Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Perkussionskissen, die in
typischer Weise als Teil einer Trommel- bzw. Schlagzeugausrüstung
verwendet werden. Wenn die Oberfläche eines Perkussionskissens
mit einem Trommelstock- bzw. -stab angeschlagen wird,
ermittelt ein Sensor den Anschlag und gibt elektronische Signale
ab, die verarbeitet, verstärkt und an Lautsprecher abgegeben
werden, um Schall bzw. Töne zu erzeugen. Die elektronische
Verarbeitung kann verändert werden, um die erzeugten Töne zu
variieren bzw. zu verändern. Es ist nicht der Zweck eines
Perkussionskissens, einen akustischen Schall bzw. Ton direkt aus
dem Anschlag eines Schlagzeug- bzw. Trommelstabes zu erzeugen.
Hintergrund der Erfindung
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Bekannte elektronische Perkussionskissen weisen eine Vielzahl
von Formen auf, wobei die gebräuchlichste Form eines Kreisform
ist; sie sind indessen alle in einer ähnlichen Weise
aufgebaut. Ein generell flacher, massiver Block, der in typischer
Weise aus Sperrholz besteht, wird auf einem festliegenden
Grundteil federnd getragen. Die Befestigung des Blockes ist
dabei so, dass dann, wenn dessen Oberfläche mit einem
Trommelstab angeschlagen wird, der Block sich relativ zu dem
Grundteil bewegen kann. Schwingungen des Blocks werden mittels
eines Sensors ermittelt, der an dessen Unterseite angebracht
ist, wobei der Sensor elektronische Signale erzeugt, die an
eine externe Schaltung zur Erzeugung von Tönen bzw. Schall
abgegeben werden. Die durch Anschlagen des Kissens erzeugten
elektronischen Signale können auch zur Steuerung von anderen
Systemen, wie zur Beleuchtung, herangezogen werden. Derartige
Perkussionskissen sind in der GB-A-2.132.402 angegeben.
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Die Perkussionskissen, auf die sich die vorliegende Erfindung
bezieht, sollten nicht verwechselt werden mit elektronischen
Trommeln des Typs, bei dem eine Trommelhaut über einen
Luftraum gespannt ist. Derartige Trommeln arbeiten in einer
anderen Weise, wobei Anschläge auf die Trommelhaut durch einen
Luftraum übertragen und als Luftschwingungen bzw. -vibrationen
mittels eines Sensors innerhalb des Luftraumes ermittelt
werden. Die Schwingungsfrequenz einer Trommelhaut ist in
typischer Weise wesentlich tiefer als die eines Perkussionskissens
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen dieser Anmeldung wird der Begriff "oben" dazu
herangezogen, die Oberfläche bzw. Oberseite des Blockes zu
beschreiben, die angeschlagen wird, um das Kissen zu aktivieren,
und der Begriff "unten" beschreibt die gegenüberliegende
Oberfläche, an der der Sensor angebracht ist. Die Begriffe
"oberhalb" und "unterhalb" werden entsprechend benutzt, und
der Begriff "seitlich" bzw. "quer" definiert irgendeine
Richtung, die generell rechtwinklig zu "oben" und "unten"
verläuft. Selbstverständlich ist es nicht notwendig, dass das
Perkussionskissen so ausgerichtet ist, dass seine Oberfläche
bzw. Oberseite beim Gebrauch horizontal angeordnet ist.
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Die piezoelektrischen Sensoren, die üblicherweise verwendet
werden, um das Anschlagen eines Trommelstabes zu ermitteln,
weisen eine geringe Größe auf im Vergleich zur Oberfläche des
Perkussionskissens. Dies ist Anlaß für ein Problem bei
bekannten Perkussionskissen, gemäß dem ein Kissen nicht gleichmäßig
empfindlich ist über seine Oberfläche. Wenn ein Anschlag auf
der oberen Fläche bzw. Seite des massiven Blocks unmittelbar
oberhalb der Stelle des Sensors an dessen Unterseite auftritt,
wird die resultierende Stoßwelle schnell durch die Dicke des
Blocks zu dem Sensor hin übertragen und ruft die Erzeugung
eines scharfen elektrischen Signals mit großer Amplitude
hervor. Wenn ein Anschlag auf die Oberseite nicht direkt oberhalb
des Sensors erfolgt, ist die durch den Sensor ermittelte
Anfangs-Stoßwelle sehr viel stärker verringert, und das
elektrische Signal repräsentiert genau die Stärke der Schwingungen
des Blocks, die aus dem Anschlag resultiert. Für die meisten
Anwendungen ist es erwünscht, diese Diskrepanz zu vermeiden,
so dass das Anschlagen des Perkussionskissens irgendwo auf
seiner Oberfläche einen gleichmäßig voraussagbaren Schall bzw.
