МНОГОГОЛОСЫЙ ЭЛЕКТРОМУ3ЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ

Ю. Иванков, Радио №1/1966, ст.29

Блок-схема инструмента при­ведена на рис. 1. Как видно из блок-схемы, первый из четыр­надцати генераторов тона позволя­ет получить звуки «ми» и «ми-бе­моль» третьей октавы, «ре» и «ре­бемоль» второй октавы, «до» первой и «си» малой октавы. Аналогичным образом работают и остальные шесть (со второго по седьмой) генераторов тона системы верхнего выбирания звука. Восьмой генератор тона поз­воляет получить звук «си» малой и «до» первой октавы, «ре-бемоль» и «ре» второй октавы и «ми-бемоль» и «ми» третьей октавы. Схемы осталь­ных шести (с девятого по четырнад­цатый) генераторов тона системы нижнего выбирания звука построе­ны аналогично.

Принятое построение блок-схемы позволяет использовать всего 14 генераторов тона для инструментов с любым музыкальным диапазоном без применения делителей частоты.

В данном инструменте каждый ге­нератор тона используется в пре­делах октавы для получения двух звуков, высота которых разнится в полутон. Одновременное звучание таких звуков (интервал — «малая секунда») система верхнего выбира­ния обеспечивает в 50%, система нижнего выбирания — также в 50% . Поэтому при игре одной рукой ин­тервал «малая секунда» можно полу­чить всегда. При игре двумя рука­ми упомянутый интервал получает­ся, например, в аккорде правой руки, лишь в том случае, когда со­ответствующий генератор нижнего выбирания звука не занят аккордом левой руки. Последнее обстоятель­ство не ограничивает возможностей инструмента, так как звучание «ма­лой секунды» производит неприятное секунды» производит неприятное действие на слух (диссонанс) и в музыкальных произведениях почти не встречается.

Принципиальная схема генерато­ров тона приведена на рис. 2. Гене­ратор тона представляет собой не­симметричный мультивибратор, со­бранный на двух транзисторах типа П-13 (П-15). Причем на транзисто­рах Т₁ и Т₂ собран первый генера­тор тона системы верхнего выби­рания звука, а на транзисторах T₃, T₄ —- восьмой генератор системы нижнего выбирания звука. Диапазон частот мультивибратора широк, а форма выходного напряже­ния пилообразна. Кроме того, в таком мультивибраторе отсутствуют переходные процессы при изменении его частоты. Частота мультивибра­тора изменяется при замыкании клавишных контактов, включающих в цепь эмиттера транзистора Т₁ (T3) сопротивления раз­личной величины R1′, R₂‘ …R₆‘ (R1», R₂‘‘ …R₆»). Величины сопротивле­ний R1′, R₂‘ …R₆‘ и R1», R₂‘‘ …R₆» подби­раются опытным путем при настройке инстру­мента.

Частотозадающая цепь первого генератора(тран­зисторы T1 и T₂) пред­ставляет собой последо­вательную цепочку из сопротивлений, необхо­димая суммарная вели­чина которых задается при замыкании соответствующего замыкающего (разомкну­того при не нажатой клавише) кла­вишного контакта. При замкнутом контакте K1′ (см. рис. 2) замыкание контактов K2′ … K15′ и т. д. не приве­дет к изменению величины сопротив­ления, включенного в цепь эмиттера транзистора Т1. В этом случае час­тота колебаний генератора тона бу­дет определяться величиной сопро­тивления , задающего самый верх­ний звук генератора (верхнее, пря­мое выбирание звука). Частотозадающая цепь генератора нижнего выбирания (транзисторы T₃ и Т₄) состоит из параллельно включенных через размыкающиеся (замкнутые при ненажатой клави­ше) клавишные контакты сопротив­лений R1», R2» .. R6» (схема пред­лагается автором). Размыкающиеся клавишные контакты K1”; K2» …K30” соединены последовательно. При ненажатых клавишах последо­вательная цепочка контактов K1”; K2» …K30” замкнута, выход гене­ратора тона также замкнут накорот­ко; поэтому, несмотря на работу генератора тона, сигнал на входе манипулятора отсутствует. При на­жатии какой-либо клавиши, на­пример K₂», выход генератора тона размыкается и колебания поступают на вход манипулятора. Частота ко­лебаний генератора тона в этом слу­чае определяется суммарной величи­ной параллельно включенных соп­ротивлений R2», R3’’, R4’’, R5» ^и R6″ . Если при нажатой клавише K₂» нажать клавишу , то ника­кого изменения в величине сопро­тивления частозадающей цепи не произойдет, то есть частота колебаний генератора тона будет определяться нижней (K2») нажатой клавишей (нижнее, обратное выбирание звука).

