RO119053B1 - Instrument muzical electronic - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un instrument muzical electronic (137), având în componenţa sa o claviatură (140) şi un difuzor (81) prevăzut cu un element radiant (2), de tip distribuit, şi cu un traductor (9) montat, integral şi exclusiv, pe respectivul element radiant (2), pentru a produce vibrarea acestuia şi a provoca intrarea lui în rezonanţă. ŕ

Description

Invenția se referă la un instrument muzical electronic, iar în mod particular, la un instrument muzical cu claviatură electronică, având difuzoare încorporate.

Este cunoscută, din cererea de brevet GB-A-2262861, soluția de realizare a unui difuzor în formă de panou, cuprinzând:

- un element radiant în varii moduri, rezonant, în formă de panou de tip sandwich, formând o construcție celulară unitară, alcătuită din două straturi peliculare dintr-un material, despărțite printr-un miez evidențiat prin secționarea transversală a construcției celulare, panoul având, independent de direcție, un coeficient de rezistență la încovoiere (B) egal cu masa panoului la puterea a 3-a, per unitate de suprafață (μ), de valoare minimă 10;

- un dispozitiv de montare care susține panoul sau îl fixează de un corp de susținere, în mod liber și neamortizat;

- un dispozitiv electromecanic de acționare, cuplat la panou și care este utilizat pentru excitarea panoului rezonant, radiant în varii moduri, ca răspuns la aplicarea unui semnal electric corespunzător benzii de frecvențe de lucru a difuzorului.

Publicația internațională PCT WO-A-90/03025, solicitant SCHIMMEL, descrie un dispozitiv pentru acționarea unei plăci de sunet a unui pian, astfel încât pianul sa poată reproduce o muzică de pian înregistrată.

Pentru realizarea prezentei invenții se folosesc elemente de un anumit tip, structură și configurație care pot fi obținute în mod obișnuit și/sau în particular, prin aplicarea cunoștințelor din publicația cererii de brevet PCT WO97/09842, al cărei solicitant este același cu cel al cererii de brevet PCT care a stat la baza deschiderii fazei naționale a prezentei cereri de brevet. Astfel de elemente au capacitatea de a întreține și propaga, prin intermediul undelor de flexiune, energie de vibrație de intrare, în zona sau zonele operaționale care, de regulă, se extind transversal pe grosime, și nu neapărat până la marginile respectivului element sau elemente, fiind configurate cu sau fără anizotropie de rigiditate a flexiunii pentru a avea componente de vibrație de tip rezonant, în mod avantajos distribuite, în respectiva sau respectivele zone, pentru realizarea unui cuplări acustice cu mediul ambiant, având amplasamente sau locații preferențiale, predeterminate, în interiorul respectivei zone, pentru dispunerea unui traductor în respectiva sau respectivele zone, în special în acea parte sau părți în mod operațional active sau mobile ale acestora, eficace în ceea ce privește activitatea vibrației acustice și în ceea ce privește semnalele, de regulă electrice, corespunzătoare conținutului acustic a unei astfel de activități vibraționale. în publicația cererii de brevet PCT WO97/09842 menționată, sunt prezentate utilizările unor astfel de elemente, în cadrul unor dispozitive precum sunt dispozitivele acustice pasive fără traductor, cum ar fi, de exemplu, pentru reverberație, pentru filtrarea acustică sau pentru realizarea unei armonii acustice într-un spațiu sau într-o încăpere, și în dispozitivele acustice active cu traductor, cum sunt, de exemplu, cele din gama foarte largă a surselor acustice sau difuzoare, când acestora le sunt furnizate semnale de intrare, pentru a fi convertite respectiv în semnal sonor, sau cum sunt, de exemplu, microfoanele, când acestea sunt expuse unui semnal sonor pentru a fi convertit într-un alt semnal.

Prezenta invenție se referă în mod particular la instrumentele muzicale prevăzute cu claviatură electronică și care încorporează dispozitive acustice active, de exemplu sub forma unor difuzoare.

Se cunosc elemente de tipul celor de mai sus, cum ar fi, de exemplu, elementele radiante cu funcționare în mod distribuit, ale căror caracteristici sunt în conformitate cu soluția descrisă în cererea de brevet PCT anterior menționată și/sau în conformitate cu caracteristicile specifice, ale invenției din prezenta descriere.

