DK149910B - Betjeningsapparatur til et med mindst en synthesizer forsynet elektronisk musikinstrument - Google Patents

Description

i 149910

Opfindelsen angår et betjeningsapparatur til et med mindst én synthesizer forsynet elektronisk musikinstrument af den i krav l's indledning angivne art.

Et sådant betjeningsapparatur er f.eks. kendt fra DE-OS 5 1 772 103, hvori en elektronisk mundharmonika er beskrevet.

Ued det kendte apparatur har blæselegemet ligesom ved en klassisk mundharmonika en række blæsehuller, fra hvert af hvilke en strømningskanal går. Hver af disse strømnings-kanaler er tilforordnet et element, hvert i form af et stem-10 pel eller en bælg, som reagerer med en mekanisk bevægelse på undertryk (sug) og på overtryk (blæsning) i strømnings-kanalen. Hvert af disse elementer samvirker med en fjedrende lamel i den forstand, at lamellerne bliver løftet ved påvirkning af det pågældende element, og dermed bliver også 15 en kontaktskinne, der forløber over alle lamellerne og i hvilestilling berører alle disse lameller løftet, således at der kun består en elektrisk kontakt imellem den løftede lamel og kontaktskinnen. Hver af lamellerne er elektrisk forbundet med forbindelsespunktet imellem to på hinanden 20 følgende modstande af et helt antal i serie koblede modstande. Disse i serie koblede modstande danner et kontaktelement, som bestemmer frekvensen af en i selve blæse-.’egemet indbygget oscillator. Alt efter hvilken lamel, som bliver løftet ved sugning eller blæsning, ændres modstands-25 værdien af seriekoblingen og dermed frekvensen af den af oscillatoren frembragte elektriske svingning.

Desuden er der ved det kendte apparatur også tilvejebragt en lysskranke med en fotomodstand som modtager, som i forhold til massen, hvorom den nævnte kontaktskinne bliver 30 løftet, bliver mere eller mindre afbrudt. Ued ændring af fotomodstandens værdi bliver amplituden af den fra oscillatoren frembragte elektriske svingning tilsvarende ændret.

De således frembragte elektriske svingninger bliver ved det kendte apparatur efter yderligere omformning, eksem- U9910 2 pelvis efter overlejring med oversvingninger eller efter frekvensdeling og forstærkning tilført en elektroakustisk omformer, som omformer det modtagne, periodiske elektriske signal til en tilsvarende akustisk kendelig klang.

5 Til det kendte apparatur knytter sig mange slags delvis betydelige ulemper, hvoraf nogle enkelte skal nævnes i det efterfølgende. Da der til hver af de fra blæsehullerne udgående strømningskanaler er knyttet et mekanisk bevægeligt element, som hvert reagerer på overtryk (blæsning) og på 10 undertryk (sugning), er det i praksis en umulig ting, at alle disse elementer reagerer i nøjagtig samme grad på over- eller undertryk, som bestemmer en respektiv værdi.

Følgen deraf er, at lydstyrkerne af de fra den elektro-akustiske omformer hørbare klange til sidst også kan være 15 forskellige ved en konstant værdi af over- eller undertrykket fra blæsehul til blæsehul. Derudover er de til under- og de til overtryk svarende mekanisk bevægelige elementer helt udsat for den menneskelige suge- eller blæse-strøm. Men navnlig den menneskelige blæsestrøm er alt an-20 det end ren, tør luft. Bevægeligheden af disse elementer bliver derfor ved de kendte apparater allerede efter kort drifttid væsentlig påvirket, hvilket giver sig udslag på funktionen, især af apparatets elektriske dele.

Især er værdierne af modstandene ved nævnte seriekobling 25 temperaturafhængig, således at frekvensen af de af oscillatoren frembragte elektriske svingninger (og derfor også tonehøjden af den af omformeren frembragte klang), svinger som funktion af omgivelsestemperaturen eller apparatets temperatur, men i ringere udstrækning.

