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Die Projekte, vorher unter http://privat.technikum29.de/
erreichbar, wurden in das Homepage-Verzeichnis eingegliedert. Von
der Homepage kann man nun über das Menü darauf zugreifen.

-- Sven @ workstation

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Line 
1<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
2<html>
3<head>
4    <title>Pianola: Querschnitt durch die Pneumatik</title>
5
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104<h1 class="de"><a href="/"><span>technikum29</span></a><span class="old">&nbsp;</span></h1>
105
106<div id="page">
107<div style="border: 1em solid red; padding: 1em; margin:1em; text-align: center; font-weight:bold; float: right; width: 30%; font-size: 120%;text-align: left">
108        <a href="http://dev.technikum29.de/wiki/Projekte/Pianola">
109        Der Inhalt dieser Seite lässt sich nun in der
110        in der technikum29-Wiki von Besuchern verändern</a>,
111        klicken sie dort einfach auf <i>Bearbeiten</i>
112</div>
113
114<h2>Pianola: Querschnitt durch die Pneumatik</h2>
115
116<div class="right-thumb" title="Zum Vergrößern klicken" style="clear:right">
117   <a href="fotos/pianola-offen.jpg"><img src="fotos/thumb.pianola-offen.jpg" alt="Die Pianola geöffnet"></a>
118   <p>Die Pianola (ohne Verkleidung) von außen</p>
119</div>
120   
121<p>Die Pianola ist ein selbstspielendes Klavier welches ab ca. 1895 gebaut wurde. Das hier abgebildete Instrument stammt aus dem Jahre 1915. <br> Diese Klaviere beziehen ihre
122ganze Energie aus dem Unterdruck, der durch den vermeindlichen "Spieler" durch das Treten von Blasebälgen erzeugt wird. Durch die Luftbewegungen wird zum Beispiel auch ein kleiner "4-Zylinder" Windmotor angetrieben, der die Aufnahmewalze antreibt, die das Papier aufnimmt.</p>
123
124<p>Mechanische Systeme, die nur durch Luftdruckunterschiede funktionieren, nennt
125man pneumatische Systeme</a>
126Bei diesem Instrument wird der Unterdruck durch eine elektrische Saugluftturbine erzeugt damit man sich das Treten ersparen kann.</p>
127
128<div class="left-thumb" title="Zum Vergrößern klicken">
129   <a href="fotos/abfuehlkamm.jpg"><img src="fotos/thumb.abfuehlkamm.jpg" alt="Abfhühlkamm"></a>
130   <p>Notengleitblock</p>
131</div>
132
133<div class="left-thumb" title="Zum Vergrößern klicken" style="clear: left;">
134   <a href="fotos/notenrolle.jpg"><img src="fotos/thumb.notenrolle.jpg" alt="Notenrolle"></a>
135   <p>Notenrolle</p>
136
137</div>
138<!--<div class="left-thumb" style="width: 260px;">
139   <img src="zoomgrafiken/rolle.png" alt="Rolle schematisch">
140   <p>Die ablaufende Rolle und die Abtastung rein schematisch</p>
141</div>-->
142<p>Die Notenrolle ist eine meterlange Papierrolle, auf der viele Löcher in Reihen angeordnet sind. Einzelne Löcher bzw. Lochketten stehen für einen Ton.<br>
143Ein flacher Notengleitblock mit 88 Öffnungen in einer Reihe (für 88 mögliche Töne) tastet beim Vorbeilaufen der Notenrolle ab, ob der entsprechende Ton gespielt werden soll oder nicht (siehe Schema links). Zusätzlich befinden sich noch weitere Öffnungen in diesem Block, welche dem Pedal, dem Anschlag (weich oder hart) und schließlich dem mittigen Lauf der Rolle zugeordnet sind.
144</p>
145<div class="right-thumb" title="Zum Vergrößern klicken">
146   <a href="fotos/pianola-innen.jpg"><img src="fotos/thumb.pianola-innen.jpg" alt="Pianola von innen, hinten"></a>
147   <p>Ansicht von innen</p>
148</div>
149<p>Auf dem Foto auf der rechten Seite sieht man die hellen (gelb gefärbten) Bleirohre, die von den Notengleitblock wegführen. Sie führen jeweiles zu einem pneumatischen "Verstärker", der Relais genannt wird. Je nach dem, ob sich gerade in der Rolle ein Loch befindet oder nicht, wird ein Ton angeschlagen oder auch nicht (siehe großes Schema unten)</p>
150
151
152<div class="center-thumb" title="Zum Vergrößern klicken" style="width: 640px; border: none;">
153   <a href="zoomgrafiken/schema-uebersicht.png"><img style="border: none;" src="zoomgrafiken/thumb.schema-uebersicht.png" alt="Pneumatisches Verstärkersystem"></a>
154   <p>Schema eines einzelnen Spielbalgs mit Vor- und Hauptventil, welches für den Anschlag einer Saite verantwortlich ist.