Ton liefert. Es ist besonders erwünscht, dass anstelle der
Stoßwelle eine Schwingung des gesamten Blocks, die aus einem
Anschlag resultiert, ermittelt werden sollte. Es ist ferner
erwünscht, dass die erste derartige Schwingung schnell
ermittelt werden sollte, um die Reaktionszeit des Kissens derart zu
verringern, dass keine merkliche Verzögerung auftritt, bevor
der elektronisch erzeugte Ton gehört wird.
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Ein Weg zur Beseitigung des Effekts der Stoßwelle hat darin
bestanden, den Sensor an einem Bügel anzubringen und den Bügel
an der Unterseite bzw. unteren Fläche des Blocks nahe einer
seiner Kanten anzubringen. Diese Position des Bügels hat die
Wirkung einer Verschiebung des empfindlichsten Bereichs des
Kissens zu einer Kante hin, so dass das Anschlagen des Kissens
nahe seiner Mitte nicht eine ermittelte Stoßwelle erzeugt. Der
Bügel kann jedoch auch die Empfindlichkeit des Kissens für die
Schwingungen verringern, die zu messen erwünscht ist. Darüber
hinaus steigert die Bereitstellung eines Bügels die
Komplexität und die Herstellkosten des Kissens, und der Bügel kann bei
einem attraktiven Aussehen schwierig unterzubringen sein.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein Perkussionskissen bereit mit einem
Grundteil und einem Block, der auf dem Grundteil federnd
getragen ist, wobei der Block, eine Oberseite, die angeschlagen
werden kann, um das Kissen zu aktivieren, und auf deren
Anschlagen der Block schwingt, eine Unterseite und einen Sensor
aufweist, der die Schwingungen des Blockes ermittelt und der
an einem Befestigungs- bzw. Tragteil der Unterseite angebracht
ist zur Ermittelung, wenn die Oberseite angeschlagen ist.
Dieses Perkussionskissen ist dadurch gekennzeichnet, dass der
Block einen Hohlraum festlegt bzw. begrenzt und dass der
Hohlraum in dem Block zwischen der Oberseite und dem Befestigungs-
bzw. Tragteil der Unterseite festgelegt ist bzw. liegt.
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Der Stoß von einem Schlag auf die Oberseite kann nicht durch
den Hohlraum übertragen werden. Da der Hohlraum oberhalb des
Bereiches der Unterseite liegt, wo der Sensor angeordnet ist,
kann der Stoß von einem Schlag auf die Oberseite oberhalb des
Sensors nicht direkt zum Sensor übertragen werden. Wie zuvor
erläutert, werden Stoßwellen von Schlägen auf Umfangsbereiche
der Oberseite zu dem zentral angeordneten Sensor nicht stark
übertragen. Damit wird die Anfangs-Stoßwelle nicht signifikant
aus einem Anschlag auf irgendeinen Teil der Oberfläche
ermittelt, und das Kissen zeigt eine gleichmäßigere Empfindlichkeit
über die Oberfläche als beim Stand der Technik. Das
Empfindlichkeitsprofil kann außerdem symmetrisch um die Kissenmitte
herum gemacht werden.
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Die seitliche Ausdehnung des Hohlraums ist vorzugsweise größer
als die seitliche Ausdehnung des Sensors oder in dem Fall,
dass der Sensor an der Unterseite des Blocks über ein
Befestigungselement angebracht ist, ist die seitliche Ausdehnung des
Hohlraums vorzugsweise größer als die seitliche Ausdehnung des
Befestigungselements an dessen Verbindung mit der Unterseite.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hohlraum
generell quadrat- oder scheibenförmig. Alternativ kann sich der
Hohlraum zu einer oder mehreren Kanten des Blockes hin derart
erstrecken, dass er mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung
ist.
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Dadurch, dass die seitliche Ausdehnung des Hohlraums größer
gemacht wird als jene des Sensors oder dessen
Befestigungsteil, kann sichergestellt werden, dass kein direkter Weg dafür
existiert, dass sich Schwingungen vertikal von irgendeinem
Bereich bzw. Teil der Oberseite zu dem Sensor hin ausbreiten.
Die direkte Anbringung des Sensors an der Unterseite führt zu
einer guten Empfindlichkeit für die gewünschten
Schwingungsbetriebsweisen bzw. -moden des Kissens, wobei es allerdings
möglich ist, ein Befestigungselement zu verwenden, welches
eine mechanische Verstärkung zur weiteren Steigerung der
Empfindlichkeit nutzt.
