töne entspricht. Die Schaltung, die
diese Aufgabe löst, lehnt sich an die in der Orgeltrakturtechnik bekannte Melodiekoppelschaltung
an. In der Abbildung ist sie zur Vereinfachung der Darstellung nur für die Magneten
34 und 31 eingezeichnet. Der Strom kommt aus dem Pol o der Stromquelle von unten
links an den oberen Pol des Melodiekoppelschalters 94, geht über dessen unteren
Pol zum oberen des Melodiekoppelschalters 95, von dessen unterem Pol zum oberen
von 96 (in der Abbildung nicht mehr dargestellt). Würden also z. B. die Magneten
34 und 31 gleichzeitig angehoben werden, so könnte nur der Magnet 34 gehalten werden,
weil die Stromzuführung für alle in der Richtung nach oben liegenden Magneten abgetrennt
ist. Der Magnet 31 würde also nur eine kurze Bewegung machen und wieder zurückfallen.
Wäre noch eine vierte Magnetreihe vorhanden, so hätte diese durch -das Hochgehen
des Magneten 34 Strom bekommen, und an dem Balken 8 würde der vierte Magnet gehoben
werden. Durch die Melodiekoppelschaltung wird also erreicht, daß von mehreren genau
gleichzeitig gedrückten Tasten nur die erste in der Reihe einen D1Tagneten in dieser
Reihe hebt, während die örtlich
folgenden so behandelt werden, als
ob sie zeitlich später gedrückt worden wären. Die Anordnung wird zweckmäßigerweise
so getroffen, daß für die ersten Reihen, also für 88, 89, 9o und 9z, 92, 93, die
Reihenfolge der bTelodiekoppelschaltung von oben nach unten gerichtet ist, während
sie in der letzten Reihe 96, 95, 94 von unten nach oben gerichtet ist, also im letzteren
Falle richtiger als Baßkoppel bezeichnet werden müßte. Die von mehreren gleichzeitig
gehaltenen Tasten zuerst gedrückte wird im allgemeinen auch örtlich die höchste,
also die Melodie sein, während die zeitlich tiefste auch örtlich im allgemeinen
der Baß sein wird. Durch die gewählte Richtung der Melodie- bzw. Baßkoppelschaltung
wird erreicht, daß, wenn mehr Tasten gedrückt werden, als Generatoren vorgesehen
sind, der Melodie- und der Baßton zum Erklingen kommt, während der ausfallende Ton
in eine im allgemeinen weniger wichtige Mittelstimme verlegt wird.
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Die Elektromagneten 26 bis 34 sind mit Stoßstiften 53 bis 61 ausgerüstet,
welche durch Bohrungen 62 bis 7o durch die Balken 7, 8, 9 hindurchragen. Die Bohrungen
liegen mit den Löchern der Eisenplatten 17 bis 25 in einer Richtung so daß der Stoßstift
jedes an der Bewegung des Balkens nicht beteiligten Magneten leicht in dieser Bohrung
und dem Loch gleitet. Die Stoßstifte sind mit Kuppen 71 bis 79 versehen. Der mitgenommene
Elektromagnet drückt mit dieser Kuppe auf das Tonhöhenbestimmungselement des Generators,
das in der Abbildung durch den Widerstandsdraht 83, 84, 85 und die Kontaktschiene
8o, 8z, 82 dargestellt ist. Eine Kuppe bildet also einen künstlichen Finger.