RO 119053 Β1

Obiectul invenției este un instrument muzical având o claviatură și un difuzor, caracterizat prin aceea ca difuzorul cuprinde un element rigid ușor având capacitatea de a întreține și propaga, prin undele de flexiune, energie vibratorie de intrare, în cel puțin o zonă ac- 50 tivă care se întinde transversal pe grosime, pentru a avea componente vibratorii de tip rezonant, repartizate pe zona respectivă, și pentru a avea amplasamente sau locații preferențiale, predeterminate, în interiorul acelei zone, pentru dispunerea în unul din respectivele amplasamente sau locații, a unui traductor montat integral și exclusiv, pe elementul radiant menționat, pentru a determina vibrarea respectivului element radiant, astfel încât acesta să 55 intre în rezonanță, formându-se astfel un emițător acustic care generează o radiație acustică atunci când rezonează. Radiatorul poate fi prevăzut cu un miez celular flancat de o pereche de acoperitori cu modul mare. Radiatorul poate fi încadrat de o ramă. Radiatorul poate fi susținut pe ramă prin intermediul unei suspensii elastice. Instrumentul muzical electronic poate cuprinde un corp având o baza și niște picioare de susținere a corpului deasupra 60 solului, radiatorul fiind poziționat la baza corpului. Difuzorul este poziționat cu radiatorul în mod substanțial vertical. Cadrul poate forma un suport pe sol pentru instrument.

Instrumentul muzical electronic, conform invenției, prezintă avantajul utilizării în cadrul alcătuirii sale a unui element radiant în formă de panou, dobândind prin urmare toate avantajele aferente acestuia: 65

- are o construcție simplă, de greutate redusă;

- este ușor de realizat și de integrat în cadrul unui instrument muzical electronic;

- permite obținerea unei distribuiri, în mod uniforme, a rezonanței pe întreg cuprinsul panoului.

în continuare este prezentat un exemplu de realizare al invenției, în legătură cu 70 fig.1...6, care reprezintă:

- fig.1, schema constructivă a unui difuzor de tip distribuit, conform descrierii invenției din publicația cererii de brevet PCT WO97/09842;

- fig.2a, vedere printr-o secțiune transversală, parțială, după linia de secționare A-A din fig.1; 75

- fig.2b, vedere printr-o secțiune transversală, la scară mărită, a unui element radiant cu funcționare în mod distribuit, de tipul celui din fig.2a, prezentat în două variante de realizare;

- fig.3, vedere în perspectivă a unui instrument muzical electronic cu claviatură, conform invenției, într-o primă variantă de realizare; 80

- fig.4, vedere în plan a părții posterioare a instrumentului din fig. 3;

- fig.5, vedere printr-o secțiune transversală, a instrumentului din fig.3 și 4;

- fig.6, vedere în perspectivă a instrumentului muzical electronic cu claviatură, conform invenției, într-o a doua variantă de realizare.

în fig.1 este prezentat un difuzor 81, în formă de panou, de tipul celui descris în pu- 85 blicația cererii de brevet PCT WO97/09842, al cărei solicitant este același cu cel al cererii de brevet PCT care a stat la baza deschiderii fazei naționale a prezentei cereri de brevet, difuzorul 81 având în alcătuire un cadru 1, rectangular, de care se fixează niște mijloace de suspensie elastică 3, dispuse de jur împrejurul conturului său periferic intern, ce susțin un element radiant 2, acustic, sub formă de panou, de tip distribuit (cu funcționare în mod distri- 90 buit). Un traductor 9, de exemplu de tipul celui prezentat pe larg în publicațiile cererilor de brevet PCT WO97/09859, WO97/09861, WO97/09859 având aceeași dată și același solicitant cu ale cererii de brevet PCT, este montat integral și exclusiv pe, sau în cadrul elementului radiant 2 sub formă de panou, într-un amplasament predeterminat, definit prin coordonatele x și y, și a cărui localizare se calculează în conformitate cu cele prezentate în 95

RO 119053 Β1 publicația cererii de brevet PCT W097/09842, mai sus menționată, în scopul de a produce, în panou, unde de flexiune care să provoace intrarea lui în rezonanță, în scopul generării unei emisii acustice de ieșire.

