ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МУЗЫКАЛЬНЫЙ ПРИБОР Советский патент 1935 года по МПК G10H5/02 

Предлагаемое изобретение представляет собой электрический музыкальный инструмент, в котором использованы релаксационные колебания тока, возбуждаемые при помощи специального газового разрядника или тиратрона. Предлагаемый инструмент является видоизменением инструмента, основанного на явлении релаксационных колебаний, получаемых пои помощи ламп тлеющего разряда, описанного в основном авторском свидетельстве №24014. Инструменты подобного рода обладали недостаточной точностью звука, так как колебательный разряд в неоновой лампе не был локализован в одном месте, а перемещался в момент ионизации газа по поверхности электродов, вследствие чего сила тока в цепи не была одной и той же амплитуды, а кроме того менялась частота генератора. Поэтому в настоящем инструменте предлагается специальный разрядник, наполненный гелием с неоном или иным газом, причем электродам этого разрядника приданы такие размеры и форма, что разряд не может перемещаться по их поверхности, и амплитуда колебаний, а следовательно и частота остаются постоянными.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают различные по форме выполнения электродов неоновые лампы; фиг. 3 - схему предлагаемого прибора; фиг. 4 и 5 - видоизмененные схемы прибора, позволяющие получать непрерывную вибрацию звука; фиг. 6 - схему прибора, в котором применена клавиатура; фиг. 7, 8 и 9 - соответственно перспективный вид, схематический вид сбоку и полную схемы прибора с автоматическим грифом; фиг. 10 - схему прибора для получения многоголосной музыки.

Для осуществления упомянутой выше цели отрицательный электрод разрядника выполнен в виде маленького кружка 1 (фиг. 1) диаметром порядка 4-5 мм, закрытого в нижней части слюдой, или в виде прямоугольной пластинки 2 (фиг. 2) размером порядка 3×5 мм². Положительный электрод выполняется в виде проволочной петли 3, как в больших лампах для дальновидения, так что разряд происходит в положительной колонне ионизации. Расстояние между электродами порядка мм.

Вследствие малых размеров электродов разряд постоянно располагается в одном и том же месте, и так как сила тока при этом не превосходит 30-40 µА, нагревание газа незначительно; таким образом все условия постоянства режима разрядов соблюдаются.

Для получения релаксационных колебаний (фиг. 3) такой разрядник 4 включается последовательно с большим сопротивлением, причем параллельно разряднику или параллельно сопротивлению, а иногда вместе, присоединяются конденсаторы 5, 6, величина емкости которых зависит от частоты генерирования. Для того, чтобы менять частоту колебаний, а с ними и высоту звука, как уже предлагалось в основной заявке, постоянное сопротивление заменяется катодной лампой 7, на сетку которой подается некоторый отрицательный потенциал. Величину потенциала сетки можно менять потенциометром 8 и получить, в известных пределах, плавное изменение анодного сопротивления лампы. При этом будет меняться частота генерирования. Но для музыкальных целей анодное сопротивление такой лампы должно меняться в широких пределах. Поэтому в предлагаемом инструменте применяется катодная лампа со многими сетками, двумя или тремя, которые соединяются вместе и служат как бы одним пространственным электродом, придавая характеристике лампы большую крутизну и значительно увеличивая ее прямолинейную часть. Практически в построенной модели применяется любая экранированная лампа с двумя сетками, например, типа “Screen-grid UX-222” или пентод (с тремя сетками).

Потенциометр 8, служащий для изменения потенциала сеток управляющей лампы или самого тиратрона, с целью управления высотой звука, представляет собою замкнутую электрическую цепь, сила тока в которой меняется при замыкании накоротко одной ее части реостата 13 так называемого грифа. Другая часть 14 этой цепи присоединена между сеткой и нитью управляющей лампы таким образом, что в то время, когда игра не производится, на сетку приходится наибольший отрицательный потенциал, анодное сопротивление управляющей лампы очень велико и генерирования колебаний нет. При замыкании различных частей сопротивления грифа потенциал сеток становится все менее и менее отрицательным и можно получить колебания всех слышимых частот. Для удобства игры гриф инструмента выполняется в виде реостата достаточной длины имеющего от восьми до пятнадцати витков на 1 см его длины. Над этим грифом натянута шелковая лента, к которой пришита контактная лента из мишуры или мягкого галуна. При нажиме пальцами важно, чтобы ленты прогибались в направлении, перпендикулярном к направлению самого реостата, так как иначе замыкание будет происходить на большей поверхности, чем поверхность пальца, вследствие чего произойдет эффект затягивания звука при поднимании пальца. Поэтому лента растягивается многими шнурками по своей длине в направлении, перпендикулярном к реостату. По концам лента закреплена без растяжения и потому, при нажиме, контакт происходит только в месте касания.