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Die Vorrichtung stellt eine selbsttätig wechselnde Kupplung dar, welche
die Tastenbewegungen nach der durch die Schaltung festgelegten Reihenfolge auf verschiedene
Generatoren überträgt. Die Wirkung der Vorrichtung ist nicht auf die Tonhöhenbildung
beschränkt, es werden vielmehr durch die Kupplung auch alle anderen Spielbewegungen
übertragen; denn es wird nicht etwa nur ein elektrischer Kontakt wahlweise in verschiedene
Stromkreise verlegt, wie dies z. B. bei einer Selbstwählervorrichtung der Fernsprechtechnik
der Fall ist, sondern die Tastenbewegung wird durch den als Kupplung wirkenden Klebemagnet
in ihrer Gesamtheit übertragen, so wie wenn es sich um eine unmittelbare mechanische
Verbindung handeln würde. Die Taste kann also z. B. Nuancierungen des Tastendrucks
zur Regelung der Lautstärke auf jeden ausgewählten Generator übertragen, wenn die
Schiene 83, 84, 85 hierfür eingerichtet, d. h. nachgiebig gelagert und mit einer
Lautregelvorrichtung verbunden ist. Auch eine seitliche Tastenbewegung zum Zwecke
der Abwandlung der Tonhöhe von den temperierten Halbtonstufen, um ein Vibrato oder
Glissando auszuführen, kann bei geeigneter Ausbildung der Vorrichtung übertragen
werden. Eine solche Tastenbewegung kann, wie bereits vorgeschlagen, schwenkender
oder wälzender Art sein. Ist die Bewegung z. B. wälzender Art, derart, daß sich
die Taste z außer um die Achse 2 auch noch um ihre Längsachse drehen kann, wobei
die Lagerung in der Achse 2 entsprechend nachgiebig gestaltet sein muß, so erkennt
man aus der Abbildung, daß diese Bewegung durch den Stoßstift 5 auf den Balken 7
übertragen wird, wobei der durch den Stoßstift 5 gebildete Hebelarm entsprechend
zu verkürzen ist, um eine unzulässige Bewegungsvergrößerung zu vermeiden. Für solche
Bewegungsübertragungen ergeben sich für den Fachmann mehrere naheliegende Möglichkeiten.
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Die beschriebene Ausführungsform kann in mancher Hinsicht abgewandelt
werden. Die Klebemagnete können statt durch Vermittlung von Stößel und Balken unmittelbar
an den Tasten angebracht werden. Man kann die Magnetwicklungen feststehen und sich
nur die Eisenkerne bewegen lassen u. a. m.
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Sofern die Tongeneratoren auf verschiedene Klangfarben eingestellt
sind, können bei der Vorrichtung, in der bisher beschriebenen Form musikalisch unerwünschte
Wirkungen eintreten, wenn der Spieler einen Lauf in Überlegato spielt. In diesem
Fall erhält jeder folgende Ton eine andere Klangfarbe, da infolge Belegung des ersten
Generators durch den zu lange gehaltenen Ton die anschließend gedrückte Taste mit
dem zweiten Generator gekuppelt wird. Im allgemeinen kann der Spieler ein solches
Üfiberlegato vermeiden. Wenn es sich aber um ein Instrument mit kontinuierlicher
Tonhöhenbildung handelt, kann ein kontinuierliches Glissando nicht befriedigend
ausgeführt werden, da es sich dabei nicht vermeiden läßt, daß beim Übergang von
einem Tastenbereich auf den anderen während eines Augenblicks beide Tasten gedrückt
sind. Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die Schaltung
so abgeändert wird, daß jede gedrückte Taste auch die unmittelbar vorhergehende
und die unmittelbar folgende Halbtontaste dem gleichen Generator zuordnet. Es kann
also bei dieser Ausführungsform in dem Bereich von drei aufeinanderfolgenden Halbtönen
nur einstimmig gespielt «>erden. Diese Eigentümlichkeit ist musikalisch weniger
störend, da kleine Sekunden selten vorkommen bzw. der Tonsatz leicht dieser Bedingung
entsprechend eingerichtet werden kann. Die Änderung der Schaltung wird in der Weise
vorgenommen, daß jeder Elektromagnet 26 bis 34 an seiner Unterseite mit einer in
die Schalter der beiden Nachbarmagnete eingreifenden Querstange versehen ist. Eine
solche z. B. an dem Elektromagneten 29 angebrachte Querstange greift in die I; edersätze
35 und 37
derart ein, daß bei gehobenem Elektromagneten 29 die Mittelfeder
von 35 und 37 von der Zuführung zu der Elektromagnetwicklqng abgedrängt und die
obere Feder an diese Zuführung gedrückt wird.