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Zusätzlich zu der Anbringung des Sensors an dem Block können
ein oder mehrere Annäherungsschalter an dem festliegenden
Grundteil des Perkussionskissens angebracht sein, um eine
Verschiebung des Blocks relativ zu dem Grundteil zu ermitteln,
oder Drucksensoren können innerhalb der federnden bzw.
elastischen Träger angebracht sein.
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Das Kissen weist vorzugsweise eine obere Schicht und eine
untere Schicht auf, wobei der Hohlraum durch eine Blindbohrung
in einer der Schichten an deren Verbindung mit der anderen
Schicht der betreffenden Schichten gebildet ist. Bei einer
alternativen Ausführungsform kann der Hohlraum als Kanal
ausgebildet sein, der sich über die Breite einer der Schichten an
deren Verbindung mit der anderen der Schichten erstreckt. Bei
einer anderen Alternative kann das Kissen eine obere Schicht,
eine untere Schicht und eine mittlere Schicht aufweisen, wobei
der Hohlraum durch ein Durchgangsloch in der mittleren Schicht
gebildet ist, die zwischen den oberen und unteren Schichten
eingeschichtet ist. Geeignete Materialien für diese Schichten
des Kissens umfassen Holz, Stahl und Aluminium.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die
Oberseite des Kissens mit einer äußeren Schicht aus
silikongummiartigem Material versehen sein. Dies gibt einen schwachen akustischen
Ton ab, wenn ein Anschlag mit einem Trommelstab
erfolgt, liefert jedoch Energie an den Trommelstock zurück, um
einen "Rückschlag" hervorzurufen, der ein ähnliches Gefühl wie
bei einer Trommel liefert. Alternativ kann die Oberseite eine
Holzoberfläche der oberen Schicht beispielsweise für den
Einsatz mit Xylophonhämmern sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Perkussionskissens
gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie A-A gemäß
Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 2 unter
Veranschaulichung einer alternativen
Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Kissens
gemäß der Erfindung unter Veranschaulichung eines
prinzipiellen Schwingungsmodus.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Perkussionskissen weist ein
rechteckförmiges Grundteil 2 auf, welches (nicht dargestellte)
Einrichtungen zur Festlegung auf bzw. an einem Ständer,
beispielsweise als Teil einer Trommel- bzw. Schlagzeugausrüstung
enthält. Ein rechteckförmiges Kissen 4 wird von dem Grundteil
2 durch eine Puffereinrichtung 6 federnd bzw. elastisch
getragen, die dem Kissen 4 ermöglicht, in bezug auf das Grundteil 2
zu schwingen oder sich sonstwie zu bewegen. Wie dargestellt,
besteht jede der Puffereinrichtungen 6 aus einem
Schaumstreifen längs einer kurzen Seite des Grundteiles 2, wobei der
Streifen einen hochstehenden Bereich 8 an jedem Ende aufweist.
Die beiden hochstehenden Bereiche 8 jedes der beiden
Puffereinrichtungen 6 sorgen somit für eine Abstützung des Kissens 4
an dessen vier Ecken. Um die Außenkanten des Grundteiles 2
herum sind hochstehende Wände 10 vorgesehen, die die
Puffereinrichtungen 6 und die Unterseite des Kissens 4 vor einer
Betrachtung verbergen.
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Das Kissen 4 ist von gleichmäßiger Gesamtdicke und umfaßt eine
obere Schicht 12, eine mittlere Schicht 14 und eine untere
Schicht 16, wobei die mittlere Schicht 14 zwischen den oberen
und unteren Schichten 12, 16 eingeschichtet ist. In der Mitte
der unteren Fläche bzw. Unterseite 18 der unteren Schicht 16
ist ein Sensor 20, wie ein piezoelektrischer Sensor zur
Ermittlung der Schwingung des Kissens 4 angebracht. Auf eine
derartige Schwingung hin erzeugt der Sensor 20 elektrische
Signale, die über Drähte 22 zu einer externen
Schaltungsanordnung (nicht dargestellt) für eine elektronische Verarbeitung
und Schallwiedergabe übertragen werden.
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Die oberen, mittleren und unteren Schichten 12, 14, 16
bestehen aus Sperrholz. Ein zylindrisches Durchgangsloch in der
Mitte der mittleren Schicht 14 legt einen scheibenförmigen
Hohlraum 24 zwischen den oberen und unteren Schichten 12, 16
fest. Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, verläuft der
Hohlraum 24 konzentrisch mit dem kreisförmigen Sensor 20, und
er weist einen größeren Durchmesser auf als der Sensor 20.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine äußere Schicht
26 aus Gummi auf der oberen Schicht 12 gebildet, um eine
Oberfläche bzw. Oberseite 28 bereitzustellen, die von einem
Trommelstab angeschlagen werden kann, um das Kissen zu aktivieren.
Die äußere Schicht 26 kann alternativ weggelassen sein, so
dass die Oberseite durch die Holz-Oberseite 12 gegeben ist.
