DE1797161B2 - Elektronisches musikinstrument mit perkussion - Google Patents
Elektronisches musikinstrument mit perkussionInfo
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Description
= 10
5°
erfüllt, worin L die Induktivität der Reihenschaltung der Spulen (Si, S2) bedeutet.
7. Elektronisches Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitkonstante des Entladekreises anfangs zwischen 0,1 und 0,2 Sek. liegt und nach
einer halben Sekunde auf das Zwei- bis Vierfache des ursprünglichen Wertes angestiegen ist, während
die Ausgangsspannung auf das 0,1- bis 0,3fache des Anfangswertes beim stärksten Anschlag abgesunken
ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument, in dem von Tongeneratoren erzeugte
Schwingungen einem Übertragungsglied zugeführt werden, das diese Schwingungen nur durchläßt, wenn
ihm durch das Anschlagen einer Taste eine Spannung überlagert wird, die zwei in Reihe geschalteten
Kondensatoren entnommen wird, von denen einer durch einen Widerstand, dessen Widerstandswert
derart niedrig bemessen ist, daß sich der Kondensator beim Anfang jedes nachfolgenden Anschlags bereits
größtenteils entladen hat, überbrückt ist, wobei die
Größe der Spannung von der Anschlagstärke abhängig ist und die Spannung dann über einen Entladekreis
wieder auf Null absinkt
Bei derartigen Instrumenten, insbesondere denen zur Nachbildung von Saiteninstrumenten, wie z. B. Klavizimbeln,
Klavieren u. dgl., muß dafür gesorgt werden, daß bei schnellen Anschlagfolgen einer Taste die
gesonderten Anschläge noch hörbar sind. Dies kann mit einem einzigen Kondensator nicht ohne weiteres erzielt
werden, weil die Zeitkonstante des Entladekreises derart klein ist, daß der Ton zu schnell abklingt oder
derart groß ist, daß der Kondensator nach einem harten
Anschlag und darauffolgenden schnellen, schwachen, wiederholten Anschlägen der gleichen Taste noch eine
derartige Spannung hat, daß er nicht aufs neue aufgeladen wird, so daß die neuen Anschläge nicht mehr
hörbar sind. Diese bei Instrumenten bekannten Nachteile werden gemäß Vorschlägen in der niederländischen
Patentschrift 2 67 335 und der USA.-Patentschrift 24 82 548 dadurch vermieden, daß der Kondensator in
zwei gesonderte Kondensatoren aufgeteilt wird, von denen einer von einem Widerstand überbrückt ist, so
daß die Zeitkonstante dieses Teiles einschließlich des Belastungswiderstandes des Entladekreises klein ist in
bezug auf die Zeitkonstante der ganzen Anordnung, die aus der Reihenschaltung der beiden Kondensatoren
besteht, von denen einer mit einem Widerstand überbrückt ist.
Wenn die beiden Zeitkonstanten derart gewählt werden, daß sowohl die schnellen wiederholten
Anschläge hörbar sind wie auch die Abklingzeit des Tones nach jedem Anschlag genügend lang ist, entsteht
am Übergang zwischen den beiden Entladekennlinien ein scharfer Knick, der sich stören.1 bemerkbar macht.
Die Erfindung sucht diesen Nachteil durch Erzeugung eines gleichmäßigen Überganges der einen Entladekennlinie
in die andere an der Stelle des scharfen Knicks zu beseitigen.
Dazu ist nach der Erfindung der andere Kondensator von einem Bauelement überbrückt, dessen Widerstand
mit abnehmender Spannung zunimmt.
Ein derartiges Bauelement kann z. B. aus einem spannungsabhängigen Widerstand, einem Gleichrichter
mit gegebenenfalls einem Längswiderstand usw. bestehen. Dadurch ändert sich die Zeitkonstante des
Entladekreises allmählich und nimmt mit abnehmender Kondenstorspannung zu, so daß der scharfe Knick beim
Übergang zwischen den beiden Entladegebieten und das sich daraus ergebende Knacken unterdrückt
werden.
Bei einer anderen Ausführungsf'orm eines Musikinstrumentes
nach der Erfindung hat der überbrückende Widerstand den Widerstandswert Null.