30 Da der ved kendte apparater findes et antal bevægelige dele, som - i det mindste teoretisk - allerede skal bevæge sig under påvirkning af den mindste kraft (det mindste blæse-eller sugetryk), er det kendte apparat også ved brugen 3

1499 tO

meget følsomt over for på blæselegemet indvirkende stød og/eller vibrationer, således at brugeren må tage meget omhyggeligt vare på, at der under brugen ikke tilføres blæselegemet pludselige bevægelser eller accelerationer.

5 Ud fra dette tekniske stade er det formålet med opfindelsen at tilvejebringe et betjeningsapparatur af den indledningsvis angivne art, som giver brugeren fuld frihed i sammenligning med det tidligere kendte apparat, som ikke reagerer mærkbart på stød, og som til-10 lige resulterer i et mindstemål af mekanisk bevægelige dele.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at det indledningsvis angivne betjeningsapparatur er ejendommeligt ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

15 Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå: fig, 1 er et forenklet elektrisk blokdiagram af en udførelsesform for et betjeningsapparatur ifølge opfindelsen, fig. 2 er et forenklet, perspektivisk og delvist gennem-20 skåret billede af et blæselegeme, fig. 3 er et forenklet snit gennem mundstykket på blæselegemet i fig. 2 med dettes forbindelse til trykomformeren, og fig. 4 er en sammenstilling af de med betjeningsapparaturet 25 i fig. 1 i et elektronisk musikinstrument frembragte toner.

Det i fig. 1 i form af et elektrisk blokdiagram viste apparatur omfatter et - som det skal beskrives - som en slags • mundharmonika udformet og eksemplificeret blæselegeme 11, 149910 4 som via elektriske ledninger 12, 13, 14 og 15 er koblet til en udnyttelseskobling 16, hvis udgangsledninger 17, 18, 19, er sluttet til styrespændingsindgangene 20, 21, 22 af en kun antydet og med et højttalersystem 23 forsynet synthe-5 sizer 24. Det skal antages, at den ved indgangen 20 stående styrespænding er målgivende for tonelejet, den ved indgangen 21 er målgivende for klangfarven og den ved indgangen 22 er målgivende for lydstyrken af den frembragte klang.

Blæselegemet har et ved dette forskydeligt ført mundstykke.25 10 med en blæseåbning 26. Mundstykket 25 er via en fleksibel ledning 27 sluttet til en trykmålerdåse 28. Den til en driftsspændingskilde 29 på f.eks. 2V og med en udgang til ledningen 15 tilsluttede trykmåledåse 28 er indrettet til ved sin udgang at afgive afvigende spændingssignal til den 15 ene side af driftsspændingen ved et i ledningen 27 herskende overtryk og til den anden side ved et undertryk, størrelserne af afvigelsen indgår med størrelsen af over- eller undertrykket. Når der ikke hersker strømning i ledningen 27, svarer udgangssignalet ved trykmålerdåsen 28 til den ved 29 20 afgivne referencespænding. Yderligere enkeltheder ved mundstykket skal nærmere beskrives i forbindelse med fig. 2 og 3.

Det blev allerede nævnt, at mundstykket 25 er forskydeligt langs blæselegemet 11, hvilket er antydet i fig. 1 med den punkterede linie 30. Mundstykket 25 er forsynet med en 25 fane 31, som under mundstykkets 25 forskydning griber ind i mindst én af f.eks. femten eller seksten i en række langs mundstyk-forskydningsbevægelsen 30 anbragte positionssensorer 32. I dette tilfælde e.r positionssensorerne 32 udformet som såkaldte gaffelkoblere, dvs. hver positionssensor er 30 en af en lyskilde, f.eks. en lysemitterende diode (LED) og et lysfølsomt element, f.eks. en fototransistor, dannet lysskranke, som kan afbrydes ved hjælp af fanen 31.

