Большинство людей знают, как пианино издает звук: если пианист нажимает клавишу, механическое устройство бьет молотком по струнам, которые затем издают звук. Если он нажимает кнопку твердо, издается громкий звук, тем тише, когда давление ниже. Какой спектр может охватить пианист между мягкими и громкими тонами, зависит от силы его пальцев. Далее идут конструктивные характеристики пианино: ход клавиши, соотношение рычагов, с которым этот путь переводится в движение молотка, и, наконец, вес самого молотка. При оптимизации динамики звука важно работать с этими параметрами. хотел бы. Тем не менее: упор был расширен с течением времени, примерно с 7 мм до 10 мм. Чем быстрее проходы вы хотите играть,чем больше проблем, тем больше расстояние. Практика показывает, что даже большие расстояния не подходят. Соотношение рычагов в пять миллиметров тоже вряд ли можно изменить - по конструктивным соображениям. И молот не должен становиться тяжелее, чем его нынешние 10-12 г, потому что при большем весе его инерция мешает игре. Итак, предел того, что возможно, уже достигнут?
Сердце фортепианного помощника
Физик и пианист-любитель доктор В любом случае Антуан Летессье-Сельвон приступил к поиску решения, вместе с Лораном Бессьером, настройщиком фортепиано Парижской филармонии и мастером фортепиано Стивеном Пауэлло, который известен своими выдающимися достижениями в своей области. Основная идея заключалась в том, чтобы полностью отделить генерацию звука от упора и вставить механический источник питания. От подходящего привода можно было ожидать многого: он должен быть компактным, прочным, с высоким крутящим моментом, динамичным с точным управлением и работать как можно тише. Исследователи фортепьяно нашли подходящее решение с экспертами для маленьких дисков из Фолхабера в Шенаихе. Летессье-Сельвон сообщает: «После того, как мы разобрались с различными неподходящими моделями дисков,мы наконец нашли то, что искали с линейным двигателем LM 1247. Он имеет высокую удельную мощность и имеет правильный размер. Он такой же широкий, как пианино! Он работал бы более или менее с миллиметром, но эта деталь усиливала ощущение, что все идеально сочетается ».
Картинная галерея
Как это работает технически?
Для Летессье-Сельвона и его коллег было важно создать не самодостаточное механическое пианино, а то, которое поддерживает пианиста и открывает ему новые возможности. Летессье-Сельвон объясняет, как пианино должно функционировать технически в будущем: «Мы прикрепляем датчик ускорения к рукоятке молотка, который перемещается нажатием клавиши пианино. Очень точно фиксирует движение атаки по силе и скорости. Его сигнал передается от электронного блока управления на линейный двигатель. Это очень точно переводит его в движение молотка. Молоток расположен на оси двигателя, в том же месте под струной, что и в обычной механике ». Для того, чтобы двигатель подходил для такого применения, его компактный размер был 12,5 мм в ширину и 49Длина 4 мм, конечно, является важным критерием принятия решения. Кроме того, линейные серводвигатели постоянного тока отличаются превосходным соотношением мощности и объема, прочной конструкцией, а также простой установкой и простым вводом в эксплуатацию. Вам также не нужна смазка. Благодаря отсутствию статического крутящего момента, эти приводы особенно идеальны для таких задач микро позиционирования.
Изменить неизменное
Используя внешний источник привода, исследователи фортепиано смогли изменить два решающих параметра. Вы можете легко увеличить вес молотка до 50 г или даже больше и, таким образом, добиться большей громкости звука. Больший молот стимулирует более широкий спектр обертонов, применяя большую силу. Соотношение рычагов между упором и ходом молотка теперь также можно динамически регулировать. Можно было бы представить четвертую педаль, которая изменяет силу рычага во время игры. Это дает пианисту преимущества, когда он хочет играть очень быстрые пассажи, особенно тихо или громко. Кроме того, путь клавиатуры может быть очень легко установлен в соответствии с предпочтениями пианиста. Тюнер для фортепиано может заменить все молотки в течение примерно 10 минут и точно адаптировать их к потребностям музыканта. Для обычной механики эта настройка занимает много часов работы.
Без задержек
Еще одним важным аргументом в пользу использования выбранных дисков была их высокая динамика. Хотя критики могут опасаться, что промежуточные датчики, электроника и исполнительные механизмы могут вызвать задержку между ударом и генерацией звука, что влияет на пианиста, все обстоит именно так. Faulhaber измерил задержку между питанием контроллера и потреблением мощности двигателя. Он находится в диапазоне нескольких сотен микросекунд, что значительно меньше миллисекунды.
Техническая осуществимость концепции уже была проверена с монохордом, то есть с одной струной. Исследования показали, что используемый акселерометр и двигатель не только пригодны на бумаге, но и работают на практике. Для этой цели специалисты по приводам из Schönaich разработали систему управления, ориентированную на ускорение, специально для этого применения, которая подходит к инструменту лучше, чем обычное управление скоростью с регулятором скорости. Летессье-Сельвон и его команда в настоящее время детально прорабатывают вспомогательную механику и скоро хотят освоить октаву. «Когда это будет достигнуто, мы оснастим все крыло вспомогательной механикой», - объясняет Летессье-Сельвон. (Qui)
Подсказка к книге
Практическое руководство по дизайну привода обновлено
* Дипл.-инж. (BA) Андреас Зиген, руководитель отдела маркетинга Faulhaber and Dipl.-Ing. (FH) Нора Кроколл, редакция Stutensee