Bei dieser Schaltungsanordnung werden ein Aufladekreis mit einem Gleichrichterelement, der zweite
Kondensator und der Widerstand eingespart. Obwohl diese Schaltungsanordnung durch das Verschwinden
des Übergangsknackens im Vergleich zu der bekannten Schaltungsanordnung wesentliche Vorteile aufweist,
tritt hierbei die Schwierigkeit auf, die Spannung des
Kondensators nach einem starken Anschlag derart schnell absinken zu lassen, daß der schwächste darauf
erfolgende Anschlag noch hörbar ist
Teilweise unter Beibehaltung des Vorteils der Einsparung von Einzelteilen kuin dieser Nachteil
dadurch beseitigt werden, daß nach einer weiteren Ausführungsform eines Musikinstrumentes nach der
Erfindung, bei dem der Kondensator über ein Gleichriduerelement von einer Spule aufgeladen wird,
in der beim Anschlagen einer Taste ein mit dieser verbundener Magnet durch Eindrücken in die Spule eine
Spannung induziert, der zum Bauelement parallelliegende Kondensator außerdem über ein weiteres Gleichrichterelement
und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand von einer zweiten Spule gleichfalls aufgeladen wird. Letztere Spule kann nun
derart bemessen werden, daß selbst beim schwächsten Anschlag, der unmittelbar nach einem starken Anschlag
folgt, die Spannung genügend hoch ist, um den Kondensator wieder aufzuladen, so daß schnell
aufeinander folgende Anschläge hörbar werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Spulen in Reihe geschaltet, und es ist nur ein
Magnet vorgesehen.
Bei einer Weiterbildung erfüllt der mit dem Gleichrichterelement in Reihe geschaltete Widerstand
die Beziehung
Λν =-- 10
worin Rs der besagte Widerstand, L die Induktivität der
Reihenschaltung der Spulen und Ci der zum Bauelement parallelliegende Kondensator bedeutet. Dadurch wird
erreicht, daß die Beziehung zwischen der Stärke des Anschlags und der Kondensatorspannung mehr oder
weniger linear verläuft.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung liegt die Zeitkonstante des Entladekreises anfangs zwischen 0,1
und 0,2 Sek. und ist nach einer halben Sekunde auf das Zwei- bis Vierfache des ursprünglichen Wertes angestiegen,
während die Ausgangsspannung auf das 0,1- bis 0,3fache des Anfangswertes beim starken Anschlag
abgesunken ist.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. la eine bekannte Schaltungsanordnung mit aufgeteiltem Kondensator,
Fig. Ib die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung
nach Fig. la als Funktion der Zeit,
F i g. 2a eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit spannungsabhängigen Widerstandselementen,
F i g. 2b die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung nach F i g. 2a als Funktion der Zeit,
F i g. 3 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem einzigen Kondensator,
Fig.4a eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung
mit einem Kondensator und zwei Aufladekreisen und
Fi g. 4b die Abhängigkeit der Kondensatorspannung von der Anschlagstärke für die Schaltungsanordnung
nach F i g. 4a.
F i g. 1 zeigt die bekannte Schaltungsanordnung, bei der der Ladekondensator in zwei Teile aufgeteilt ist und
somit aus der Reihenschaltung der Kondensatoren Ci und Ci besteht. Die Taste ist mit Magneten Mi und Mi
gekuppelt, die beim Anschlagen der Taste in die Spulen Si und 52 gedruckt werden. Die Kondensatoren werden
beim Anschlagen der zugehörigen Taste über die Gleichrichter Di bzw. Di von einer in den Spulen Si bzv>.
Si induzierten Spannung aufgeladen.
