-
Mechanisch-elektrisches Musikinstrument Die Erfindung betrifft ein
mechani,sch-elektrisches Musikinstrument, bei welchem Zungen zu mechanischen Schwingungen
angeregt und diese in elektrische Sch,#vitigungen umgewandelt werden, die ihrerseits
eine Umwandlung in Töne erfahren.
-
Bekannt ist. daß frei Klavieren mit elektrischer Tonabnahme und -wiedergabe
die mechanischen Schwingungen angeschlagener Saiten durch magnetische oder elektrische
Abnehmer in elektrische Schwingungen und diese in Tonschwingungen umgewandelt werden,
wodurch erfahrungsgemäß nur geringe Klangfarbenvariationen möglich sind. Weiterhin
ist bekannt, daß eingespannte Zungen mit Hilfe eines Luftstromes in mechanisclue
Schwingungen versetzt werden. Eine Veränderung der Klangfarbe und eine elektrische
Verstärkung ist hierbei nicht möglich.
-
Gemäß der Erfindung lassen sich nicht nur diese Nachteile vermeiden,
sondern auch weitere Vorteile erzielen, und zwar dadurch, daß Zungen pneumatisch
angetrieben und auf diese Weise i@n mechanische Schwingungen versetzt werden, die
durch eine elektrostatisch wirkende Umwandlungsvorrichtung in elektrische Schwilngungen
umgewandelt werden. In Abb. i und 4 ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt. Die pneumatisch angetriebene Zunge i schwingt gegenüber einer oder
mehreren festen Elektroden 2, 2a, so daß sich die Kapazität zwischen der Zunge i
und den Elektroden 2, 2a periodisch ändert. Wird mit Hilfe einer nicht dargestellten
Taste der Tastenkontakt 3 geschlossen, so wird über den Widerstand 4 und gegebenenfalls
über die Drosselspule 5 ein Kondensator 6 aufgeladen und dadurch die Tonabnahmeeinrichtung
entsprechend der Zeitkonstante des Aufladegliedes allmählich- zur Wirkung gebracht.
Schwingt die Zunge i mit der Frequenz f, so tritt zwischen Zunge i und der (oder
den) Elektrode(n) 2, 2a eine Kapazitätsänderung mit der Periode 2f auf, und .es
wirken bei geladenem Kondensator
6 an dem Gitterabteitwiderstan@d
7 und damit am Gitter der Röhre 8 Spannungsschwankungen der gleichen Frequenz.
-
Dadurch, daß der Kondensator 6 langsam auf Gleichspannung aufgeladen
wird., kommt die Abnahmevorrichtung allmählich zur Wirkung und der ,Ton klingt langsam
an (Abb. 2). Gegebenenfalls kann durch Einschalten einer Drosselspule 5 der Einschaltvorgang
periodisch gestaltet werden (Abb. 3). Wird der Tastenkontakt 3 geöffnet, so schließt
sich der gegebenenfalls mit ihm mechanisch gekoppelte Kontakt 9, so daß der Kondensator
6 über den Widerstand io entladen wird und damit die Wirkung der Abnahmevorrichtung
abklingt. Die in der Röhre 8 verstärkten Töne werden über gegebenenfalls abschaltbare
Filter i i denn Verstärker 12 und schließlich dem Lautsprecher 13 zugeführt.
-
Die Erfindung 'kann, wie Abb.4 zeigt, auch derart ausgestaltet werden,
daß im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Abb. i die Zunge i über die Aufladevorrichtung
an Gleichspannung gelegt wird und die verschiedenen festen Elektroden an mehrere
verschieden gestaltete Verstärker B. 811 gelegt sind., um die zeitlich verschieden
verlaufenden Kapazitätsveränderungen gleichzeitig zur Klangerzeugurng verwenden
zu können. -Zur Erzeugung obertonreicher impulsartiger Wechselströme kann das Ende
der Zunge i bzw. die Enden der ihr gegenüberstehenden festen Elektroden 2, 2" beispielsweise
schneidenförmig ausgebildet werden. Zur weiteren Verkürzung des zeitlichen Verlaufes
der Kapazitätsänderung ist weiterhin die Anordnung von :Abschirmblechen 14, 14a
möglich, die auf Nullpotential liegen.