Общая подстройка всех звуков, получаемых от первого и восьмого генераторов тона в пределах ±0,8 тона, осуществляется переменными сопротивлениями R₈ и R₁₆. Конден­саторы С₃, С₆ и сопротивления R₁₂ и R₁₈ являются элементами развя­зывающего фильтра в цепях коллек­торов транзисторов генераторов, сопротивления R₁₉ и R₂₀ устраняют взаимное влияние генераторов тона.

Под каждой клавишей установ­лена группа контактов, состоящая из контактных пружин от реле. Одна пара контактных пружин K1′; К2’•••K30′ управляет частотой генераторов тона системы верхнего выбирания звука, другая (K1”; K2» …K30”) —-задает частоту колеба­ний генераторов тона системы ниж­него выбирания звука. Кроме того, под каждой клавишей имеется им­пульсный K'» (проскальзывающий) контакт с кратковременным замыка­нием только при нажатии клавиши; он используется при работе манипу­лятора.

В описанных в литературе кон­струкциях электроинструментов для работы манипулятора используется обычно замыкающий контакт. В этом случае на каждую клавишу не­обходимо устанавливать отдельный манипулятор — отсюда громоздкость схемы. Применение общего манипу­лятора, реагирующего на появле­ние сигнала при нажатии клавиши (см. книгу Л. Вингриса и Ю. Скри­на «Любительские конструкции мно­гоголосых электромузыкальных инструментов»), затрудняет и даже делает невозможной игру «легато», поскольку в таком устройстве при нажатии одной или нескольких кла­виш манипулятор срабатывает и на­жатие других клавиш уже не мо­жет заставить его сработать. Иными словами, следующие друг за дру­гом, например, аккорды при ис­полнении «легато» будут звучать с уменьшающейся громкостью. Такой музыкальный оттенок является иск­лючением и используется, например, иногда в концовке музыкальных про­изведений.

Импульсный контакт R'» позволя­ет выполнить один общий манипу­лятор для всего инструмента. Крат­ковременное замыкание импульсного контакта обеспечивает срабатыва­ние манипулятора при нажатии кла­виши в любом случае, то есть в неза­висимости от того, имеются уже взя­тые клавиши или отсутствуют. Ины­ми словами, манипулятор срабаты­вает при игре «стоккатто», «легато» и т. д. Клавиатура инструмента может быть любой конструкции в зависи­мости от возможности радиолюби­теля. В описываемом инструменте клавиатура изготовлена из электро­технического картона (рис. 3). В листе картона толщиной 1мм (по размеру клавиатуры) согласно рис. 3,а делают прорези. Для четкой работы клавиатуры между клавиша­ми необходимо сделать зазор около 1 мм. Под белыми 1 клавишами (см. рис. 3,6) для повышения жесткости приклеивают клеем БФ-2 полоску из фанеры. Деревянные выступы 3, черные клавиши 2 и все другие де­тали нужно склеивать клеем БФ-2 с последующей выдержкой склеен­ных частей при повышенной темпе­ратуре в течение 7—10 мин. Черные клавиши окрашивают черной нит- роэмалевой краской, белые — или также окрашивают нитроэмалью, или поверх картона приклеивают по­лоски из белого органического стек­ла. К каждой клавише (как черной, так и белой) следует приклеить де­ревянный выступ 3, а к его ниж­ней части гетинаксовую плас­тинку 4, свободный конец которой должен перемещаться внутри П-образной алюминиевой рейки 5. Для бесшумной работы клавиатуры в местах соприкосновения планки 4 с рейкой 5 приклеивают полоски из бархата или сукна

Контактные пружинки 8 должны быть отрегулированы таким обра­зом, чтобы усилие, необходимое для нажатия, было одинаково для всех клавиш, то есть не должно быть ту­гих и слабых клавиш. Под каждой клавишей установлен импульсный контакт 15 (рис. 3,в), При движении клавиши вниз вспо­могательный ударник 12, надавли­вая на выступ контактной пружины 13, замыкает контакт 15, который после прохождения ударником 12 выступа пружинки 13 размыкается. При возврате клавиши ударник 12 поворачивается вокруг своей оси, обходя выступ контактной пружин­ки, так что контакт 15 замкнуться не сможет. Для бесшумной и долго­вечной работы ударника на его ко­нец, ударяющий в выступ контакт­ной пружинки, приклеивают полос­ку из замши. Контакты клавиатуры необходимо тщательно экранировать общим металлическим экраном. Монтаж генераторов тона и провода, идущие от генератора тона к кон­тактам клавиатуры, также необ­ходимо экранировать

