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1Vlehrstimmig spielbares Tasteninstrument mit elektrischer Tonerzeugung
durch Röhrengeneratoren Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrstimmig spielbares
Tasteninstrument mit elektrischer Tonerzeugung durch Röhrengeneratoren und bezweckt,
bei derartigen Instrumenten unter Berücksichtigung der Einfachheit des Aufbaues
und der Stabilität des Betriebes den Nachteil der Interferenz zu vermeiden, die
Zahl der Röhrengeneratoren auf ein Mindestmaß zu beschränken und eine weitgehende
Regelung der erzeugten Tonschwingungen mit einfachen Mitteln zu ermöglichen.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die in verschiedenen
Oktaven einander entsprechenden gleichartigen Töne (alle c, cis, d usw.) zu einer
Tongruppe zusammengefaßt sind und jeder Tongruppe ein Röhrengenerator zugeordnet
ist und daß jeder Röhrengenerator durch .entsprechende Wahl der Konstanten des Schwingungssystems
möglichst sinusförmige Schwingungen erzeugt sowie daß ferner jeder Tongruppe je
ein Lautsprecher oder allen Tongruppen ein gemeinsamer Lautsprecher zugeordnet ist
und daß schließlich Register vorgesehen sind, vermittels deren durch Änderung der
Röhrenkonstanten oder durch Zu-Schaltung von besonderen elektrischen Verzerrungsmitteln
die Klangfarbe veränderbar ist.
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Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind mit Ausnahme der Zusammenfassung
der in verschiedenen Oktaven einander entsprechenden gleichartigen Töne zu einer
Tongruppe und der Zuordnung je eines Röhrengenerators zu einer Tongruppe einzeln
bereits bekanntgeworden. Als neu ist aber die Vereinigung all der angegebenen Mittel
zur Schaffung eines mehrstimmig spielbaren Musikinstrumentes zu erblicken.
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Um Unstimmigkeiten, die durch auftretende Schwankungen der Anoden-
oder Heizspannungen entstehen, zu vermeiden, verwendet man Röhrengeneratoren mit
hohem innerem Widerstand und mit Kathoden, deren elektrische Emission sich wenig
mit der Temperatur ändert.
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Bei Anwendung eines allen Tongruppen gemeinsamen Lautsprechers werden..
vorteilhaft zur Unterdrückung störender Oberschwingungen die Schwingungskreise der
Röhren über Filterkreise an den gemeinsamen Lautsprecher angeschlossen.
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Auch für jede Tongruppe kann zweckmäßig
ein Filter
vorgesehen sein, welches die tiefen Interferenzschwingungen dieser Tongruppe unterdrückt.
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Eine besondere Ausführungsform .der Erfindung besteht darin, daß nur
für die Töne der tiefsten Oktave Schwingungskreise vorgesehen sind und daß die Töne
der übrigen Oktaven in zwischengeschalteten Frequenzvervielfachern erzeugt werden.,
An Stelle mehrerer einzelner Röhrengeneratoren kann beispielsweise eine Mehrfachröhre
verwendet werden; die aus einem Zylinder besteht, in dessen Längsachse ein einziger
Heizdraht sich erstreckt, über dein an verschiedenen Stellen das Gitter und die
Anode je eines Entladungssystems konzentrisch angeordnet sind.
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Eine besondere Ausführungsform in der Registeranordnung besteht darin,
däß Register vorgesehen sind, durch welche beim Anschlag einer Taste durch Überlagerung
zweier wenig gegeneinander verstimmter Töne langsame Schwebungen nach Art der Vox
celesta erzeugt werden.
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Der Erfindungsgegenstand ist auf =der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigen Abb. i eine schematische Darstellung .der Schwingungskreise und
deren Schaltmittel, Abb. 2 eine Einrichtung zur Regelung der Tonhöhe, Abb.3 eine
Einrichtung zum Verdoppeln der Frequenz, Abb. q. .eine Mehrfachlampe mit einem einzigen
zentralen Heizdraht und ihr Schaltungsschema; Abb. 5 das Schema einer Grundgruppe
und deren Verbindung mit einer Nachbargruppe, wobei jede Gruppe eine vollständige
Oktave finit ganzen und halben Tönen enthält.
