Červenec 2009

Elektronické varhany Galaxia Z. Hoška

29. července 2009 v 21:29 | Zdeněk Hošek |  Amatérské konstrukce

ELEKTRONICKÉ VARHANY GALAXIA


Tyto elektronické čtyřoktávové varhany byly postaveny kolem roku 1975 a jejich stavba byly motivována snahou postavit nástroj zvukově podobný továrně vyráběným nástrojům ovšem s daleko nižšími výrobními náklady. Inspirací byly též mnohé
návody na stavbu nástrojů uveřejněných v té době v amatérských časopisech.
Základem pro stavbu tohoto nástroje byla čtyřoktávová klávesnice, kterou nebylo
jednoduché získat. Tato klávesnice neobsahovala žádný spínací systém. V první
fázi byly proto varhany vybaveny spínacím systémem, kdy byl spínán každý tón
podobně jako ve varhanách Hammond. Tyto varhany byly pětistopé a to v rozsahu
16´, 8´, 4´, 2´, 2 2/3´a jednoduše bylo možné spínací systém rozšířit přidáním dalšího
kontaktu a sběrnice. Vzhledem k tomu že spínací systém byl zhotoven z kytarových
strun a sběrnice z postříbřeného drátu, došlo časem k oxidaci a tím k nedokonalému
spínání a výpadku různých tónů. Z tohoto důvodu bylo časem přikročeno k rekonstrukci nástroje a spínací systém byl přepracován na elektronické spínání
pomocí tranzistorů, kdy pod každou klávesou bylo spínáno pomocí jednoho kontaktu
pět tónů s příslušným zpožděním. V tomto případě byly odstraněny případné tzv.
kliksy a všechny tóny nasazovaly stejně což bylo v původním případě problematické,
neboť jednotlivé kontakty bylo obtížné najustovat tak aby spínaly stejně. Pro tento
spínací systém bylo zapotřebí celkem 245 ks tranzistorů a tranzistory v té době
nebyly ještě příliš levné a tak tato položka byla rozhodující při stavbě nástroje. Hledaly se proto i náhrady nákupem tzv. druhojakostních tranzistorů, které však mnohdy proznívaly a musely být nahrazeny jinými. Tranzistorový systém naopak
umožnil nastavit různé doznívání tónů. Dozvukovým zařízením např. na bázi pružin
nástroj vybaven nebyl.
Jednoduchý nebyl rovněž výběr oscilátorů nejvyšší oktávy, neboť tyto se podílely
rozhodující měrou na stabilitě kmitočtu nástroje. Jako oscilátor byl nakonec zvolen
RC oscilátor, neboť se nepodařilo získat dostatečně stabilní cívky s možností doladění kmitočtu. Na výstupu oscilátorů je k dispozici kmitočet, který je přiváděn
na tranzistorové děliče kmitočtu, tyto byly ke stavu součástkové základny zvoleny
ze dvou germaniových tranzistorů. Na výstupu děličů je obdélníkový signál, který je
u tohoto nástroje tvarován jedním tranzistorem na pilový, ten obsahuje vyšší počet
harmonických tónů a barva imitovaných nástrojů je přirozenější. Tóny z tvarovačů
jsou přiváděny do spínacího systému. Tóny z výstupu sběrnic jsou dále zaváděny do
slučovacích zesilovačů a jednotlivých filtrů, které jsou koncipované jako dolní,horní
nebo pásmové propusti a to s pomocí RC nebo LC filtrů. Varhany též obsahují
jednoduchý přeladitelný pásmový filtr, který lze ovládat ručně nebo nožním pedálem.
Výběr jednotlivých nástrojů a barev tónů se provádí tahovými potenciometry, kterými
se provádí i další řízení nástroje. U tohoto nástroje jsou vzhledem k jednoduchosti
filtrovány příslušnými filtry celé hlasové řady, kdy ovšem vzniká problém s
odfiltrováním nežádoucích složek a zvuk není tak v celém rozsahu klávesnice vyvážený. Varhany s filtrací celých oktáv nebo ještě jemnější filtrací pomocí dolních
propustí, umožňují imitovat tzv. flétnové filtry zvukově podobné Hammondovým
varhanám. Konstrukce je ovšem daleko složitější. Varhany s těmito filtry budou popsány v dalším příspěvku.
Dále tyto varhany obsahují modulační oscilátor, kterým lze modulovat základní
oscilátory a vytvářet tak účinné vibráto. Výstup z tohoto oscilátoru je zaváděn i do
tranzistorového zesilovače, jehož výstup ovládá žárovku a přes fotoodpor v cestě
signálu vytváří efekt typu tremolo. Z výstupu varhan je signál přiváděn na nožní regulátor hlasitosti s potenciometrem. Napájení elektroniky zajišťuje síťový
transformátor, usměrňovač a několik stabilizátorů různých napětí.
Varhany byly v provozu několik let a velmi se osvědčily při hře rockové hudby.
Stabilita kmitočtu byla dostačující, přesto bylo nutné občas provézt doladění nástroje
a to cermetovými trimry u oscilátorů. Ladění se provádělo na kvintový kruh, kdy
bylo možné slyšet pravidelné zázněje při odladění tónů o několik centů od sebe.
Bohužel po několika letech byly tyto varhany rozebrány a klávesnice se použila
do jiného nástroje. Ostatní díly se zachovaly, což dokumentuje několik fotografií. Na
nich jsou vidět tranzistorové děliče s tvarovači tónu. Provedení oscilátorů, generátoru
vibráta, modul tremola, desky rejstříků, ovládací modul s filtrem a desky zdrojů jsou zobrazeny společně na jedné z fotografií. Původní nástroj je pak zobrazen na černobílých fotografiích.
Jak již bylo řečeno, návody na stavbu podobných nástrojů byly v té době celkem
pravidelně uveřejňovány v časopisech pro elektroniku. Řešení jednotlivých obvodů
bylo různorodé, později se využívaly při stavbě i integrované obvody, zejména jako
generátory nejvyšší oktávy a děliče kmitočtu. Další inspiraci najdou zájemci v
amatérských časopisech a příslušné literatuře té doby. I dnes je stavba takovýchto
nástrojů možná a jistě by přinesla zajímavé výsledky. Součástková základna by
to jistě umožnila, zejména s využitím moderních IO. Problematika obvodových
řešení elektronických varhan moderní koncepce s využitím efektových jednotek je
ale velice obsáhlá, což lze dokumentovat nahlédnutím do servisního manuálu továrního nástroje. Stavba takovýchto nástrojů je časově velice náročná a tak asi dnes varhany podobné koncepce nikdo amatérsky nestaví, rovněž finanční stránka
při stavbě není zanedbatelná. Nástroje podobné koncepce lze dnes poměrně levně
získat i ve výprodejích či na různých aukcích. Toto je tedy opět jedna z připomínek
toho, že i amatéři dokázali konkurovat stavbou takovýchto nástrojů. Příznivci
hudební elektroniky a konstruktéři, představte svoje konstrukce na tomto webu.