Радио №2/1966, ст.38

Колебания звуковой частоты от всех генераторов попадают на кас­кад манипуляции (рис. 4). Манипу­лятор выполнен на одной полови­не двойного триода лампы Л_1а типа 6Н2П. При ненажатых клавишах лампа заперта отрицательным на­пряжением 8 в, поданным на ее уп­равляющую сетку. Такое же напря­жение подается и на конденсатор С₇. При нажатии клавиши импульс­ный контакт замыкается и конден­сатор С₇ начинает разряжаться, в результате лампа отпирается и уро­вень звука нарастает (атака). Ско­рость нарастания звука определяет­ся величиной сопротивления R₂₆. Затем конденсатор С₇ снова начинает заряжаться через большое сопро­тивление R21R23 Скорость затухания определяется постоянной времени заряда конденсатора С₇ и может ре­гулироваться включением сопро­тивлений R21, R22 ^ИЛИ R23.

С выхода манипулятора колебания звуковой частоты попадают на фор­матные фильтры. Включение того или иного тембра осуществляется при помощи переключателя П₂. Ре­зонансные частоты формантных филь­тров равны 500 и 1000 гц. Величины емкостей конденсаторов С*₁₀ и С*₁₁ подбираются при настройке фильт­ров. В некоторых случаях при обра­зовании тембра желательно в его гармонический состав ввести высшие гармоники, которые задерживаются формантными фильтрами. Для этой цели служит дифференцирующая це­почка С₉ R₂₈. Потенциометром R₂₈ можно регулировать процент со­держания в звуке высших гармоник.

С выходов фильтров звуковые ко­лебания поступают на сетку второ­го триода лампы 6Н2П, на котором собран выходной катодный повтори­тель. Потенциометр R₃₄ является ре­гулятором громкости, он выполнен в виде ножной педали.

Транзисторная часть инструмента питается от стабилизированного вы­прямителя (рис. 5), а лампа 6Н2П — от выпрямителя усилителя НЧ.

Намоточные данные трансформа­торов и дросселей приведены в табл. 1. Генератор вибрато собран на двух транзисторах Т₅, Т₆ типа П-15. На­пряжение с выхода генератора под­водится к базе регулирующего тран­зистора Т₈ стабилизатора напряже­ния. Работа генератора вибрато вызывает колебания напряжения на выходе стабилизатора, что приводит к изменению частоты колебаний ге­нераторов тона, поскольку она за­висит от питающего напряжения.

Двухканальный усилитель НЧ с выходной мощностью 15 вт смонти­рован в виде отдельного блока. Схе­ма усилителя здесь не приводится, радиолюбители могут ее выбрать по своему усмотрению.

Налаживание инструмента начи­нают с проверки работы электрон­ного стабилизатора. Испытание схе­мы производят при отключенных генераторах тона и вибрато. Нагруз­кой служит переменное сопротив­ление 5—10 ном с подключенным к нему постоянным сопротивлением ве­личиной не менее 200 ом, так как электронный стабилизатор боится ко­ротких замыканий. Стабилизатор должен обеспечивать постоянство вы­ходного напряжения 11,5 в при из­менении напряжения от 140 до 250 в и тока нагрузки от 0 до 200 ма. Если при увеличении напряжения сети напряжение на выходе стабилизато­ра уменьшается, то следует несколь­ко увеличить сопротивление отри­цательной обратной связи R₄₆; при росте напряжения на выходе стаби­лизатора сопротивление R_4б умень­шают.

Затем налаженный стабилизатор подключают к инструменту (при этом временное сопротивление на­грузки отключают) и приступают к подгонке режимов генераторов и их настройке.

Настройка производится по како­му-либо хорошо настроенному музы­кальному инструменту: аккордеон, фортепьяно и т. д. Она заключается в точном подборе величин сопротив­лений R’₁^*; R’₂^* … R’₆^* и R»₁^*, R»₂^* … R»₆^*. Генератор вибрато должен быть при этом выключен, т. е. движок потенциометра R₄₂ дол­жен находиться в верхнем (по схе­ме) положении. Переменные сопротивления подстройки R₈ и R₁₆ генераторов тона верхнего и ниж­него выбирания звука устанавли­вают в среднее положение. Для удоб­ства настройки генераторов тона манипулятор отключают, замкнув конденсатор С₇. В этом случае за­пирающее напряжение —8 в не бу­дет подаваться на сетку лампы Л1 манипулятора и она будет работать, как обычный усилительный каскад НЧ.

Первоначально настраивают семь генераторов системы верхнего вы­бирания звука. Все их настраивают одинаково, поэтому рассмотрим по­рядок настройки первого генерато­ра тона, для которого необходимо точно определить значения сопро­тивлений   R`<sub>1</sub>*, R`₂*  … R`₆* .