155   (<a href="zoomgrafiken/schema-uebersicht.png">größeres Bild</a>)</p>
156</div>
157
158<p>Die Funktionsweise eines solchen Systems wird im Folgendenden anschaulich
159erklärt. Ferner stehen ein halbes Dutzend hochauflösende Schemata bereit, die die jeweiligen Stadien erläutern.</p>
160
161
162<!--
163    Befehle zum Generieren der Thumbnails:
164
165    $ for bild in *.png; do convert -verbose $bild -resize 200x150\> -size 200x150 xc:white +swap -gravity center -composite thumb.$bild; done;
166-->
167
168<div class="clear">
169    <a class="thumb" href="einzelbilder/Bild1.png"><img src="einzelbilder/thumb.Bild1.png" alt="Schema des pneumatischen Systems im Ruhezustand"></a>
170    <h3><a href="einzelbilder/Bild1.png">Bild 1</a>: Ruhezustand</h3>
171<p>Die Grafik zeigt den Querschnitt durch das pneumatische "Relais", welches für
172den Anschlag eines einzelnen Tones verantwortlich ist. Da das Klavier 88 Töne
173hat, gibt es 88 von diesen kleinen Spielbälge, die in drei Reihen untereinander
174liegen. Sie sind einfach zu groß, um sie alle nebeneinander anbringen zu können.
175</p> Durch alle Systeme hindurch ziehen sich zwei Kammern, die andauernd
176Luft raussaugen und so in jedem System einen Unterdruck erzeugen (Unterdruck wird
177gelb dargestellt, atmosphärischer Druck blau). Durch die Position der
178Ventile werden die unterschiedlichen Luftleitungen mit den Unterdruckkammern
179verbunden, so dass auch in ihnen ein Unterdruck entsteht.</p>
180</div>
181
182<div class="clear">
183    <a class="thumb" href="einzelbilder/Bild2.png"><img src="einzelbilder/thumb.Bild2.png" alt="Schema des pneumatischen Systems während Luft einströmt"></a>
184    <a class="rthumb" href="einzelbilder/Bild2.png"><img src="einzelbilder/big.Bild2.png" alt="Ausschnitt aus dem Schema des pneumatischen Systems, während Luft einströmt"></a>
185
186    <h3><a href="einzelbilder/Bild2.png">Bild 2</a>: Loch in der Rolle, Luft strömt ein</h3>
187    <p>Dort wo die Rolle quasi "abgetastet" wird, wird andauernd versucht, Luft anzusaugen. Sobald eine Öffnung (durch das Loch) entsteht, kann Luft (= atmosphärischer Druck) in das System gelangen. Diese Luft gelangt nun in eine kleine Taschenmembrane, die kissenförmig aussieht. Infolge des atmosphärischen Druckes, der in der Membrane und dem Unterdruck, der um die Membrane herum (in der Kammer) herrscht, wird die Membrane wie ein kleiner Luftballon aufgeblasen. (Typisches Schulexperiment: Wie kann man einen schwach aufgeblasenen Luftballon "vergrößern" ohne Luft "einzufüllen"&nbsp;?)<br>
188Dadurch, dass die Membrane sich kissenförmig wölbt, wird ein auf ihr stehendes Vorventil angehoben.</p>
189</div>
190
191<div class="clear">
192    <a class="thumb" href="einzelbilder/Bild3.png"><img src="einzelbilder/thumb.Bild3.png" alt="Schema des pneumatischen Systems, erster Kolben bewegt sich"></a>
193    <a class="rthumb" href="einzelbilder/Bild3.png"><img src="einzelbilder/big.Bild3.png" alt="Vergrößerung des Verstärkungseffekts durch den Kolben"></a>
194
195    <h3><a href="einzelbilder/Bild3.png">Bild 3</a>: Verstärkung des Effekts</h3>
196    <p>Das hochgehobene Ventil schottet die rechte Unterdruckkammer von dem übrigen linken System ab und gibt oben gleichzeitig eine weitere Öffnung frei durch die Luft einströmen kann. Diese gelangt nun in eine weitere Taschenmembrane, welche sich in der zweiten Unterdruckkammer befindet. Auf der steht das Hauptventil. Auch hier wird die Membrane aufgebläht, das Ventil hebt sich.