Traductorul 9 este comandat printr-un amplificator de semnal 10, de exemplu, un amplificator de audiofrecvență conectat la traductor cu ajutorul unor conductoare 28. Sarcina amplificatorului de semnal 10 și necesarul de putere pot fi cele normale, similare cu cele ale difuzoarelor convenționale conice, iar sensibilitatea este de ordinul 86...88 dB/wați, în condițiile utilizării într-o încăpere mobilată. Impedanța de sarcină a amplificatorului de semnal 10 este în mare măsură rezistivă, fiind de 6 ohmi, acesta disipând o putere de 20...80 wați. Atunci când miezul și/sau straturile peliculare ale panoului sunt metalice, acestea pot fi realizate astfel, încât să se comporte ca un radiator de căldură al traductorului, pentru a evacua căldura din bobina ansamblului bobină-motor a traductorului și pentru a îmbunătăți astfel bilanțul energetic.

în fig.2a și 2b sunt prezentate secțiuni transversale parțiale, tipice pentru difuzorul 81 din fig.1. în fig. 2a este prezentat modul în care cadrul 1, mijloacele de suspensie elastice 3 și elementul radiant 1 sub formă de panou, sunt conectate împreună, folosind niște niște mijloace de îmbinare adezivă 20. Ca materiale adecvate pentru realizarea cadrului 1 menționăm structurile ușoare de tip rame de tablou confecționate din metal extrudat, aliaj de aluminiu sau plastic. Pentru mijloacele de suspensie elastice 3 este indicată folosirea unor materiale elastice cum ar fi, de exemplu cauciucul sau plasticul, ambele de tip spumă. Ca materiale adecvate pentru mijloacele de îmbinare adezivă 20, menționăm adezivii epoxidici, acrilici, cianoacrilați etc.

în fig. 2b este prezentat, la scară mărită, elementul radiant 2, sub formă de panou ușor, rigid, ce are în alcătuire un miez 22, confecționat dintr-o spumă 97, rigidă, din material plastic ca, de exemplu, clorură de polivinil reticulată, sau o matrice celulară 98 având o structură de tip fagure, realizată din folie metalică, plastic sau dintr-un alt material similar, și ale cărui celule se găsesc dispuse transversal, în raport cu planul panoului, fiind închise de două straturi peliculare 21, opuse, realizate, de exemplu, din hârtie, carton, plastic sau din foi sau folii metalice. Când straturile peliculare 21 sunt din plastic, pentru creșterea modulului său (Young), acestea vor putea fi întărite cu fibre, într-un mod în sine cunoscut, fibrele putând fi, de exemplu, din carbon, sticlă, Kevlar® sau similar.

Materialele propuse pentru realizarea staturilor peliculare acoperitoare și a celor de întărire includ carbon, sticlă, Kevlar®, Nomex® însemnând fibre de aramid etc., de diferite structuri și texturi, cum ar fi hârtia, stratificatele de hârtie presată, melamină și diferitele pelicule din mase plastice sintetice de modul (Young) ridicat, precum Mylar-ul ®, Kaptan-ul ®, policarbonatul, fenolul, poliesterul sau masele plastice asociate, și mase plastice întărite cu fibre etc., și folii și foi metalice. Studiile și cercetările efectuate asupra clasei Vectra de materiale termoplastice polimerice cu cristale lichide au pus în evidență faptul că pot fi utilizate cu bune rezultate pentru formarea prin injectare a straturilor peliculare acoperitoare sau a învelișurilor ultrasubțiri de dimensiuni relativ reduse, de exemplu cu diametre de până la circa 30 cm. Acest material formează el însuși o structură cu cristale orientate în direcția de injectare, oferind o orientare preferențială pentru o mai bună propagare a energiei acute, de la punctul de acționare până la marginile panoului.