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Abb. 6 das Schema für die Inbetriebnahme einer Untergruppe, Abb. 7
die Einrichtung eines Instrumentes mit einer einzigen Anodenbatterie und Speisung
der Heizdrähte durch einen Spezialtransformator, Abb.8 eine Mehrfachröhre mit einem
einzigen Heizdraht in V-Form für Wechselstromspeisung und Abb. g eine Mehrfachröhre
mit Heizdrahten in Leiterform.
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Nach Abb. i besitzt jede Röhre L1, L2, L3 ... oder Li ; L2',
L3' . . . einen Schwingungskreis il, 12, 13 . .. für das Gitter und eine
Spule 21, 22, 23 ... für die Anode. Für jede Röhre sind also zwei verschiedene
Stromkreise vorhanden: der Anoden- und der Gitterstromkreis. Für eine Gruppe von
Noten sind die Gitterkreise an dasselbe Potentiometer 3 angeschlossen, während alle
Anodenkreise über ein durch eine hohe Impedanz 4 und einen Kondensator 5 gebildetes
Filter gespeist werden, wobei die Impedanz 4 die von den Schwingungsstößen der Harmonischen
herrührenden Ströme, ebenso wie den Strom der Anodenbatterie durchläßt, sich aber
dem Durchgang es Musikstromes widersetzt, während der Kondensator 5 den Musikstrom
durchläßt und den durch die Schwingungsstöße der Harmonischen erzeugten Strom zurückhält.
Der Musikstrom gelangt so in die Primärwicklung 6 eines Transformators i o, dessen
Sekundärwicklung 7 mit dem Lautsprecher g, sei es unmittelbar oder über einen Verstärker
8, verbunden wird. Jede Gruppe von Noten, im wesentlichen jede Oktave, enthält also
ein Filter q., 5 und eine Wicklung 6, durch die der- Ausgangstransformator io gespeist
wird.
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In Abb. i ist auch die Schaltung für die Noten der zweiten Oktave
mit den Röhren L1', L2', L3' . . , den Schwingungskreisen: 11, 113 . . ,
und den Anodenspulen Zi 22 23 . . . ersichtlich. Die Röhren L1', L2', L3 sind hierbei
dieselben wie die- Röhren L1, L2, L3. Das Filter wird durch die Drosselspule 4.'
und den Kondensator 5' gebildet, die in Reihe mit der zweiten Primärspule 6' des
Ausgangstransformators zo geschaltet sind: Die Primärspulen 6, 6' usw, können mehr
oder weniger mit dein Kern des Transformators gekoppelt werden, um so die Töne von
verschiedenen Oktaven mehr oder weniger mitklingen zu lassen. Derselbe Erfolg kann
auch erzielt werden durch einen veränderlichen Widerstand i i, der ebenso wie die
Kopplung der Wicklungen mittels eines Pedales von Hand oder einer beliebigen anderen
Einrichtung betätigt werden kann.
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Man ersieht aus Abb. i auch die Tasten T1, T2, T3 : . ., T,',
TJ, T3 . ., die beim Anschlagen die Kontakte cir c2, c. ... , cl', c2', c3
. . für die verschiedenen Schwingungskreise schließen. Die Röhren L,", L2
; Ls . sind hierbei gemäß der Erfindung dieselben wie die Röhren L1, L2,
L, . ...
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Abb.2 zeigt die Regelung der Tonhöhe einer Note mittels eines lamellierten
Eisenkerns i2. Dieser ist mit einem Handgriff 13 verstellbar, der sich über der
entsprechenden Taste 1q. befindet und mit einer Stellschraube 15 feststellbar ist.
