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Pour: Perfectionnements dans les orgues électriques.
Quand on produit des oscillations de fréquence musicale au moyen de circuits oscillants réglables par des touches et qu'on veut avoir simultanément plusieurs sone,on superpose des.courants musicaux soit dans un même circuit,soit dans plusieurs circuits couplés. On constate alors que les harmoniques de ces courants musicaux interfèrent entre eux et avec les courants musicaux produits.S'il y a une très légère différence de fréquence entre deux harmoniques, cette interférence produit un battement à basse fréquence sous forme de bourdonnement peu musical et désagréable.
D'autre part,la réalisation d'un instrument de musique à oscillations électriques,et polyphonique,exige un grand nombre de circuits oscillants et de lampes.
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La. présente invention a pour objet un orgue électrique, dans lequel les inconvénients de l'interférence des harmoniques sont éliminés et où les circuits sont simplifies,tout en permettant la production simultanée d'un grand nombre de sons dont on pourra faire varier l'intensité,le timbre;on produira à volonté le trémolo comme dans un orgue ordinaire,d'après les moyens connus faisant déjà l'objet de brevets des mêmes inventeurs.
Pour supprimer les interférences des harmoniques,on produit des courante musicaux ne renfermant que des harmoniques de faible amplitude, en calculant convenablement le rapport entre la self.. induction et la capacité des circuits oscillants,en adoptant un coupage convenable entre les circuits de plaque et de grille,en polarisant convenablement la grille de façon à faire travailler la lampe dans la partie rectiligne de sa courbe caractéristique et en choisissant des tensions de chauffage et de plaque appropriée
On évitera avec soin le déréglage éventuel provenant des variations de tension de plaque ou de chauffage des cathodes incandescentes de la façon suivante : L'oscillation de la triode est régie par la relation:
EMI2.1
<tb> #1+R/e
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F=
<tb>
<tb>
<tb> 2##GL
<tb>
F étant la fréquence,, # la résistance interne de la lampe,R la résistance ohmique du circuit oscillant, C et L la capacité et la self-induction du circuit.On fera # aussi grand que possible en employant une lampe à forte résistance intérieure et on choisira des cathodes émettrices dont l'émission électronique variera le moine possible avec les variations de température.
Pour régler la hauteur de la note,on emploiera une self à noyau feuilleté réglable.
S'il subsiste des harmoniques susceptibles d'interférer,on réduira au minimum le bruit produit par leur interférence par des filtres laissant passer les courants musicaux de fréquences élevées
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maie s'opposant au passage des courants de basses fréquences et, par suite,des courants résultant des interférences entre harmoni- ques.Un même filtre pourra'servir pour un groupe de notes.
Les variations de timbre s'obtiendront comme suit:
1 - Pour un groupe de notes déterminées,on changera le rapport de la self-induction à la capacité du circuit oscillant pour que le produit de ces deux grandeurs reste constant.Pour une forte self-induction,le point représentatif des oscillations se déplace aux extrémités de la courbe caractéristique.La sinuorde est déformée et il se produit de nombreux harmoniques de sorte que le timbre se rapproche de celui du violon.Au contraire,une forte capacité donne un timbre contenant peu d'harmoniques et se rapprochant ainsi de celui de la flûte,.
Ces changements de timbre seront commandés par une commutation quelconque permettant à l'exécutant de produire, avec la main droite par exemple,un chant mélodique,tout en s'accompagnant de la main gauche sur un timbre d'orgue ou de flûte.
2 .. En changeant la polarisation de la grille pour un groupe de notes,par exemple au moyen d'un potentiomètre.
3 - Par dosage des harmoniques en agissant sur les éléments du filtre dont il a été parlé plus haut,ou en utilisant des filtres spéciaux placés dans le circuit.
4 - Rn désaccordant légèrement quelques notes,de manière à rester insensible pour l'oreille,pour obtenir des battements entre harmoniques susceptibles d'altérer le timbre.