Technické údaje:
Zvuk: plně polyfonní nástroj
Osazení polovodiči: cca 260 ks Si tranzistor - spínací systém, pomocné obvody
cca 250 ks Ge tranzistor - děliče kmitočtu, tvarovaře obd. - pila
36 ks Si tranzistor - oscilátory nejvyšší oktávy
1 ks IO pro pásmový filtr, cca 20 ks dioda pro zdroj
Klávesnice: 4 oktávy - klasické rozměry , nejvyšší tón C5
Počet stop: 5 ( 16´, 8´, 4´, 2´, 2 2/3´ )
Rejstříky: plynule regulovatelné - na každou stopu cca 2-3 rejstříky
Názvy rejstříků: dle varhanní klasifikace např. string, salicet, oboe, violin, organ atd.
Efekty: vibráto, tremolo, řízená pásmová propust, Wa-Wa, glissando, doznění tónů
Ladění: možnost plynulého doladění k jinému nástroji cca +- tón
Konektory: výstupní pro zesilovač a sluchátka
Regulace hlasitosti: interní, externí - nožní pedál
Napájení: 220 V
Hmotnost: cca 30 kg
Rozměry: cca 900 x 600 x 250 mm

Vyrobeno: v r. 1975
Vyrobil: amatérský výrobek - Z. Hošek
Dokumentačně zpracováno: červenec 2009

Páskové echo Zdeňka Hoška

8. července 2009 v 20:34 | Zdeněk Hošek |  Amatérské konstrukce

Páskové dozvukové zařízení


Do kategorie efektových zařízení patří kromě pružinových dozvuků a zařízení pracujících na principu zpoždění signálu ve zpožďovacích linkách i toto zařízení
jehož princip spočívá v záznamu signálu na magnetofonový pás. K tomuto
účelu se používaly i klasické magnetofony s oddělenou záznamovou a snímací
hlavou, které při různých rychlostech pásku umožňovaly imitaci zpoždění signálu.
Pro věrné efektování zvuku bylo ale vyráběné speciální zařízení, které si popíšeme.