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Abb.3 zeigt die Anordnung eines Frequenzverdopplers 16, der zwischen
die Schwingungskreise und den dem Lautsprecher 18 i vorgeschalteten Verstärker 17
mit Transformatoren ig; Zo eingeschaltet ist. Die Tasten T1, T2, T3 ... der
unteren Oktave sind unmittelbar mit dem Verstärker 17 verbunden, während' die Tasten
TI", T2', T3 .. . der 1 höheren Oktave mit der Primärspule des Transformators ig
verbunden sind. Mit Hilfe
des so angeschlossenen Frequenzverdopplers
16 ist es möglich, mit den Schwingungskreisen -für die untere Oktave verdoppelte
Frequenzen und damit auch die der nächst höheren Oktave entsprechenden Töne zu erhalten,
wodurch die Zahl der Röhren für den elektrischen Betrieb der Orgel bedeutend herab',
gesetzt und deren Ausnützung erhöht wird.
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Abb. a. zeigt eine Mehrfachröhre in Form einer zylindrischen Röhre
2i mit einem einzigen zentralen Heizdraht :22, welcher Gruppen von Gittern 231,
232, 23g ... und von Anoden 24, 242, 24.s . . . enthält, von denen jede Gruppe
einer der Tasten TI, T2, Ts . ..
entspricht, welche die Schwingungskreise
il, i2, is ... und die Spulen 21, 22, 2g ... einschalten. Anstatt einen einzigen
Heizdraht zu verwenden, kann man auch ein einziges Gitter oder eine einzige Anode
vorsehen, während die beiden anderen üblichen Elektroden durch gemeinsame Gruppen
gebildet werden, von denen jede einer Taste entspricht.
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In Abb. 5 bezeichnen o" o.,, o3 ... Schwingungskreise mit Röhren
L1, L2, L3 ..,
welche die Grundgruppe G1 bilden und .den Noten der chromatischen
Tonleiter c-cis, d-dis, e. f-fis, g-gis, a-ais, h .entsprechen. Es kann aber selbstverständlich
auch jede andere Gruppierung der Noten gewählt werden. Jede der Röhren L, L,
. . der Grundgruppe G1 besitzt ihre Anodenbatterie P1, P2 . ; . und ihren
Lautsprecher Dl, D. . . .. Sie werden durch die Tasten Ti, T2, T3 , . , eingeschaltet,
welche Kontakte cl, c2, c3 ... für die Einschaltung der Schwingungskreise
o1, o2 ... schließen, die z. B. auf die Noten cl, cis, dl usw. abgestimmt sind.
Jeder Röhre sind auch noch Kontakte zugeordnet, welche die Röhre mit den übrigen
Noten- oder Tastengruppen ("G. usw.) zu verbinden gestatten. Auf diese Weise kann
man bei dem gewählten Beispiel die Röhre L1 der Note c nach Belieben für den Betrieb
des einen oder anderen der Stromkreise o, o1', o;' usw. benutzen, je nachdem man
die eine oder andere der Tasten Ti, TI', TI" anschlägt. Dementsprechend erhält man
im Lautsprecher Dl den Ton cl, den um eine Oktave höheren oder tieferen Ton c2,
den um zwei Oktaven höheren oder tieferen Ton cs usw.: Die gleiche Anordnung ist
für alle einander entsprechenden Noten der einzelnen Gruppen durchgeführt, so daß
nur eine einzige Röhrengruppe G1 für alle Notengruppen erforderlich ist. Die Rückleitung
R ist gemeinsam und mit dem mittleren Teil jeder Spule verbunden.
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Abb.6 zeigt die Wirkungsweise einer Untergruppe, welche der sog. zweigestrichenen
Oktave entsprechen möge. Die verschiedenen Leitungen werden beim Anschlagen der
gewünschten Taste TI", T2", Ts' . . . mit den Röhren L, L2, L3 . . , verbunden.
Dies( schwingen dann mit der gewünschten Fre quenz und erzeugen die Note c, ciss,
dg, dis3, es die der angeschlossenen Taste T1', T2", Ts . entspricht.
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Die Zahl der Noten der Grundgruppe kann auch von der angegebenen verschieden
sein Man kann auch die Einrichtung treffen, daL die gleiche Lampe für eine Note
(z. B. c) und deren Erhöhung (cis) benutzbar ist Diese Einrichtung gestattet eine
entsprechende Verringerung der Röhrenzahl.