5 - En produisant certainesnotes quijoueront le rôle d'harmoniques de façon assez faible,par exemple en couplant faiblement la bobine de l'octave considérée avec le noyau du transformateur de sortie,
Le même orgue électrique peut être divisé en plusieurs sections correspondant chacune (directement ou par l'intermédiaire d'amplificateur) à un haut-parleur différente
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La réduction du nombre de lampes de l'orgue électrique donnant un grand nombre de sons se fera coznme suit :
1 - Utiliser une seule lampe pour une note et la note dièsé@, car on exécute rarement ces notes simultanément.On a donc ainsi sept lampes au lieu de douze pour une octave.
2 - Après chaque octave conter un doubleur de fréquence qui sera mis en circuit automatiquement par le jeu des touches correspondant aux notés de l'octave immédiatement supérieure.
3 - Utiliser des lampes multiples spéciales constituées par un cylindre de verre ou autro matière isolante,traversé suivant son axe par un filament unique sur lequel les grilles et les plaques seront centrées.Pour fonctionner sur l'alternatif,le filament sera replié en V,les deux branches étant parcourues par des courants de sens contraires,l'effet de bourdonnement sera annulé.On pourra disposer entre les éléments de la lampe des écrans ou anneaux métalliques laissant passer le filament par leur trou central,et porter ces écrans à un potentiel convenable par une pile de polarisation.La lampe multiple pourra comprendre aussi n filaments parallèles montés sur deux tiges supports comme les barreaux d'une échelle.Enfin,on pourra adopter,
au lieu du filament unique,une grille ou une plaque uniques.
4 - on peut également réaliser la polyphonie avec un nombre lampes plus restreint.
A cet effet,et en supposant que l'exécutant ne se serve que d'une main,procédé qui peut être étendu au cas de deux mains ou même de plusieurs mains s'il y a plusieurs exécutants, il suffit pour réaliser la polyphonie,de disposer d'autant de lampes (pouvant osciller simultanément) que l'on peut actionner de touches simultanément avec une seule main.Il semble, à première vue,que cinq lampes soient suffisantes pour les cinq doigte,,mais il convient de remarquer que les doigts peuvent être assez écartés pour actionner en même temps des notes assez distantes, même de plus d'une octave.Toutes les touches comprises entre ces notes
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(avec les notes extrêmes naturellement),seront,en principe,munies chacune d'une lampe,d'une batterie de tension de plaque,
d'un diffuseur et d'un circuit oscillant avec des contacts permettant d'obtenir les notes désirées.On obtiendra ainsi un groupe que nous dénommerons "groupe fondamental", qui peut avoir une place quelconque dans l'ensemble des notes.
Pour obtenir toutes les autres notes du clavier,sans recourir à d'autres lampes,il suffit alors de connecter électriquement chaque ensemble formé par une lampe,sa batterie de plaque et son diffuseur, à un autre circuit oscillant correspondant à une autre note.Le changement de connexion s'opère par le simple jeu des touches du clavier.
Au lieu d'envoyer directement dans le transformateur de sortie les courants oscillants des lampes,en peut recueillir ces courants par induction au moyen de circuits couples avec les circuits oscillants des lampes.En accordant ces circuits intermédiaires sur les notes des lampes correspondantes, on élimine les harmoniques dans une grande proportion.
A titre d'exemple de réalisation des dispositifs ci-dessus décrits,il a été représente aux dessins annexas: Fig.I- Le schéma général des circuits oscillants et de leurs commandes.
Fig.2- Le réglage de la hauteur du son.
Fig. 3- Le montage d'un doubleur de fréquence.
Fig.4- Le montage d'une lampe multiple à filament central unique.
Fig.5- Le schéma du groupement fondamental et l'amorce de sa liaison avec un groupement voisin, chaque groupement constituant une gamme complète desmusiciens.
La fig.6- montrant l'agencement d'un groupement autre que le groupement fondamental, et,
La fig.7- montre une disposition de l'instrument avec pile unique de plaques et alimentation des filaments par un transforma- teur spécial.