Первоначально вместо R1*  ста­вят переменное сопротивление 5— 10 ком, последовательно с которым включают постоянное сопротивле­ние 1,0—1,5 ком. При настройке подключаемую цепочку удобно сое­динить с общим земляным проводом, минуя контакты K1 и K`2 и т. д. Вращая ручку подключенного пе­ременного сопротивления, уста­навливают на слух по «эталонному» музыкальному инструменту частоту колебаний генератора тона, соответ­ствующую звуку «ми» третьей окта­вы (1319 гц). Совпадение частот электроинструмента и инструмен­та, по которому производят настрой­ку, определяют по отсутствию бие­ний. Затем омметром измеряют тре­буемую величину сопротивления и по тому же омметру подбирают суммарную величину сопротивления частотозадающей цепи из постоян­ных сопротивлений типа ВС—0,25.

Иногда из имеющихся номиналов подобрать требуемое сопротивление не удается. Тогда первоначально берут немного большую величину сопротивления и затем параллельно ему подключают другое сопротив­ление.

Найдя R`1* приступают к опре­делению величины R`₂* (клавиша «ми-бемоль» третьей октавы). Да­лее аналогичным образом подбира­ют величины сопротивлений для верхних звуков остальных шести генераторов тона. 

При определении величины R`1* наличие постоянного сопротивления в 1,0—1,5 ком обязательно. При поль­зовании только переменным сопро­тивлением в положении его движка, дающим нуль сопротивления, кол­лекторный ток транзистора Т1 может превысить предельное значение, что приведет к выходу из строя транзис­тора При определении величин сопротивлений R`₂*; R`₃* и т. д. можно пользоваться только пере­менным сопротивлением.

Настроив самые верхние звуки инструмента, приступают к подбо­ру сопротивлений нижележащей ок­тавы. Настройку нижележащих ок­тав удобно производить, беря за исходные уже настроенные звуки верхней октавы электроинструмен­та.

Далее приступают к настройке генераторов тона системы нижнего выбирания звука. Порядок настрой­ки аналогичен описанному выше, только для генераторов нижнего выбирания первоначально подби­рают сопротивление R«₆*, определяю­щее нижний звук генератора тона, затем выбирают R«₅*, R«₄* и т.д.

Частотозадающая цепочка гене­раторов тона системы нижнего вы­бирания звука состоит из параллель­но включенных сопротивлений R«₁*, R«₂*    …R«₆*, поэтому нельзя зада­вать значение хотя бы одного из этих сопротивлений равным нулю. При определении величин сопротив­лений  R«₄*, R«₅*  и т.д. необ­ходимо пользоваться пере­менным сопротивлением с подключенным последова­тельно к нему постоянным сопротивлением 1—1,5 ком.

После настройки генера­торов тона нужно присту­пить к регулировке генера­тора вибрато. Его регули­ровка заключается в полу­чении необходимой частоты (5—7 гц) и амплитуды вы­ходного напряжения. Регу­лировка частоты генератора вибрато производится пере­менным сопротивлением R₃₆. Однако если требуемую частоту получить не удается, следует несколько изменить значения емкос­тей конденсаторов С₁₇; С₁₆ и сопро­тивлений R₃₅; R₃₉, определяющих частоту колебаний генератора ви­брато. Наибольшая глубина ви­брации подбирается изменением сопротивления R₄₃, при этом движок переменного сопротивления R42 должен находиться в крайнем нижнем (по схеме) положении. При примененной схеме включения ге­нератора вибрато (с действием на электронный стабилизатор напря­жения) , амплитуда вибрации воз­растает с ростом высоты звуков. Поэтому настройку генератора виб­рато по амплитуде следует произ­водить при нажатии самых верхних клавиш инструмента.

Правильно выполненный манипу­лятор регулировки не требует.

Подстройку электромузыкально­го инструмента под другой музы­кальный инструмент удобно произ­водить по первой октаве. Поэтому надписи на ручках переменных соп­ротивлений подстройки генерато­ров тона следует дать по первой октаве, т. е. на переменных сопро­тивлениях R₈ и R₁₆ первого и вось­мого генераторов тона следует на­писать «до» и т. д.

Подстройку производят при от­ключенном генераторе вибрато. За­дают по аккомпанирующему инст­рументу исходное «ля» первой ок­тавы. Затем настраивают «ре» пер­вой октавы, далее «ре» второй и «соль» первой. Так как «ре» второй октавы и «до» первой обеспечивают­ся одним генератором тона, то «до» первой октавы должно быть уже настроено. Проверяют интервал «до» — «соль» первой октавы и на­страивают «до» второй октавы. Да­лее, беря за исходное «ля», прове­ряют настройку «ми» второй окта­вы и затем настраивают «ми» и «си» первой октавы. Критерием пра­вильной настройки является верное звучание интервала «фа» первой и «до» второй октавы.