în plus, o astfel de tehnică de formare a termoplasticelor de tipul celor menționate sau de alt tip permite ansamblului de utilaje de formare să transporte piese de poziționare și centrare, cum ar fi, de exemplu, cel de tip șanțuri sau inele pentru amplasarea cu precizie a părților componente ale traductorului, cum ar fi ansamblul bobină motor și suspensia magnetică. Mai mult, pentru unele tipuri de materiale, mai puțin rezistente, folosite la confecționarea miezului, se apreciază că ar fi avantajos să se mărească local, cu până la 150% din

RO 119053 Β1 diametrul traductorului, grosimea statului pelicular acoperitor, de exemplu pe o porțiune sau 145 pe suprafață circulară, în vederea creșterii rezistenței respectivei porțiuni sau suprafețe și cuplării în mod avantajos a energiei vibratorii, în panou. în acest fel, prin folosirea unor materiale spongioase mai moi, se îmbunătățește răspunsul în înaltă frecvență.

Materialele utilizate pentru confecționarea stratului folosit ca miez sunt în formă de fagure sau au aspect ondulat, fiind fabricate din foi sau folii realizate pe bază de aliaje de 150 aluminiu sau Kevlar®, Nomex®, hârtie obișnuită sau presată, precum și din diferite tipuri de straturi peliculare din mase plastice sintetice, cum ar fi masele plastice expandate sau spongioase, sau chiar materialele sub formă pastă, inclusiv aerogel de metale, dacă sunt de densitate suficient de mică. Unele dintre materialele adecvate pentru confecționarea stratului folosit ca miez, prezintă practic proprietatea de a-și forma în mod automat staturile peli- 155 culare acoperitoare, în momentul fabricării și/sau pot avea o rigiditate inerentă, suficientă pentru a putea fi utilizate între straturile peliculare acoperitoare, fără a necesita laminare. Un alt material, ce poate fi utilizat la confecționarea stratului folosit ca miez și având denumirea comercială ‘Rohacell’, este cunoscut pentru performanțele sale ridicate, fiind de tipul fără strat pelicular acoperitor, materialul putând fi utilizat ca panou radiant. Practic, se urmărește 160 obținerea unui material de greutate redusă și rigiditate globală corespunzătoare pentru o anumită aplicație particulară, presupunându-se inclusiv optimizarea în mod special a straturilor folosite ca miez, a straturilor peliculare acoperitoare și a porțiunilor de trecere dintre acestea două.

Unele dintre variantele preferențiale de realizare a unui astfel de panou utilizează folii 165 metalice sau folii din aliaje metalice, sau ca variantă alternativă, folosesc o întăritură din fibre carbonice. Ambele soluții de mai sus, precum și alte structuri de tip fagure metalice sau din aerogel (aliaj de Kevlar și de carbon), folosite drept miez, prezintă proprietăți deosebite de ecranare a frecvențelor radio, ceea ce constituie un element de o importanță deosebită în diferite aplicații EMC. Difuzoarele de tip conic sau panourile convenționale nu au astfel de 170 proprietăți inerente de ecranare EMC.

în afară de aceasta, trebuie avut în vedere că în variantele preferențiale de realizare a invenției, traductoarele piezoelectrice și cele electrodinamice prezintă radiații electromagnetice sau câmpuri magnetice de dispersie, de intensități neglijabile. Difuzoarele convenționale au câmpuri magnetice mari, care se pot ajunge până la un metru distanță, în lipsa luării 175 unor contramăsuri de compensare, specifice.

în cazul aplicațiilor în care se impune asigurarea unei bune ecranări, conexiunile electrice se pot face la părțile conductoare electric ale unui panou DML de tip corespunzător sau la o spumă electric conductoare, ori se poate recurge la utilizarea unei interfețe, similară celor folosite la montarea marginilor. 180

Mijloacele de suspensie elastice 3 asigură amortizarea marginilor panoului 2 pentru a preîntâmpina deplasările excesive ale marginilor respectivului panou. Suplimentar sau ca variantă de deplasare, mai poate fi folosită ca amortizare, aplicarea, de exemplu, a unor petece fixate pe panou în anumite poziții preselectate pentru atenuarea mișcărilor excesive în scopul de a asigura distribuirea, în mod uniform, a rezonanței pe întreg cuprinsul panoului. 185 Astfel de petice pot fi executate din material realizat pe bază de bitum, folosit de regulă la incintele difuzoarelor convenționale, sau pot fi realizate dintr-un material polimeric, laminat, elastic sau rigid. Unele materiale, în special hârtia și cartonul, precum și unele materiale folosite drept miez, pot prezenta proprietăți de autoatenuare. Atunci când se dorește, la confecționarea panoului, poate fi mărită amortizarea prin utilizarea de adezivi a căror durificare este 190 elastică, în locul utilizării unora de durificare rigidă.