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Comme on le voit fig,I,chaque lampe ZI,T,2,,TI3'ctc.,aa L.I,L2' t3,etc.,comporte un circuit oscillant IIaI2,,ptc.,aur la grille et une bobine 2I822,2,etc,geur la plaque ou inversement. Il y a donc pour chaque lampe deux circuits distincts:celui de plaque et celui de grille.Pour un groupe) de notes,les circuits de grille aboutissent à un même potentiomètre 3 et tous les circuits de plaque sont alimentés par l'intermédiaire d'un cinuit filtré formé d'une forte impédance 4,qui laisse passer les courants résultant du battement des harmoniques ainsi que le courant de la'Batterie de tension,mais qui s'oppose au passage du courant musical propre- @ ment dit,et d'un condensateur 5 qui,au contraire,laisse passer le courant musical et arrête le courant de battement des harmoniques.
Le courant musical arrive donc dans l'enroulement primaire 6 d'un transformateur dont le secondaire 7 est couplé avec le haut
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pirlaur 9,soit directement,soit par l'intermédiaire d'un amplifia- teur 8.Chaque groupe de notes,en principe chaque octave.comporte donc un filtre et un enroulement qui permet d'induire des courants dans le transformateur de sortie 10.Sur la fig.I, on voit ainsi
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montées les notes de la deuxième octave avec les lampes L'I,L2,Lt3' etc.,les circuits oscillants II,I'2,I'3,otc.,et les bobinages de plaque 2lI2z,2,etc.,le filtre étant constitué par l'impédance 4' et le condensateur 5' aboutissant au secondaire 6' du transformateur de sortie,,10.Les primaires tels que 6,6',etc,, peuvent âtre plus ou moins couplés avec le noyau du transformateur (de)
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)
de manière à faire ressortir plus ou moins les note8'f diverse a octaves.Le même résultat sera obtenu au moyen d'une résistance variable telle que II qui sera commandée,de même que le couplage
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des enroulement s,au moyen de pédale,de manette ou de tout autre moyen approprié,
On voit aussi sur la fig.I les touches telles que T1, T2, T3,
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'G;.9qui,lorsqu!on les abaisse mettent en jeu les contacts 1,c2' QPje.''I.o'2.ct3.etc..oomroandt les divers circuits oscillants.
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La fig.2 montre le réglage de la note en hauteur au moyen d'un noyau feuilleté 12 commandé par une manette 13 située au. dessus de la touche correspondante 14 et munie d'une vis de blocage 15.
Sur la fig.3 on voit le montage du doubleur de fréquence 16 qui est intercalé entre les circuits oscillants et l'amplificateur
17 suivi du haut-parleur 18 par l'intermédiaire de transformateurs
19 et 20.Les touches T1, T2, T3, etc., de l'octave inférieure sont reliées ainsi directement à l'amplificateur 26,mais les touches T'1, T'2, T'3, etc., de l'octave supérieure sont reliées au primaire du transformateur 20, ce -qui met en jeu le doubleur de \fréquence 16, de sorte que,avec les mêmes circuits oscillants que pour l'octave inférieure,on obtient des fréquences doublées et, par conséquent, les notes oorrespondant à l'octave immédiatement supérieure,ce qui économise et réduit.: le nombre des lampes de l'orgue électrique.
La fig.4 montre une lampe multiple en forme de tube cylindri- que 21 avec un filament central unique 22 et comportant des groupes de grilles 231, 232, 233, etc., et de plaques 241, 242, 243, etc., chaque groupe correspondant à une touche T1, T2, T3, etc., commandant les circuits oscillants I1, I2, I3, etc., et les bobinages 21, 22, 23,
Au lieu d'avoir un filament unique,on pourrait prendre une grille unique ou une plaque unique,les deux autres électrodes des trois habituelles étant alors constituées par groupes unitaires correspondant chacun à une toucha,,
Dans la fig.3 on a figuré des circuits tels que O1, O2, O3, etc.,à raison de un par lampe.Le groupement des notes correspond à celles de la gamme UT, UT# , RE, RE# , MI, FA, FA#, SOL, SOL# , LA, LA#, SI,
mais il est bien entendu que tout autre groupement de notes aurait pu être adopté,celui représenté n'ayant été choisi que pour la facilité des explications.
Chaque lampe telle que I1, L2, etc., a sa batterie de plaque P1, P2, etc., et son diffuseur D1, D2, etc., Elle est mise en service par la touche T1, T2, T3, etc., qui agit sur les contacts c1, c2, c3, etc..intercalant le circuit oscillant o1, o2, etc., qui, sur la fig.5,
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donnera la note UTrUTlttR'EI,eta..