Som positionssensorer kunne der også være anbragt nærmelses- 149910 5 kontakter. I det foreliggende eksempel er hver af positions-sensorerne 32 via en selvstændig ledning 33 koblet til en trappespændingsgenerator 34. Denne frembringer ved sin med ledningen 12 koblede udgang for hver positionssensor 32 -5 for så vidt denne reagerer - et for den pågældende positionssensor karakteristisk spændingssignal. I trappespændingsgeneratoren kan et udvalg- eller en gitterkobling være integreret, således at der på udgangen 35 ved tilfældig, samtidig påvirkning af to ved siden af hinanden anbragte 10 positionssensorer kun fremkommer det for én af de to positionssensorer karakteristiske spændingssignal. Til positionssensorerne 32 hører - analogt til blæserkanalerne i en mundharmonika - hver to toner af en oktav, som nærmere skal forklares i forbindelse med fig. 4. På udgangen 35 15 opstår dermed et analogt signal, som er karakteristisk for mundstykkets 25 øjebliksstilling og dermed for højden af den til begge disse stillinger svarende tone.

På blæselegemet 11 findes desuden en manuelt betjenelig tast 36, hvormed en ekstra spændingskilde 37 kan sluttes 20 til ledningen 13. Denne ekstra spænding tjener til at frembringe halvtoner, som det senere skal forklares.

Endelig finder der også på blæselegemet en manuelt betjenelig skyder 38, som til forskydning af det med ledningen 14 forbundne udtag 39 er forbundet med et potentio-25 meter 40. Dermed kan der på ledningen 14 også tilføres en yderligere, denne gang foranderlig ekstra spænding, som medfører en vibrato eller glissando i de af synthesizeren frembragte klange.

I udnyttelseskoblingen 16 findes en analog-digitalomformer 30 41, hvis indgang 42 er forbundet med ledningen 12. Analog- digitalomformeren 41 har lige så mange udgange 43, som der findes positionssensorer 32 i blæselegemet 11, således at der hører en positionssensor 32 til hver udgang 43. Analog- 149910 6 digitalomformeren frembringer et digitalsignal på én af sine udgange 43 i forhold til niveauet af det ved indgangen 42 tilførte analogsignal. Denne udgang 43 danner tillige indgangene til en dekoder 44, hvis funktionsmåde nærmere 5 skal forklares.

Den til trykmålerdåsen 28 i blæselegemet 11 koblede ledning 13 er tilsluttet den ene indgang 45 af en differensforstærker 47, hvis anden indgang 46 er forbundet med en referencespændingskilde 48, som eksempelvis afgiver den samme 10 spænding som referencespændingskilden 29. På differens- forstærkerens 47 udgang 49 fremkommer dermed et differens-signal, hvis polaritet er afhængig af, om trykmålerdåsen får et undertryk eller et overtryk. Når trykmålerdåsen 28 hverken får under- eller overtryk, fremkommer der på ud-15 gangen 49 intet signal som tegn på, at der på mundstykket 25 hverken sker en sugestrømning eller en blæsestrømning.

Differensforstærkerens 47 udgang 49 er over en ledning 50 sluttet til indgangen 51 af en komparator eller polaritets-detektor 52, som ved sin udgang 53 afgiver ét af to dif-20 ferenssignaler i forhold til fortegnet af det fra udgangen 49 tilførte differenssignal. Polaritetsdetektorens 52 udgang 53 er over en ledning 54 ført til den sidste indgang 55 af dekoderen 44.