-
Zur Erzeugung besonderer Klangeffekte kann ein derartiger Feldverlauf
zwischen Zunge i und den festen Elektroden 2, 2a erwünscht sein, daß in den entstehenden
Wechselströmen bestimmte Oherwellen besonders bevorzugt oder unterdrückt sind. Eine
solche Wirkung 'kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß' gemäß Abb. 5 den
festen Elektroden 2, 2a zusätzliche Leiteranordnungen 15, i5a hinzugefügt werden,
die derart ausgestaltet sind, daß der Feldverlauf längs des Weges der Zunge i die
gewünschte Kurvenform darstellt und dadurch eine entsprechende zeitliche Kapazitätsänderung
erzielt werden 'kann. Dabei kann auch in diesem Fall die Wirkung der elektrisch
leitenden auf Nullpotential liegenden Schirme 14, i4a zur zeitlichen Verkürzung
der Kapazitätsänderung herangezogen werden.
-
Eine andere 'Möglichkeit zur Erzeugung von Wechselströmen bestimmten
veränderbaren Oberwellengehaltes besteht darin, daß je eine verstellbare Elektrode
über und unter den festen Elektroden 2, 2a angeordnet ist.
-
Zur Erzeugung abklingender Schwingungen kann beispielsweise eine der
festen Elektroden 2, 2a (Abb. i) an eine zweite Aufladevorrichtung angeschlossen
sein, die ebenfalls in Abb. i dargestellt ist. Wird der Kontakt 16 geöffnet und
gleichzeitig der Kontakt 17 geschlossen, so bringt die Gleichspannung des vorher
bei geschlossenem Kontakt 16 über den Widerstand 18 aufgeladenen Kondensators i9
die Abnahmeeinrichtung zur Wirkung, während sich gleichzeitig der Kondensator i9
über dem gegebenenfalls regelbaren Widerstand 20 entlädt. Die Abnahmevorrichtung
bleibt daher nur kurzzeitig wirksam, und es entsteht je nach der Größe des Widerstandes
20 ein schneller oder langsamer abklingender Ton (Abb. 6). Wird der Kontakt 17 geöffnet
und gleichzeitig damit der Kontakt 21 geschlossen, so beendet die raschere Entladung
über den Widerstand 22 den Ab'klingvorgang.
-
Um mit der Abnahmevorrichtung sinusförmige Kapazitätsänderungen zu
erzielen, wird gemäß Abb. i beispielsweise über und unter der schwingenden Zunge
i je eine flächenförmige _-',1>nahnieelektrode 23, die über den Kontakt 24 aufgeladen
wird, angebracht. Es wird dazu beim Schließen des Kontaktes 24 der Kondensator 25
über den Widerstand 26 und gegebenenfalls, zur Erzeugung eines periodischen Einschaltvorganges,
auch über die Drosselspule 27 aufgeladen, wobei der Kontakt 28 geöffnet i,st. Zur
Beendigung der Erzeugung der sinusför.migen Schwingung wird der Kontakt 24 geöffnet,
der Kontakt 28 geschlossen und dadurch der Kondensator 25 rasch entladen.
-
Um die Wirkung sowohl der sinusförmigen als auch der impulsartigen
Kapazitätsänderungen einerseits mit verschiedenartigem zeitlichen Verlauf, andererseits
mit verschiedener einstellbarer Amplitude zu erreichen, können die Elektroden 2,
2°, 23 beispielsweise an getrennte Atifladeglieder gelegt werden, wobei die Gleichspannungen
an drei regelbaren Spannungsteilern 29.30, 31 abgenommen werden.
-
Für die Erzeugung von Teiltongruppen (Formanten) können die zwischen
einer schneidenartigen festen Elektrode 2 oder 2" und der schwingenden Zunge i entstehenden
impulsartigen Kapazitätsänderungen und die damit verbundenen Tonfrequenzimpulse
zum Zwecke der Klangfärbung in an sich bekannter Weise verwendet werden. Für die
Zwecke der Klangfärbung ist es an sich bekannt, bei elektrischen \Iusi,kinstruinenten
neben dem Grundton auch harmonische Obertölie anklingen zu lassen. Bei der vorliegenden
Erfindung kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, daß durch Drücken einer
Taste mehrere Kontakte geschlossen werden und dadurch eine Anzahl von Obertönen
anspricht, wobei sowohl der zeitliche Verlauf des An- und Abklingens von Grundton
und Obertönen als auch ihr Amplitudenverhältnis durch die entsprechende Dimensionierung
der Glieder der Aufladevorrichtung und der aufladenden Gleichspannung in der gewünschten
Weise eingestellt werden kann, um ähnliche Verhältnisse wie bei mechanischakustischen
-Musikinstrumenten zu erzielen.