O amortizare selectivă și eficientă presupune un mod de aplicare specific pe panou și inclusiv pe materialul laminat care este parte integrantă, permanentă, a acestuia. Marginile și colțurile se pot dovedi deosebit de importante pentru modurile de vibrație de joasă

RO 119053 Β1 frecvență, ale panourilor, care sunt dominante și de mai mică dispersie. Fixarea marginilor, pentru un element de amortizare, poate conduce în mod util la obținerea unui panou al cărui material, în formă laminată, să fie complet prins pe margini, chiar dacă colțunile acestuia vor rămâne relativ libere, de exemplu pentru a permite o eventuală extindere a funcționării la frecvențe relativ joase. Fixarea se poate face cu ajutorul unor materiale adezive sau chiar autoadezive. Alte forme utile de amortizare, în special atunci când se urmărește obținerea unor anumite efecte speciale și/sau a frecvențelor de nivel mediu și înalt, se pot prezenta sub forma uneia sau mai multor greutăți adecvate, fixate de materialul laminat în anumite poziții predeterminate, practic localizate median în cadrul zonei respective.

Un panou acustic de tipul celor descrise mai sus este bidirecțional. Energia sunetului provenit de la difuzorul din spate nu prea este corelată cu cea a sunetului provenit de la difuzorul din față. în consecință, se obține avantajul unei însumări globale a puterii acustice din încăpere, o energie a sunetului uniform distribuit din punct de vedere al frecvențelor, efectelor de undă staționară reduse și cu avantajul unei mai bune reproduceri, la redarea sunetului, a spațiului și a ambientului natural înregistrat.

Dacă radiația emisă de un panou acustic este, în mare măsură, nedirecțională, trebuie însă avut în vedere faptul că procentul de corelare al informației acustice crește în afara axei. Pentru o mai bună focalizare a imaginilor stereo create în mod artificial, dispunerea difuzoarelor, ca și a imaginilor, la înălțimea unei persoane stând în picioare prezintă avantajul unui amplasament ușor în afara axei pentru ascultătorii care în mod obișnuit sunt sunt așezați, ceea ce conduce la optimizarea efectului stereofonic. în același mod, geometria triangulară stânga/dreapta care include ascultătorul oferă o componentă angulară suplimentară. în acest fel, se poate obține un bun efect stereofonic.

Pentru cazul unui grup de ascultători mai există un avantaj, comparativ cu redarea folosind un difuzor convențional. Prin natura de dispersie care caracterizează în mod intrinsec emisia sunetului realizată de către panoul acustic se produce un volum al sunetului care nu satisface legea de dependență invers proporțională cu pătratul distanței, pentru o sursă punctiformă echivalentă. Datorită faptului că reducerea intensității cu distanța este mult mai mică decât cea determinată prin aplicarea legii de dependență invers proporțională cu pătratul distanței, va rezulta că pentru ascultătorii așezați necentral, care ocupă locuri defavorizate, intensitatea câmpului pentru difuzorul de tip panou va produce un efect stereofonic superior, comparativ cu cel al difuzoarelor convenționale. Aceasta se datorează faptului că ascultătorul plasat necentral nu mai este supus dublului neajuns datorat apropierii de difuzorul situat în proxima vecinătate: în primul rând, excesiva creștere a volumului difuzorului situat în apropiere și, în al doilea rând, reducerea corespunzătoare a volumului pentru difuzorul mai îndepărtat.

Există, de asemenea, avantajul unui difuzor plat, în formă de panou, de greutate mică, cu aspect plăcut, de o bună calitate a sunetului, necesitând doar un traductor, fără producerea de translații ale sunetului pentru o întreagă gamă de sunete provenite de la fiecare diafragmă a panoului.

în fig.3, 4 și 5 este prezentat un instrument muzical electronic 137, cu claviatură, de exemplu un pian, cuprinzând un corp 138, susținut de niște picioare 139, care sunt fixate pe sol. Corpul 138 este prevăzut cu o claviatură 140, prin intermediul căreia se poate cânta la respectivul instrument.