Dekoderen 44 indordner nu hver af sine indgange 43 i af-25 hængighed af det på indgangen 55 opståede signal (sugning eller blæsning) af én af to talinformationer. Disse tal-informationer, eksempelvis 1-32 (svarende til ordenstallene af hele toner af fire på hinanden følgende oktaver, viser sig i binær-digitalform ved de seks ledere 56 (sva-30 rende til potenserne 2^ - 2^) omfattende dekoderens 44 udgang 57. Dermed er sidste ende af stillingen af mundstykket 25 på blæselegemet 11 og eksistensen af en blæse-eller sugestrømning, dvs. den "spillede" tone omformet 149910 7 til en entydig talinformation. Denne talinformation føres over ledningerne 56 til et mellemlager 57, som har en styreindgang 58. Mellemlageret 57 arbejder på en måde som gitterkobling eller som flip-flop i den betydning, at den på led-5 ningen 56 opståede information kun bliver videregivet u- ændret ved den udgang 57, som ligeledes omfatter seks ledere 60, når et styresignal opstår på indgangen 58.

Styresignalet på indgangen 58 bliver frembragt ved hjælp af følgende elementer: differensforstærkerens 47 udgang 49, 10 som fører et positivt, et negativt eller endog slet intet differenssignal, er over en leder 51 ført til indgangen 62 af en aktiv firevejsensretter 63. På ensretterens 63 udgang 64 fremkommer dermed et unipolært analogsignal, hvis niveau er afhængigt af absolutværdien af det af udgangen 15 49 leverede differenssignal. Ensretterens 63 udgang 64 er over en leder 65 sluttet til indgangen 66 af en til en referencespændingskilde 68 tilsluttet tærskelværdidetektor 67. Denne tærskelværdidetektor 67 afgiver da og kun da et digitalsignal ved sin udgang 69, når det fra udgangen 64 20 tilførte signal overskrider et bestemt niveau, som afhænger af referencespændingskildens 68 spænding. Med andre ord fremkommer der da og kun da et signal på udgangen 69, når trykket fra trykmålerdåsen 28 får en strømning af en forud bestemt intensitet i den ene eller anden retning. Tærskel-25 værdidetektoren 67 forhindrer dermed, at en tilfældig, u-ønsket, eksempelvis af en trækluft frembragt og af trykmålerdåsen modtaget luftstrømning i mundstykket 25 fører til signaler, som yderligere bearbejdes. Udgangen 69 er over en anden leder 70 ført til mellemlagerets 57 styre-30 indgang 58.

Mellemlagerets 57 udgangsledninger 60 er tillige indgange for en af en stabiliseret referencespændingskilde 71 fødet styrespændingsgenerator 72. Denne arbejder ligesom en di-gital-analogomformer og tilforordner enhver over lednin- 149910 8 gerne 60 tilført talinformation med hensyn til en forud bestemt jævnspænding, som fremkommer på generatorens 72 udgang 73. Differensen mellem begge, to på hinanden følgende talinformationer hørende styrespændinger er eksem-5 pelvis konstant. Man skal ganske vist passe på, at de på udgangen 73 fremkommende spændinger er afstemt efter området af den af synthesizeren 24 ved dens indgangsklemme 20 nødvendige styrespændinger.

Udgangen 73 er. over en leder 74 forbundet med den ene ind-10 gang af en summationsforstærker 76, hvis anden indgang ved hjælp af en leder 78 er forbundet med ledningen 13, dvs. med tasten 36. Hvis denne bliver nedtrykket, kommer den af ..ekstraspændingskilden 37 leverede spænding til sum-forstærkeren 76 og bliver af denne tilført den fra udgan-15 gen 73 leverede spænding. Størrelsen af spændingen fra ekstraspændingskilden 37 er valgt således, at den frembringer et halvt toneskridt. Sumforstærkerens 76 udgang 79 er over en leder 80 sluttet til den første indgang 82 af en blander 81. Dennes anden indgang 83 er over en leder 20 88 og lederen 14 forbundet med potentiometerets 40 udtag 39, og får dermed den tredie, variable ekstraspænding.

Den tredie indgang 84 af blanderen 81 er via en leder 89 forbundet med udgangen 64 af ensretteren 63.