-
Wird der Klang nicht aus Grundton und einzelnen Obertönen, sondern
aus Grundton und Formanten zusammengesetzt, was zwar phy-sikali,sch gleichwertig,
praktisch jedoch meist einfacher zii lösen ist, so kann beispielsweise Grundton
und Formant durch zeitlich verschieden verlaufende
Gleichspannungen
wirksam gemacht werden. Dies ist durch entsprechende Dimensionierung der Widerstände
und Kondensatoren der Aufladeglieder zu erreichen.
-
Zur weiteren Annäherung an die Klangwirkung inechanisch-akustischer
Musikinstrumente, bei welchen das Verhältnis der Obertonamplituden zur Amplitude
des Grundtones mit «-achsender Lautstärke zunimmt" besteht gemäß der Erfindung die
Möglichkeit, dieses Verhältnis durch eine besondere Regeleinrichtung als beliebige
Funktion der Gesamtamplitude einzustellen (Abb. 7). Die Tonfrequenz des Tonerzeugers
iia, dessen Ausgang niederohmig ist, gelangt beispielsweise über einen veränderbaren
Widerstand 32 an den Verstärker 12a und den Lautsprecher 13. Dem hochohmigen Eingang
des, Verstärkers 12a liegt ein Drehkondensator 33 parallel, der mechanisch mit denn
Lautstärkeregler 34 des Verstärkers 12a so gekoppelt ist, daß bei voller Lautstärke
der Drehkondensator 33 seinen kleinsten Kapazitätswert besitzt.
-
Wird der Regelwiderstand 32 auf einen sehr kleinen Wert eingestellt,
liegt also der Drehkondensator 33 praktisch direkt am Ausgang des Tonerzeugers i
ja, so wirkt bei einer Lautstärkeregelung zu großen Werten die Unterdrückung
der hohen Frequenzen durch den Drebkondeasator 33 sich sehr wenig aus., Im umgekehrten
Fall, wenn der veränderbare Widerstand 32 voll eingeschaltet ist, äußert sich die
Änderung des Blindwiderstandes des Drehkondensators 33 stark als eine Beschneidung
des Oberwellengehaltes bei geringer Lautstärke. Dies entspricht bei der pneumatisch-akustischen
Orgel einer flachen bzw. steilen Disposition.
-
tlni auch die Lautstärke jedes einzelnen Tolles mit dein Tastendruck
veränderlich zu gestalten. können beispielsweise die den festen Elektroden über
Aufladeglieder zugeführten Gleichspannungen mittels @egelwiderstiinden, die mechanisch
so mit den Tastcn verbunden sind, daß sie bei Tastendruck ihren Wert kontinuierlich
ändern, einstellbar sein.
-
Zur Erregung der mechanischen Schwingungen der Zunge i kann, außer
der in Abb. i gezeigten, an sich bekannten Art des Anblasens, gemäß der Erfindung
eine Anordnung verwendet werden, die in Abb. 8 dargestellt ist. Die Zunge i schwingt
zwischen zwei röhrenförmigen Luftreservoiren 35, 36. die Tiber Strömungsdrosseln
37, 38 mit dem Luftspeicher 39 111 Verbindung stehen. In den Endstellungen
schließt die Zunge 1 jeweils eines der Luftreservoire 35, 36 all. Der durch das
Abschließen der Strömung entstehende Staudruck beschleunigt die "Zunge i, so daß
sie dadurch bis zur zweiten Endlage ausschwingt, wobei sich dieser Schwingungsvorgang
periodisch wiederholt. Gegenüber der in Abb. i gezeigten Anblasinethode ergibt sich
dabei eine wesentlicileErsparn)i,s vonDruckluft.