Der Kondensator Ci ist mit einem Widerstand Ri
überbrückt, der einen derartigen Wert aufweist, daß die
Zeitkonstante τι einschließlich des Belastungswiderstandes
R, bezogen auf die Zeitkonstante τι der ganzen
Schaltungsanordnung, klein ist Um schnell aufeinanderfolgende schwache Anschläge nach einem starken
ίο Anschlag zu ermöglichen, muß die Spannung der
Reihenschaltung der Kondensatoren Cx und Ci in einer
möglichst kurzen Wiederholungszeit der Anschläge der gleichen Taste auf etwa die Hälfte abgesunken sein,
dann aber ziemlich langsam abnehmen, so daß sich der
is Kondensator Ci innerhalb dieser Wiederholungszeit
nahezu völlig entladen hat
Dies ist in F i g. 1 b veranschaulicht, in der die Spannung als Funktion der Zeit aufgetragen ist Der
Übergang zwischen den beiden Entladegeschwindigkei-
2Q ten zeigt einen scharfen Knick und macht sich deshalb
störend merkbar. Dieser Nachteil ist in der Schaltungsanordnung nach F i g. 2a dadurch beseitigt, daß parallel
zum Kondensator Ci ein spannungsabhängiges Widerstandselement
geschaltet wird, das aus der Reihenschals tung einer Diode Di mit einem Widerstand R\ besteht.
Die Anfangszeitkonstante des Entladekreises ist wieder nahezu gleich τι und liegt zwischen 0,1 und 0,2 Sek. Nach
dieser Zeit ist Ci nahezu völlig entladen und nimmt Vc infolge der Entladung von Ci über die Diode Ds und den
}o Widerstand R\ weiter ab. Anfänglich wird die Zeitkonstante
der Schaltungsanordnung im wesentlichen durch die Kapazität von Ci und den Wert des Widerstandes /?i
bestimmt, d. h. solange wie die Spannung über der Diode Di die Kniespannung übersteigt. Dann wird die Diode
.15 langsam gesperrt, der Wert des Widerstandes wird größer, und damit nimmt die Zeitkonstante ts allmählich
zu, bis der Reihenwiderstand der Diode Ds und der Widerstand R\ sich dem Wert Unendlich nähern. Der
Widerstand R\ und die Diode Ds sind derart bemessen,
daß nach einer halben Sekunde die Ausgangsspannung auf das 0,1- bis 0,3fache des Anfangswertes beim
stärksten Anschlag abgesunken ist. Wenn die Diode Di gesperrt ist, ist die Zeitkonstante wieder gleich der
Zeitkonstante τι in Fig. 1, die sich aus dem Wert des
Belastungswiderstandes R und der Kapazität des Kondensators Cergibt.
Es dürfte einleuchten, daß statt der Reihenschaltung der Diode Ds und des Widerstandes R\ jedes beliebige
Element, dessen Widerstand mit abnehmender Spanso nung zunimmt, wie z. B. ein spannungsabhängiger
Widerstand, angewandt werden kann.
F i g. 3 zeigt die Schaltungsanordnung nach F i g. 2, bei der jedoch der Aufladekreis, der aus der Spule Si,
der Diode Di, dem Kondensator Ci und dem
Widerstand Ri besteht, nicht benötigt wird und dadurch die Werte des Kondensators Ci und des Widerstandes
/?i etwas von den Werten in der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 abweichen.
Dadurch wird eine erhebliche Einsparung von einzelteilen erzielt; aber wenn mit den zur Verfügung
stehenden Einzelteilen die Anfangszeitkonstante nicht genügend niedrig gemacht werden kann, so daß die
Spannung nach 0,1 bis 0,2 Sek. nicht genügend abgenommen hat, um schnelle schwache Anschlagsfolgen
nach dem stärksten Anschlag zu ermöglichen, schafft die Schaltungsanordnung nach F i g. 4a, teilweise
unter Beibehaltung des Vorteiles der Einsparung von Einzelteilen, eine Lösune. die darin besteht, daß in Reihe
mit Si eine zweite Spule Si geschaltet wird, in der beim
Anschlagen der zugehörigen Taste von einem mit der Taste verbundenen Magneten durch Eindrücken desselben
in die Spule Si auch eine Spannung erzeugt wird, die über einen Reihenwiderstand Rs und ein Gleichrichterelement
Di gleichfalls den Kondensator G auflädt. Wenn bei schnellen schwachen Anschlagsfolgen die
Spannung über Si zu niedrig ist, um den Kondensator G aufzuladen, erfolgt dies über die Reihenschaltung der
Spulen Si und Si, deren Spannung genügend groß ist.