Колебания, полученные таким образом и управляемые по частоте нажиманием ленты на грифе, усиливаются специальным усилителем, в котором приняты меры для использования тех богатых возможностей получения различных тембров, которые обусловливаются пилообразной формой релаксационных кривых тока.

Между анодом управляющей лампы 7 (фиг. 3) и сеткой первой усилительной лампы 19 включается переходной конденсатор 20, имеющий очень малую емкость (около 5-10 µµF), вследствие чего в цепь сетки этой лампы 19 может не включаться шунтирующее сопротивление. Таким образом, несмотря на то, что между усилителем и генератором имеется весьма слабая связь, усиление получается достаточно хорошее, так как конденсатор при всех колебаниях заряжается до значительного потенциала. Отсутствие утечки заменяется сопротивлением изоляции цоколя и не вызывает запирания лампы 19 от накопления электронов на сетке, так как конденсатор 20 очень мал. В анод первой усилительной лампы 19 включен трансформатор 21 с четырьмя обмотками, одна из которых 22 является первичной, а три других 23, 24, 25 - вторичными. Вторичные обмотки 23, 24, 25 служат для подачи потенциалов на сетку лампы второй ступени усиления, а также для изменения формы кривой усиливаемого тока при помощи присоединения к ним различных видов полных сопротивлений 26, 29. Для присоединения этих сопротивлений служит коммутатор 30, который является и переключателем тембров звука. В изготовленной автором модели инструмента конденсатор 29 присоединен между точками 31-32 схемы, а сопротивление 26 и сопротивление 27, шунтированное конденсатором 28, - между точками 32-33. Переключения коммутатора позволяют получать звуки почти всех инструментов оркестра. Если между сеткой одной из усилительных ламп и концом трансформатора включить большой конденсатор (2-4 µF), то при наличии колебаний произойдет накопление электронов на сетке и постепенное ослабление усиления. Звук будет иметь характер затухающего колебания подобно тем, которые получаются от колебаний струн. Кратковременное замыкание такого конденсатора накоротко вызовет внезапное усиление звука с дальнейшим его ослаблением, что вполне соответствует звуку струнных инструментов типа арфы, гитары и т.п.

В дальнейшем усиление ведется еще одной ступенью двухтактного усилителя 34, трансформатор 35 которого имеет шунты 36, 37 во вторичной обмотке, а также выключатель 38 между средней точкой этой обмотки и катодами ламп для получения особого дребезжащего тембра. С целью получения непрерывной вибрации звука, которая сопровождает звук органа, одновременно с изменением потенциала сетки управляющей лампы игрой на грифе, к этой же цепи присоединяется механический вибратор 39 (фиг. 4) типа электрического звонка, который создает пульсации тока в грифе. Тот же результат может быть получен при помощи дополнительного релаксационного или катодного генератора 40 (фиг. 5), который действует на основную схему генерирования, налагая дополнительное пульсирующее напряжение к постоянному напряжению, приложенному к системе газового разрядника 4 и управляющей лампы 7.

Управление силой звука совершается любым методом, применяемым для этой цели в радиовещании.

Инструмент, описанный выше, является инструментом одноголосным, но он может быть приспособлен также и для получения многоголосной музыки, если в нем применить несколько генераторов (фиг. 10), усилителей и громкоговорителей, управляемых от одной сложной системы грифов. В качестве формы выполнения такого пробора предлагается применить несложный гриф 13 из нескольких реостатов, расположенных рядом под одной широкой изолирующей лентой, к которой пришиты мишурные ленты 17. Грифы разделяются перегородками, на которые опускается широкая лента при нажиме в каком-либо месте. Таким образом, опускание ленты не вызывает ложных замыканий.

Техническая музыка в быстрых темпах легче исполняется на механизмах с клавишами. Поэтому в предлагаемом инструменте может быть применен сложный гриф (фиг. 6), имеющий одновременно и гриф 13 и клавиатуру 53. Это осуществляется по следующей схеме. В одном и том же корпусе грифа помещается длинный реостат 13, над которым натянута контактная лента 17 и, кроме того, параллельно ленте расположен ряд клавиш 53 любой формы. Каждая из этих клавиш является замыкателем между началом контактной ленты 17 и одной из частей реостата 13, от которой сделан вывод 55. Для коррекции точности звука, соответствующего клавише, между выводами 55 из реостата 13 и контактом клавиш 56 включаются небольшие переменные сопротивлении 57, при помощи которых можно настроить всю клавиатуру. Такой гриф позволяет исполнить самую сложную музыку, так как все технические пассажи в быстром движении могут исполняться на клавиатуре 53, а кантилена - на ленте 17.

Само собой разумеется, что применение этого грифа позволяет использование всех свойств инструмента в отношении тембров и механической вибрации, как это описывалось выше.