Konstrukce tohoto přístroje pochází z 80.tých let min. století, kdy se tato zařízení
ve značné míře používala k efektování zvuku. Při jeho konstrukci byly využity
principy magnetofonové techniky a to záznam zvuku na magnetofonový pásek
a opětovné přehrávání signálu v časovém odstupu několika snímacími hlavami.
S pomocí tohoto zařízení lze vytvářet různé dozvukové efekty jako dozvuk, reverb,
echo apod. Tím že výstup obsahuje několik snímacích hlav, které lze různě
kombinovat pomocí přepínačů, lze zajistit různou délku dozvuku, která může být
až několik sec s možností doznívání..
Snahou konstruktéra bylo v té době vyrobit amatérsky zařízení podobné tehdy
továrně vyráběným přístrojům Echolana z dnes již neexistující Tesly Přelouč.
Mechanická konstrukce je postavena na principu magnetofonu. Jako pohonná
jednotka je použit jednofázový motor z magnetofonu. Broušený hřídel slouží jako
přímý pohon pásku s pomocí gumové přítlačné kladky. Pásková dráha je tvořena
vodícími kladkami a dále jednou záznamovou hlavou, pěti snímacími hlavami
a jednou mazací hlavou. Při konstrukci byl netradičně použit pásek z magnetofonových kazet typu CC 60 šířky 6,3 mm. Konstrukce s hlavami z kazetového magnetofonu byla použita z důvodu tehdy velice levných hlav z výprodeje. Později bylo ale při provozu zařízení zjištěno že pásky z kazet se
rychleji opotřebovávají. Z tohoto důvodu také tovární zařízení z pozdější doby
používají speciální kazetu ve které je větší množství pásku. Pásky využívané v
továrních zařízení mívají obvykle i větší tloušťku a tím i delší životnost. Důležitý
byl zejména spoj pásku, který pokud byl špatně provedený, projevoval se lupanci
při přejezdu přes snímací hlavy. Ideální bylo stříhat a lepit pásek ve speciálním zařízení na spojování pásků. Přítlačná kladka je klasická gumová z magnetofonu
přitlačovaná pomocí pružin a oddalovaná ekcentrickým mechanismem. Pásek je
napínán pomocí kladky a pružiny. Vše je uložené na plechovém chassis a vestavěné
do dřevěné skříně potažené koženkou. Mechanické provedení je bohužel dáno
amatérskými podmínkami při výrobě a dnes by bylo asi pečlivější.
Elektronika je poměrně jednoduchá. Obsahuje klasické obvody magnetofonu. Vstupní signál je zesílen, postupuje dále na záznamový zesilovač a do záznamové
hlavy. K tomuto signálu je přimíchán vf předmagnetizační kmitočet, který zlepšuje
záznamové charakteristiky. Zpožděný signál je snímán několika snímacími hlavami,
které lze různě kombinovat pomocí přepínačů. Signál dále postupuje na snímací
zesilovač a na výstupní zesilovač. Je zde zavedena i zpětná vazba výstupního
signálu na vstup a tím lze docilovat postupného doznívání signálu až do úplného
vymizení. Dále zařízení obsahuje mazací oscilátor jehož výstup je napojen na
mazací hlavu a trvale maže nahraný signál po přehrání záznamovými hlavami.
Pro napájení obvodů je využité jedno z vinutí na elektromotoru, jehož střídavé
napětí je dále usměrněno.
Zařízení bylo využíváno ve smyčce mixážního pultu a bylo levnou náhražkou
továrního přístroje při amatérském hraní a to při zpěvu, hře na varhany a kytaru
Několik fotografií dokumentuje mechanické a elektrické provedení přístroje.
Jak už bylo napsáno, továrně byla vyráběna na tomto principu zařízení typu
Echolana a Echolana 2. Později to bylo zařízení typu AOS 191, ve kterém byly
použity i integrované obvody. Ve světě to bylo mnoho podobných zařízení, která
lze dnes nalézt na webu. I dnes jsou tato zařízení vyhledávána a používána, i když
jsou spíše nahražena zařízeními na bázi zpožďovacích linek, které neobsahují
mechanické komponenty. Dnes by asi nebyl problém podobné zařízení vyrobit, ale
proč se vracet do historie, když jsou k dispozici modernější technologie, proto jen
krátká připomínka toho co i amatéři dokázali kdysi zhotovit.

Technické údaje:

Rozměry: cca 280 x 200 x 80 mm
Hmotnost: cca 5 kg
Osazení polovodiči: 7 ks tranzistor, 4 ks dioda
Magnetofonové hlavy: z kazetového magnetofonu - šířka 6,3 mm - půlstopé
Záznamová hlava: 1 ks
Snímací hlava: 5 ks
Mazací hlava: 1 ks
Hnací jednotka: jednofázový motor 220 V
Pásek: smyčka délky cca 500 mm z kazety CC 60 (CC30) např. BASF,Maxell apod.
Konektory: vstupní a výstupní
Napájení: 220 V
Vyrobeno: v r. 1978
Výrobce: Zdeněk Hošek - amatérský výrobek
Dokumentačně zpracováno: červen 2009