Der Wert des Widerstandes Rs bestimmt das Verhältnis zwischen den Spannungen Vb1 und Vb2 über den
Dioden D\ und Di und somit das Verhältnis zwischen
den Strömen /1 durch die Diode Di und h durch die
Diode Di.
Es hat sich gezeigt, daß der Widerstandswert von Rs derart bemessen sein soll, daß der Höchstwert des
Stromes h in der Größenordnung eines Viertels des Wertes des Stromes /1 liegt.
Das Verhältnis zwischen der Spannung ei und der
Spannung ei wird vorzugsweise gleich 2 gewählt, damit eine schwache Anschlagfolge nach einem starken
Anschlag sofort zur Wirkung kommt.
In einer bestimmten Ausführungsform der Schaltungsanordnung ist bei einem starken Anschlag die ;5
Leerlaufspannung et über Si = 7 V und ei + ei übei
S1 + S2-21 V. Wenn Ο = 16μΡ ist, wird Vc=3 V um
nahezu unabhängig von Rs. Bei einer Zeitkonstant«
τι = G R\ Sek. ist die Spannung Vc nach 0,2 Sek. au!
etwa '/3 von 3 V, d. h. ungefähr 1 V gesunken. Wenn dei
schwächste nachfolgende Anschlag das 0,1 fache de: stärksten Anschlags beträgt, wird ei =0,7 V und dami
die zur Verfügung stehende Ladespannun, 0,7-0,6=0,1 V (bei Verwendung einer Siliziumdiode i
die Vorspannung 0,6 V), somit kleiner als die Restspan nung von 1 V an Ci, so daß /1 zu klein ist, um einei
nachfolgenden schwachen Anschlag zur Wirkuni kommen zu lassen. Die Spannung ei + ei beträgt jedoci
2,1 V, und somit steht eine Spannung voi 2,1-0,6-1=0,5 V zur Verfügung, die groß genug ist
daß der Strom h die erwünschte Wirkung hervorruft. R
wird vorzugsweise so bemessen, daß er etwa dem fünffachen Wert der kritischen Dämpfung, gegeber
durch die Beziehung
R = 2
C1
der aus der Reihenschaltung der Spulen Si und Sz un
dem Kondensator Ci bestehenden Kreises entspricht.
Hierzu 1 Blatt Zcichnuniicn
Claims (6)
1. Elektronisches Musikinstrument, in dem von Tongeneratoren erzeugte Schwingungen einem
Übertragungsglied zugeführt werden, das diese Schwingungen nur durchläßt, wenn ihm durch das
Anschlagen einer Taste eine Spannung überlagert wird, die zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren
entnommen wird, von denen einer durch einen ι ο Widerstand, dessen Widerstandswert derart niedrig
bemessen ist, daß sich der Kondensator beim Anfang jeden nachfolgenden Anschlags bereits größtenteils
entladen hat, überbrückt ist, wobei die Größe der Spannung von der Anschlagstärke abhängig ist, und
die Spannung dann über einen Entladekreis wieder auf Null absinkt, dadurch gekennzeichnet,
daß der andere Kondensator (Ci) von einem Bauelement (Dj, R\) überbrückt ist, dessen Widerstand
mit abnehmender Spannung zunimmt.
2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement aus
der Reihenschaltung einer Diode (Eh) und eines Widerstandes (R)) besteht.
3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
überbrückende Widerstand den Widerstandswert Null hat.
4. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch
3, bei dem der Kondensator über ein Gleichrichter- yo
element von einer Spule aufgeladen wird, in der beim Anschlagen einer Taste ein mit dieser
verbundener Magnet durch Eindrücken in die Spule eine Spannung induziert, dadurch gekennzeichnet,
daß der zum Bauelement parallel liegende Kondensator (Ci) außerdem über ein weiteres Gbichrichterelement
(Di) und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand (Rs) von einer zweiten
Spule (52) gleichfalls aufgeladen wird.
5. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen (Si, 52) in Reihe geschaltet sind und nur ein Magnet
vorgesehen ist.
6. Elektronisches Musikinstrument nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Widerstand (Rs) die Beziehung
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