Безусловная стабильность расположения звуков на грифе позволяет применить к предлагаемому инструменту механизмы для автоматического исполнения музыкальных произведений (фиг. 7, 8, 9). В первом приложении такой механизм может состоять из гребенки пружинящих контактов 58, которые касаются металлического валика 60 (фиг. 7 и 8). При одноголосном инструменте эти контакты изолированы один от другого, находясь на общем основании, к которому они прикреплены. К пружинкам включены части реостата грифа.

Между концами пружинок и валиком протягивается бумажная лента 62, на которой пробиты отверстия 63 различной длины, в зависимости от длительности того звука, который должен быть воспроизведен. При прохождении отверстия под пружинкой 58 происходит замыкание пружинки через валик на реостат грифа; сетка управляющей лампы получает потенциал, как при обычной игре на грифе, и инструмент заучит. Вибрация звука может быть осуществлена, как было описано выше, механическим или электрическим путем и ее включение также может быть осуществлено замыканием особой пружинки через специальные прорезы по той же ленте. Для регулировки силы звука применяется шунтирование громкоговорителя на некоторое сопротивление, которое разделено, например, на десять секций, выведенных на кольца, изолированные от общего основания на том же реостате. Над этими кольцами находятся десять пружинок 59, которые при прохождении под ними прорезов в ленте создают тот или иной шунт громкоговорителя, а следовательно ту или иную громкость звука.

1. Электрический музыкальный прибор по авторскому свидетельству №24014, отличающийся применением, с целью стабилизации частоты, газового разрядника, наполненного неоном с гелием или иной смесью газов, имеющего несимметричные весьма малого размера электроды 1, 2, 3 и использующего положительную колонну ионизации (фиг. 1 и 2).

2. Применение в электрическом музыкальном инструменте по авторскому свидетельству №24014 многосеточной катодной лампы типа экранированных или пентода, сетки которых соединены вместе.

3. Форма выполнения электрического музыкального прибора по п.п. 1 и 2, отличающаяся применением замкнутого потенциометра 8 между сеткой и катодом управляющих ламп, часть сопротивления которого замыкается при игре накоротко контактной мишурной лентой 17 (фиг. 3).

4. Форма выполнения электрического музыкального прибора, отличающаяся тем, что, с целью ослабления влияния замыкания грифа и освобождения генератора от нагрузки переходной конденсатор 20 между анодом управляющей лампы 7 и сеткой лампы 19 первого каскада, сделан очень малым и сетка этой лампы не имеет явно выраженной утечки (фиг. 3).

5. Форма выполнения электрического музыкального прибора по п.п. 1-4, отличающаяся тем, что, с целью выделения высших гармонических колебаний и сдвига фаз между ними для получения различных звуковых тембров, применен коммутатор 30, предназначенный замыкать на сопротивления разного вида дополнительные обмотки междулампового трансформатора.

6. Форма выполнения электрического музыкального прибора по п.п. 1-5, отличающаяся тем, что для получения затухающих звуковых колебаний применяется включение большого конденсатора без шунта в цепь сетки одного из каскадов усиления, снабженного замыкателем.

7. Форма выполнения электрического музыкального прибора по п.п. 1-6, отличающаяся применением электрического вибратора 39 типа электрического звонка для подачи на сетку управляющей лампы 7 пульсирующих потенциалов, имитирующих органную вибрацию звука (фиг. 4).

8. Применение для цели получения вибрирующего звука по п. 7 дополнительного генератора 40 низкой частоты, действующего на анод газового разрядника 4 генератора (фиг. 5).

9. Форма выполнения электрического музыкального прибора по п.п. 1-8, отлнчающаяся тем, что для получения многоголосной музыки применяется несколько генерирующих систем со своими усилителями и громкоговорителями, причем управление совершается одним сложным грифом из нескольких реостатов 13, поставленных рядом, находящихся под одной широкой изолирующей лентой, к которой прикреплены несколько мишурных лент (фиг. 10).

10. Форма выполнения грифа по п. 3, отличающаяся тем, что от реостата грифа 13 сделаны выводы 55, присоединенные к контактам клавиш 53, причем клавиатура расположена в непосредственной близости параллельно ленте 17 грифа, а в цепи каждой клавиши имеется дополнительное переменное сопротивление 57 для настройки клавиатуры (фиг. 6).

11. Форма выполнения электрического музыкального прибора по п.п. 1-10, отличающаяся применением автоматического грифа, состоящего из контактных пружинных пластинок 58, опирающихся на металлический валик 60, причем пластинки присоединены к выводам реостата грифа 13 и производят замыкания цепи грифа при попадании концов пружинок в прорезы бумажной ленты 62, протягиваемой между контактным валиком 60 и концами пружинок 58 (фиг. 7, 8 и 9).

12. Форма выполнения электрического музыкального прибора по п. 11, отличающаяся автоматической регулировкой силы звука при помощи замыкания контактных пружин 59 сквозь прорезы ленты, передвигающейся по валику, причем эти замыкания постепенно шунтируют громкоговоритель различными сопротивлениями 64 (фиг. 9).