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Schließlich ist noch die Verringerung der Zahl der Speisebatterien
zu erörtern. Es ist möglich, mit einer einzigen Anodenbatterie auszukommen. In diesem
Falle ist aber zu empfehlen, Drosselspulen und Kondensatoren zu benutzen, die das
Überlagern der Musikströme in der Anodenbatterie verhindern. Bei Anwendung einer
einzigen Anodenbatterie kann aber selbst bei Verwendung von Drosselspulen die Überlagerung
auch noch in der Heizbatterie erfolgen. Zur Vermeidung dieses Übelstandes kann ein
Transformator dienen, der ebenso viele Sekundärstromkreise besitzt, als Röhren zu
speisen sind.
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Abb.7 zeigt Einrichtungen dieser Art. Danach bestehen die Schwingungskreise,
die im übrigen beliebig ausgebildet sein können, aus ,einer Gitterspule il, i2,
13 ... und einer Anodenspule 21, 22, 2g . . . ; die Einrichtung der Tasten
TI, `T2, T3 und der Kontakte cl usw. bleibt dieselbe. Zu jeder Röhre L, L= usw.
gehört auch ein Lautsprecher Dl, D2 .. , jedoch ist nur eine einzige Batterie Paz
für sämtliche Anoden vorhanden. Die Anode der Röhre Li ist unmittelbar an .die eine
Klemme der Batterie PZi gelegt, diejenigen von L2, L3 usw. aber über Drosselspulen
b2, b3 usw. Auf diese Weise kann jede Röhre unabhängig schwingen, ohne die anderen
Röhren zu stören oder von diesen gestört zu werden. Der Lautsprecher Dl ist unmittelbar
an die andere Klemme der Batterie Pu angeschlossen, während die anderen Lautsprecher
D2, Ds. . ., die im übrigen die gleichen sind, mit den entsprechenden Röhren L2,
L3 . . . über Kondensatoren q2, q3 ... verbunden sind, die das Hindurchgehen
von Gleichstrom verhindern, alle Wechselströme aber und folglich auch die Musikströme
durchlassen. Die Kondensatoren q2, qs ... dienen auch zur Vermeidung von
Kurzschlüssen, die über die Drosselspulen b2, b3 usw. möglich sind.
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Aus Abb. 7 ist auch die gemeinsame Speisung der Kathoden mit Wechselstrom
zu ersehen. Dazu dient ein Transformator T, der eine einzige Primärspule Eu und
ebenso viele Sekundärspulen ei, e2, es ... besitzt, wie Röhren
L1, L2, L3 . . . vorhanden sind. Der mittlere
Teil jeder
Sekundärspule ei, e2, e,. ; , ist durchLeitungen n1, it2, n, . . undyti ,
n2 , n3 . . . mit dem gemeinsamen Punkt der Anoden-und Gitterspulen der entsprechenden
Röhren L1, L2, Ls ... verbunden.
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Abb. 8 zeigt dieselbe . Röhreneinrichtung, jedoch mit nur einem einzigen
Heizdraht in V-Form, der zwei Zweige 32 und 33 bildet, um das durch den Wechselstrom
hervorgerufene Summen hintanzuhalten. Zwischengeschaltete Metallscheiben 341, 34s,
34s usw. bilden eine Abschirmung und lassen durch entsprechende Öffnungen den Draht
32, 33 hindurchtreten.: Diese Schirme 341,342 usw. sind entsprechend polarisiert,
so daß sie sich dem Übertritt der Elektronen der einen Grüppe auf die andere Gruppe
widersetzen.
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Nach Abb.9 enthält der Heizdraht zwei Träger 35 und 36, zwischen denen
einzelne Heizdrähte 371, 372, 37s USW- wie die Sprossen einer Leiter angeordnet
sind. Jeder dieser Heizdrähte bildet mit einem Gitter und einer Anode, welche beide
mit je einer Taste verbunden sind, ein zusammengehöriges Ganzes.
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Um schließlich zu ermöglichen, daß beide Hände am Spiel beteiligt
sind, ordnet man zwei Klaviaturen an, die eine für die rechte Hand und .die andere
für die linke. Man kann auch eine beliebige Zahl von Klaviaturen für mehrere Organisten,
die gleichzeitig spielen, vorsehen.