DE1797161B2

DE1797161B2 - Elektronisches musikinstrument mit perkussion

Info

Publication number: DE1797161B2
Application number: DE19681797161
Authority: DE
Inventors: Popko Reinder Bilthoven Dijksterhuis (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-09-15
Filing date: 1968-08-23
Publication date: 1976-03-11
Also published as: FR1580690A; CH494443A; GB1203162A; ES357958A1; NL160960B; AT296733B; DE1797161A1; DE1797161C3; NL6712682A; IE32331B1; US3567839A; BE720879A; IE32331L; SE361963B; NL160960C

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

Λ_ν =-- 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

Patentansprüche:

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