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Ein streng kontinuierliches Glissando kann nur auf einer saften- oder
bandförmigen Vorrichtung gespielt werden. Man kann aber ein diesem merklich ähnliches
Glissando dadurch erreichen, daß man den Halbtonbereich in genügend kleine Teilintervalle
unterteilt, z. B. in sechs Zwölfteltöne, die in unmittelbarem Anschluß aneinander
gespielt werden. Die Erfindung gestattet auch ein solches Glissandospiel durch eine
Ausführungsform, bei welcher die Taste i in eine Anzahl Schmaltasten aufgeteilt
wird. Die mittlere von diesen Schmaltasten ist an das Vorderteil der Taste bzw.
an die schwarze Taste geführt, während die übrigen Schmaltasten an der Grenze von
schwarzen und weißen Tasten enden und durch das Spielband 87 dort überdeckt sind.
Jede Schmaltaste hat einen besonderen Stößel 5 und je einen besonderen Schmalbalken
7 bzw. 8, 9. In der Abbildung sind Stößel und Schmalbalken nur für die mittlere
Schmaltaste dargestellt. In gleicher Weise sind je ebenso viele Stoßstifte 53 bis
61 vorhanden wie Schmaltasten. Die Schmalbalken sind an den Stellen der Durchbohrungen
62 bis 7o aus magnetisierbarem, in den übrigen Teilen aus unmagnetischem Material.
Der Magnet 26 bis 34 ist je einer Gruppe von Schmalbalken und Stoßstiften gemeinsam,
ebenso die Schaltvorrichtungen 35 bis 52. Es ist also in jedem Halbtonbereich nur
ein Magnet und Schaltsatz pro Generator vorhanden. Der Magnet magnetisiert, sofern
er vom Strom durchflossen ist, gemeinsam die Schmalballen seines Halbtonbereiches
nebst den durch sie führenden Stoßstiften und verbindet auf diese Weise im ganzen
Halbtonbereich die Stoßstifte mit den Schmalbalken. Die Stoßstifte sitzen bei dieser
Ausführungsform auch locker in den Magneten und werden auch von diesen nur mitgenommen,
wenn ihre Windungen vom Strome durchflossen sind. Der Magnet ist bei dieser Ausführungsform
so weit von den Schmaltasten entfernt, daß er deren Bewegungen nicht behindert.
Da die Schmaltasten auf die Saiten 83 bzw. 84., 85 drücken, ist die Bewegungsübertragung
weniger diskontinuierlich, als man aus der Unterteilung zunächst annehmen sollte.
Die Saite legt sich allmählich bei Drücken auf die Unterlage auf, und es findet
so ein Ausgleich der Übergänge statt. Diese Ausgleichswirkung kann man noch dadurch
verbessern, daß man zwischen die Kuppen 71 bis 79 und die Saiten 83 bis 85 einen
Streifen aus elastischem Material, wie Filz oder Schwammgummi, legt. Durch Anwendung
dieses Mittels kann man die Anzahl der Schmaltasten bis auf drei je Halbton herabsetzen,
wie in. der Abbildung dargestellt. Eine weitere Verbesserung des Wählersystems,
um das Spielen schneller Läufe musikalisch einwandfrei zu gestalten, besteht darin,
daß die Kontaktvorrichtungen 35 bis 52 so ausgebildet sind, daß die Einschaltung
unmittelbar nach Beginn des Tastendrucks erfolgt während die Ausschaltung bereits
am Anfang des Tastenrückgangs herbeigeführt wird. Durch diese Maßnahme wird die
verzögerungsfreie Wirkungsweise des Systems voll ausgenutzt, indem die kurze Spanne
zwischen dem Beginn des Loslassens einer Taste und dem Drücken der folgenden genügt,
um die Umkupplung auszuführen,