Blanderen har tre udgange 85, 86 og 87, som igen er for-25 bundet med udgangsledningerne 17, 18 og 19. Udgangene 85, 86 og 87 er alt efter indstillingen af på blanderen 81 anbragte indstillingselementer 90, 91 og 92 koblet forskelligt stærkt til indgangene 82, 83, 84. Således får eksempelvis udgangen 85 i det væsentlige den på indgangen 30 82 stående spænding, men som yderligere er påvirkelig af de ved indgangene 83 og 84 fremkommende signaler. Udgangen 87 får i det væsentlige det på indgangen 84 stående signal, som dog yderligere er påvirkeligt af de ved indgangene 82 og 83 stående signaler.

149910 9

Dermed bliver alle til styring og til drift af synthesizeren 24 nødvendige styrespændinger frembragt ved brugen af blæselegemet 11 som en art mundharmonika.

I fig. 2 er vist en billedmæssig fremstilling af en udfø-5 relsesform for blæselegemet 11. Dette udviser et i det væsentlige kasseformet, til den ene side i det væsentlige åbent hus 93 med en bund 94, en bagvæg 95, to sidevægge 96 og en øverste væg 97. På bunden 94 er fastgjort en printplade 98, hvorpå den i integreret opbygning udførte trappe-10 spændingsgenerator 34 og positionssensorerne 32 er monteret i en række. Det langs husets 93 åbne side forskydelige mundstykke 25 er ført ved hjælp af den forreste kant af den øverste plade 97 og ved hjælp af en imellem denne og bunden 94 monteret skillevæg 99. Trykmålerdåsen 28 er mon-15 teret fast i huset 93 og via en bøjelig slangeledning 27 sluttet til en fra blæseåbningen -26 i mundstykket 25 udgående studs 100. Som det fremgår af fig. 3 udgår foran blæseåbningen 26 foran studsen 100 to (eller også kun én) udluftningskanaler 101, 102, hvis gennemstrømningsevne er 20 foranderlig f.eks. med en drosselskrue 103. Hvis der nu med munden blæses luft ind i blæseåbningen 26 (eller omvendt suges luft ud fra blæseåbningen 26), fører strømningen udelukkende ved hjælp af de droslede udluftningskanaler 101, 102, og trykmålerdåsen opnår kun det stationære 25 tryk, som bliver frembragt ved blæsningen eller sugningen.

Svarende dertil kan dette stationære tryk være større eller mindre end omgivelsestrykket. På fig. 2 ser man også den på mundstykket 25 fastgjorte fane 31, som samvirker med positionssensorerne 32. Af hygiejniske grunde er mund-30 stykket 25 fortrinsvis udskifteligt anbragt på huset 93, hvorved det ikke giver -nogen vanskeligheder at løsne slangeledningen 27 fra studsen 100.

Fig. 4 er en sammenstilling af de med udførelsesformen i fig. 2 over synthesizeren 24 frembragte toner. Hver af de 149910 ίο lodretstående, af et rektangel omsluttede kolonner svarer til én af positionssensorerne 32. Hver kolonne har fire linier. I den øverste af de to linier er angivet tonerne eller tonestillingen, som bliver frembragt ved ikke-be-5 tjent tast 36, hvorhos de tilsvarende toner er angivet i den til højre med p+ betegnede linie ved blæsning, i den med p- betegnede linie ved sugning. Tilsvarende gælder for de to nederste linier, men dog ved betjent tast 36, dvs. ved tilkoblet ekstraspændingskilde 37 (fig. 1).

10 Man ser deraf, at det med det beskrevne betjeningsapparatur - som ved en større mundharmonika - er muligt at spille i fire med I til IV betegnede oktaver. Derudover er det med det beskrevne betjeningspparatur uden videre muligt at spille på det elektroniske musikinstrument, når man 15 blot nogenlunde er fortrolig med mundharmonikaspil, som på sin side er lettere at lære end spil på et tastatur-instrument. Endelig er mulighederne for personlig fortolkning sikret i den udstrækning, som spilleren behersker sin blæse- og sugeteknik, hvilket tager meget af den syn- 20 tetiske "smag" fra den elektronisk frembragte musik.