în mod convențional, instrumentul este prevăzut cu un generator de semnal conectat la clape și cu un amplificator de semnal care acționează un difuzor 81. în prezentul exemplu de realizare difuzorul 81 cuprinde un radiator acustic cu mod distribuit de tipul reprezentat în fig.1 și 2, care încorporează un emițător acustic 2, în formă de panou dreptunghiular, ușor

RO 119053 Β1 și rigid montat pe conturul periferic, într-un cadru 1 având intercalate niște mijloace de suspensie elastice 3 și care este acționat prin intermediul unui traductor 9 în conformitate cu cele descrise mai sus cu referire la fig.1 și 2. După cum s-a reprezentat, difuzorul 81 for- 245 mează baza corpului 138.

Fig.6 prezintă un instrument muzical electronic 137 cu claviatură, foarte asemănător cu cel reprezentat în fig.3...5, având un corp 138 prevăzut cu o claviatură 140. Corpul 138 este susținut pe niște picioare 141 frontale și este prevăzut cu un difuzor 81 în formă de panou care formează suportul posterior al respectivului instrument muzical electronic 137. 250

Difuzorul 81 cuprinde un emițător acustic 2 radiant, în formă de panou, ușor și rigid, având posibilitate de funcționare în mod distribuit, montat pe conturul său periferic în niște mijloace de suspensie elastice 3 care-l înconjoară, realizate de exemplu din cauciuc de tip spumă, mijloacele de suspensie elastice 3 fiind susținute de un cadru 6, în formă de ecran, de exemplu din placaj de lemn, de densitate medie. Un traductor 9 este atașat la emițătorul 255 acustic 2, în formă de panou, pentru a produce unde de flexiune în panou care provoacă intrarea lui în rezonanță, în scopul generării unei emisii acustice de ieșire. Construcția este similară celei descrise în fig.1 și 2. Traductorul 9 va fi acționat de către un amplificator (nereprezentat) care este conectat, astfel încât, printr-o depresiune creată asupra clapelor claviaturii 140, acesta să poată primi semnalele produse, în general, într-un mod convențional. 260

Claims (7)

1. Revendicări

   1. Instrument muzical electronic având o claviatură (140) și un difuzor (81) caracterizat prin aceea că, respectivul difuzor (81) al instrumentului muzical electronic (137) cu- 265 prinde un element radiant având o extremitate și fiind prevăzut cu capacitatea de a întreține și propaga, prin undele de flexiune, energie vibratorie de intrare, în cel puțin o zonă activă care se întinde transversal pe grosime, pentru a avea componente vibratorii de tip rezonant repartizate pe zona respectivă, și pentru a avea amplasamente sau locații preferențiale, predeterminate, în interiorul acelei zone, pentru dispunerea, în unul din respectivele amplasa- 270 mente sau locații, a unui traductor (9) montat integral și exclusiv, pe elementul radiant menționat, pentru a determina vibrarea respectivului element radiant, astfel încât acesta să intre în rezonanță, formându-se astfel un emițător acustic (2) care generează o radiație acustică atunci când rezonează.
2. 2. Instrument muzical, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că emițătorul 275 acustic (2) are un miez celular (22) intercalat între niște straturi (21) pereche, de înaltă modularizare.
3. 3. Instrument muzical, conform revendicării 1 sau 2, caracterizat prin aceea că, cuprinde un cadru (1) care înconjoară emițătorul acustic (2).
4. 4. Instrument muzical, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că, cuprinde 280 niște mijloace de suspensie elastice (3) care susțin emițătorul acustic (2) pe cadru (1).
5. 5. Instrument muzical, conform oricăreia dintre revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că, cuprinde un corp (137) având o bază, și picioare (139) care susțin corpul (137) deasupra solului, emițătorul acustic (2) fiind plasat la baza corpului (137).
6. 6. Instrument muzical, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că, difuzorul 285 (81) împreună cu emițătorul acustic (2) sunt poziționate practic vertical.
7. 7. Instrument muzical, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că, respectiv, cadrul (1) formează un suport cu solul pentru instrumentul muzical electronic (137).