Pour chaque lampe,lescontacts sont répètes dans chaque groupement de notes,c'est-à-dire de touches du clavier et dans l'exemple choisi,la lampe L1 des UT sera actionnée à volonté par
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l'un ou l'autre des circuits Iit 'I,O"I,etc.,sïlivant qu'on agira , sur les touches TJ$TP I*Tmj3eto,';Ot,llon olàendra ainsi l'UT), l' iJT91'UT?etc.3 qtze l'on reproduit dans le diffuseur I1I,
Le même fonctionnement est ainsi réalisé pour toutes les notes groupées,de sorte qu'une seule série de lampes sert pour tous les groupes.Le retour est commun et se fait sur la partie médiane du bobinage.
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La f ig. 8 montre l'agencement d'un grouperient non principal, ici celui(,.de la gamme 3 du piano.Les divers circuits sont branchés quand on actionne la touche voulue TtlIt"2JI'3,etc.,B!lr la lampe Z1I,2aLeta,,earreapondanta et celle-ci oscille â la fréquence voulue pour fournir la note UT3' UT3:#' , aE3,ecto ;'qui correspond ia
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la touche actionnée TI,T"T"3,etc.,
Il va de soi que le nombre de notes du groupe fondamental peut être différent de celui indique.On peut également admettre qu'une même lampe est utilisée pour une note et le dièse corres- pondant.
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Cette disposition permet de xéduixaom. onnlë-wbi.tßla nombre deslampes.
Il reste encore à réduire le nombre de batteries d'alimenta- tion.
Une seule batterie de plaque peut être employée, mais dans ce cas,il convient de disposer des bobines de choc et des condensateurs de façon à éviter le mélange des courants musicaux dans la batterie.
Avec une batterie de plaque uique, même en employant des bobines de choo,le mélange des courants peut encore se produire par la batterie de chauffage.Pour remédier à ces inconvénients,on peut employer un transformateur comportant autant de circuits secondaires que de lampes à alimenter,
Sur la fig.7 on voit la ràalisation de dispositifs de ce genre,
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les circuits oscillants, qui; peuvent être quelconques,sont constitués à titre d'exemple,d'une bobine I1, I2, I3, etc., sur la plaque ,et d'une bobine 21, 22, 23, etc., sur la grille;mais le dispositif de touches T1, etc., et de contacts 0,,etc,,reste le même.
Chaque lampe
L1, etc., a aussi son diffuseur propre tel que D1, D2, etc., mais on n'a qu'une seule batterie Pu pour toutes les plaques,
La plaque L1 est branchée directement à une borne de la batterie Pu,mais les autres plaques,celles de L2L3, etc., le sont par l'intermédiaire d'une bobine de choc,telle que b2, b3, ce qui permet à chaque lampe d'osciller pour son compte dans gêner les autres lampes.Le diffuseur D1 est branché directement à l'autre borne de la batterie Pu,mais les autres diffuseurs D2 , D3, qui le sont également,ne communiquent avec la plaque de la lampe correspondante L2, L3, etc., que par un condensateur tel que q1, q2, etc.,qui empêche,le passage du courant oontinu,évite donc le court-circuit,tout en laissant circuler les courants alternatifs, donc les oscillations de fréquence,
musicale qu'on utilise.
Sur la même fig.7 on voit l'alimentation unique sur le oourant alternatif,grâce au transformateur unique T,qui a un seul primaire Eu et autant de secondaires,tels que e1, e2, etc., qu'il y a de lampes L1, L2, L3, etc., intéressées. La prise médiane de chaque secondaire e1, e2, etc., est reliée en n1, n2, etc., avec le point commun des bobinages de plaque et de grille de la lampe correspondante L1, L2,
1 2 etc.,en n'1, n'2, etc..
Enfin,pour permettre de se servir des deux mains,on emploiera deux claviers,l'un pour la main droite,l'autre pour la main gauche.On peut avoir également un nombre quelconque de claviers dans le cas où l'on prévoit plusieurs exécutants simultanément.