I den følgende sammenstilling er rent eksempelvis opført nogle i handelen tilgængelige kontaktelementer, som vil kunne anvendes i blæselegemet 11 og i udnyttelseskoblingen 16: 25 Trykmålerdåse 28 : Trykomformer 140 PC, type D, fabrikat Mikro Switch

Positionsføler 32 : Berøringsfri optoelektrisk kontakttype 0ΡΒ 804, fabrikat:

Optron Incorporated 30 Ensretter 63 : Aktiv præcisions-absolutværdi- ensretter, som i Jerald G. Graeme: "Application of operational amplifiers" beskrevet i (McGraw -Hill Book Co.) side 120, 121 149910 11

Analog/digital- : Treiber-IC, type LM 3914, omformer 41 fabrikat: National Semiconductor

Dekoder 44 : Bipolær, programmerbar logisk koblingstype 82 S 100, fabrikat: 5 Signetics

Differensforstærker 47 : Operationsforstærker type LM

og sumforstærker 76 324, fabrikat: National Semi conductor

Polaritetsdetektor 52 : Spændingskomparator type LM

10 og tærskelværdidetektor 67 3302, fabrikat: National Semi conductor

Styrespændingsgenerator 72 : Digital-analog-omformer type DAC 0808, fabrikat: National Semiconductor 15 Selv om koblingen imellem blæselegemet 11 og udnyttelseskoblingen 16 ved det beskrevne udførelseseksempel er rent galvanisk, dvs. sker over ledningerne 12-15, er det klart, at denne kobling også kan ske trådløst, f.eks. ved infrarød stråling, ultralydbølger eller helt over radio, 20 ligesom dette er sædvanligt for fjernbetjeningsapparatur for fjernsynsmodtagere eller lignende. Der kræves hertil kun supplering såvel af blæselegemet 11 og udnyttelseskoblingen af de tilsvarende signal-omformer-, og sende- eller modtagertrin. Det er ligeledes muligt at indbygge i det 25 mindste dele af udnyttelseskoblingen 16 i en integreret opbygning i selve blæselegemet 11.

Claims (3)

149910 Patentkrav :

1. Betjeningsapparatur til et med mindst én synthesizer forsynet elektronisk musikinstrument med et som en mundharmonika udformet spilleblæselegeme, i hvilket der er 5 anbragt elementer, som reagerer på menneskelig blæse-og sugestrøm samt på stedet, hvor denne virker, og som er sluttet til en evalueringskobling, der er indrettet til i afhængighed af elementernes aktivering at styre synthesizeren, kendetegnet ved, at der på 10 blæselegemet (11) er anbragt et med en enkelt blæse- og sugeåbning (26) forsynet forskydeligt mundstykke (25), som igen er forbundet med en enkelt trykmålerdåse (28), som umiddelbart afgiver en styrespænding i afhængighed af det af den menneskelige blæse- eller sugestrøm frem-15 bragte statiske tryk, og at der som elementer langs mundstykkets (25) forskydningsbane er anbragt en række posi-tionssensorer (32), som hver berøringsfrit samvirker med en med mundstykket (25) bevægelig bestanddel (31) og afgiver et elektrisk signal, hvorhos trykmålerdåsen 20 (28) og positionssensorerne er koblet til evaluerings koblingen (16).

2. Betjeningsapparatur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at positionssensorerne er udformet som lys-barrierer, som kan afbrydes ved hjælp af en på mundstyk- 25 ket (25) fastgjort fane (31).

3. Betjeningsapparatur ifølge krav 1, kendeteg net ved, at trykmålerdåsen (28) er fast anbragt i blæselegemet (11) og er forbundet med blæse- og sugeåbningen (26) i mundstykket (25) via en fleksibel ledning 30 (27).