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Wenn ein Kissen gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem Trommelstab angeschlagen wird, tritt
ein kräftiger Schwingungsbetrieb auf, bei dem das gesamte
Kissen 4 sich als ein im wesentlichen stabiler Körper auf- und
abbewegt. Das Detektiersystem der vorliegenden Erfindung macht
jedoch Gebrauch von dynamischen Schwingungsbetriebsweisen bzw.
-modi wesentlich höherer Frequenz als beispielsweise in dem
Fall, dass sich der Block in Längsrichtung in einer einzigen
Kurve ausbiegt, wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt
ist. Die voll ausgezogene Linie 40 respräsentiert ein Extrem
der Biegebewegung, und die gestrichelte Linie 42 repräsentiert
das gegenüberliegende Extrem. Bei diesem Schwingungsbetrieb
tritt keine Querbiegung des Blocks auf. In der Zeichnung ist
die Amplitude der Schwingung zur Steigerung der Klarheit stark
vergrößert dargestellt. Eine typische Frequenz für diesen
Schwingungsbetrieb würde bei den dargestellten
Ausführungsbeispielen 500 Hz betragen. Andere Schwingungsbetriebsarten des
Blockes, die eine Querausbiegung und höhere Harmonische
umfassen, tragen ebenfalls zu einem geringeren Ausmaß bei.
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Fig. 3 veranschaulicht mehrere voneinander unabhängige
Abwandlungen von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2.
Entsprechenden Elementen sind dieselben Bezugszeichen gegeben wie
zuvor.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 weist das Kissen keine
Mittelschicht 14 zwischen den oberen und unteren Schichten 12,
16 auf. Vielmehr ist der Hohlraum 24 als Blindbohrung in einer
Unterseite bzw. unteren Fläche der oberen Schicht 12 gebildet
und durch die angrenzende untere Schicht 16 geschlossen.
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Bei einer (nicht dargestellten) alternativen Ausführungsform
kann der Hohlraum als Kanal ausgebildet sein, der sich über
die volle Breite der unteren Fläche bzw. Unterseite der oberen
Schicht 12 erstreckt, so dass nach Anbringung der unteren
Schicht 16 daran der Hohlraum 24 mit der Umgebungsatmosphäre
durch Öffnungen in Seitenflächen des Blockes in Kontakt
bleibt.
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Fig. 3 zeigt außerdem, dass es möglich ist, die
Gummiaußenschicht 26 um die Seiten des Kissens 4 zu formen, um die untere
Fläche bzw. Unterseite 18 zu überlappen, was das Aussehen
des Kissens verbessert. Füße 32 sind mit der äußeren Schicht
26 an jeder Ecke der Unterseite des Kissens 4 zusammenhängend
geformt, um für ein federndes bzw. elastisches Tragen des
Kissens 4 auf dem Grundteil 2 anstelle der Puffereinrichtungen 6
gemäß Fig. 1 und 2 zu sorgen. Das Gummimaterial der äußeren
Schicht 26 und der damit zusammenhängenden Füße 32 muss
sorgfältig ausgewählt werden, um das gewünschte Gefühl und die
gewünschten Schwingungsübertragungseigenschaften der äußeren
Schicht 26 zusätzlich zu den Puffer- bzw.
Dämpfungseigenschaften der Füße 32 bereitzustellen.
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Fig. 3 unterscheidet sich ferner von Fig. 2 darin, dass der
Sensor 20 an der unteren Fläche bzw. Unterseite 18 des Kissens
4 über ein Befestigungselement 34 angebracht ist. Dies
ermöglicht, dass der Sensor 20 einen größeren Durchmesser aufweist
als der Hohlraum 24, während das Befestigungselement 34 einen
geringeren Durchmesser aufweist als jener des Hohlraums,
wodurch die Vorteile der Erfindung erhalten bleiben.
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Aus Fig. 3 kann ersehen werden, dass dann, wenn ein Kissen 4
gemäß der Erfindung auf seiner Oberfläche bzw. Oberseite 28 an
einem Punkt P unmittelbar oberhalb des Sensors 20 angeschlagen
wird, kein direkter Weg von dem Anschlagpunkt zum Sensor 20
vorhanden ist. Eine Stoßwelle wird sich nicht signifikant
durch den Hohlraum oder längs der bezeichneten Bahn von dem
Punkt P um den Hohlraum herum zum Sensor 20 ausbreiten und
auch nicht längs der schräg laufenden Bahn von dem Punkt Q.
Deshalb ermittelt der Sensor 20 lediglich die erwünschten
Schwingungsbetriebsweisen des Kissens 4 unabhängig vom
Anschlagpunkt auf der Oberfläche bzw. Oberseite.