197</p> Wir benötigen einen sehr großen "Verstärkungsfaktor" um aus dem winzigen Luftsog am Notengleitblock schließlich einen Ton des Klaviers kräftig anzuschlagen. Dies bewirken die zwei hintereinandergeschalteten pneumatischen Ventile, deren "Verstärkungsfaktoren" sich quasi multiplizieren. Das Vorventil muss sehr leicht (und damit klein) sein um von dem relativ geringem Luftpolster in der Taschenmembrane bewegt werden zu können. Das Hauptventil ist grösser, damit schnell viel Luft aus dem Spielbalg gezogen werden kann.</p>
198</div>
199
200<div class="clear">
201    <a class="thumb" href="einzelbilder/Bild4.png"><img src="einzelbilder/thumb.Bild4.png" alt="Schema des pneumatischen Systems: Der zweite Kolben sorgt für eine weitere Verstärkung des Effektes"></a>
202    <a class="rthumb" href="einzelbilder/Bild4.png"><img src="einzelbilder/big.Bild4.png" alt="Ausschnitt aus dem Schema in der jetzigen Position"></a>
203    <h3><a href="einzelbilder/Bild4.png">Bild 4</a>: Zusammenziehen des Spielbalges</h3>
204
205    <p>Das hochgedrückte Ventil schließt die Luftzufuhr für das System ganz links und verbindet es stattdessen mit der Unterdruckkammer, in der er sich befindet. Dieses zieht nun auch aus dem letzten System die Luft ab.</p>
206</div>
207
208<div class="clear">
209    <a class="thumb" href="einzelbilder/Bild5.png"><img src="einzelbilder/thumb.Bild5.png" alt="Schema des pneumatischen Systems: die Luft strömt aus dem Blasebalg, er zieht sich zusammen"></a>
210    <a class="rthumb" href="einzelbilder/Bild5.png"><img src="einzelbilder/big.Bild5.png" alt="Vergrößerung der Bewegung des Blasebalges"></a>
211    <h3><a href="einzelbilder/Bild5.png">Bild 5</a>: Anspielen des Tones</h3>
212    <p>Durch den Druckabfall zieht sich der Spielbalg blitzschnell zusammen. An ihm ist letztlich eine Stange befestigt, die mit dem "alten" Klaviersystem zusammenhängt und dafür sorgt, dass sich das Hämmerchen in Bewegung setzt, welches die Saite anschlägt.</p>
213
214</div>
215
216<p>Zeitgleich mit dem letzten Schritt wird also der Ton angeschlagen. Doch wie
217geht es weiter? Ohne eine zusätzliche Einrichtung würde das Gesamtsystem in
218seinem Zustand verbleiben und könnte kein weiteres Mal einen Ton spielen. Noch ist die Luft in der Ansaugleitung am Notengleitkopf. Wenn weitere Löcher folgen und der Ton gehalten werden soll, wäre das o.k. Wenn der Hammer aber sofort wieder in die Ruhestellung zurückgehen soll (also in der Notenrolle an dieser Stelle kein Loch ist) muss die noch in der Leitung stehende Luft entfernt werden.</p>
219<img src="entlueftung.png" style="float:right; margin: 10px; margin-left: 30px;" alt="Die Entlüftungskammer">
220<p>Deswegen gibt es noch eine dritte durchgehende Kammer, in der auch ständig
221Unterdruck herrscht. Sie hat jedoch nur eine ganz kleine Öffnung. Dadurch ist sie mit dem System ganz rechts verbunden. Auf diese Weise ist ihre
222Wirkung auf das System zwar nur minimal, jedoch stark genug, um nach dem Verschluss des Loches in der Notenrolle den Unterdruck in dem ersten System wieder schnell herzustellen. Dadurch sinkt auch wieder das Vorventil, im mittleren System entsteht wieder Unterdruck, daraufhin sinkt das Hauptventil nach unten und der Spielbalg zieht sich aufgrund seines eigenen Gewichtes und einer kleinen Feder wieder auseinander.
223<p>Nun ist die Pianola bereit, den nächsten Ton zu spielen. Der ganze Vorgang muss natürlich mit einer sehr hohen Geschwindigkeit ablaufen, damit auch schnelle Läufe fehlerfrei gespielt werden.</p>
224<p>Die Pianola kann Stücke spielen, die aufgrund des schnellen Handwechsels von keinem Spieler spielbar wäre. Daher wurden auch speziell Klavierstücke für Pianola geschrieben, die sehr virtuos sind.</p>
225
226Würde man intelligente Menschen aus der heutigen hochtechnisierten Zeit damit beauftragen, ein solches Instrument nur mit Hilfe von Holz, Metall, Leder, "Gummihaut" und Knochenleim zu erfinden, kann man davon ausgehen, dass die meisten keine Chance hätten das gesteckte Ziel zu erreichen. Die hier beschriebenen Vorgänge sind eine vereinfachte Version der sehr viel umfangreicheren komplexen Vorgänge in einer Pianola.</p>
227Wenn man überlegt, wie rasend schnell diese Vorgänge ablaufen müssen, so gerät man in Ehrfurcht vor den mechanischen Fähigkeiten der Menschen aus dieser Zeit.
228
229</body>
230</html>
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