Beiträge von Peter_Friedrich

Ich habe mir mal Deine alten Beitraege zum Thema Mehrtonpfeifen angeschaut. Orgelbau Vier hat zu Mehrtonpfeifen auch Informationen (wurde hier in der Vergangenheit schonmal angesprochen): https://www.orgelbau-vier.com/doppeltonpfeifen01.html

Bei Dir sind die Ventile zu den Roehrchen in den Pfeifen, oder? Bei Orgelbau Vier sind wenn ich es richtig verstehe die Ventile am Ende des Rohres aussen (und das Rohr ist innerhalb der Pfeife). Wobei mein Bauchgefuehl waere, dass das keinen so grossen Unterschied macht.

Was mich interessieren wuerde: Waere es bei Deiner Bauweise denkbar, das Rohr wesentlich groesser zu dimensionieren und oben zu schliessen? Ggf. sogar ueberhaupt nicht als Rohr, sondern als eine Art Kammer, die mit dem Ventil zugeschaltet werden kann (man braucht ja schon "viel", um die Tonhoehe relevant zu aendern)?

Meine Versuche mit der elektronischen Steuerung etc. sind zwar noch nicht ganz abgeschlossen, aber ausgehend von den bisherigen Erfahrungen fange ich jetzt schon an, das naechste grosse Projekt zu planen.

Parallel dazu arbeite ich weiter an meinen Prototypen (aktuelles Ziel ist ein kleines elektrisch betriebenes und angesteuertes Portativ, das fast vollstaendig mit dem 3D-Drucker hergestellt werden kann).

In der Vergangenheit hatte ich mir schon eine Disposition mit Wechselschleifen ueberlegt, die ich jetzt als Grundlage verwenden werde -- diesmal allerdings mit einer Kastenlade, auch wenn dieses Konzept heutzutage eher kritisch gesehen wird.

Momentan denke ich an folgende Pfeifenreihen:

Gedackt 16'/8'/4' (Subbass, Gedackt, Mensur in 8'-Lage anschliessend zu Principal)

Floete 8'/4'/2' (Uebergang Quintade/Rohrfloete/Spitzfloete/Offenfloete, im Prinzip die Floete 4' meines Positivs in "gross")

Salcional 8'/4'/2' (8' offen!)

Principal 4'/2'/1'...

Quinte 2 2/3'/1 1/3'...

Terz 1 3/5'...

Zunge 16'/8' (Fagottregal/Regaloboe, Winddruck regelbar durch Aufgang der Einzelventile)

Celesta 8' (dynamischer Anschlag)

Tremulant (regelbar), Schweller

- tiefe Pfeifen des Gedackt im Prospekt, Rest schwellbar im Kasten

- die Aliquoten existieren als eigene rein gestimmte Pfeifenreihen und haben mittelweite Mensur

- Principal, Quinte und Terz hab ich oben mal mit "..." markiert, um auszudruecken, dass die Pfeifenreihen fuer die (elektronisch zusammengebauten) Klangkronen lang genug sein muessen.

- Der Tremulant wirkt auf das ganze Werk, aber erst ab Pfeifen hoeher "3'/gis0" (in gewisser Weise ueber 2 Kastenladen-"Reservoirs").

- Die tiefen Pfeifen werden wohl Mehrtonpfeifen, wobei ich generell noch weiter ueber Tonloecher durch die Kastenlade und nicht spielbare Intervalle durch die Mehrtonpfeifen nachdenken muss.

- Das ganze soll wie gesagt elektronisch angesteuert werden und ich plane keinen festen Spieltisch an der eigentlichen Orgel. Dadurch ergeben sich platztechnisch ganz andere Moeglichkeiten. Welche "vordefinierten" Register dann dabei rauskommen wird sich zeigen, die Klangkronen koennte man sich so beliebig zusammenklicken und z.B. auch Spielereien probieren wie einen 10 2/3' aus dem 16' etc.

Ich moechte noch auf einen moeglichen Mittelweg beim Tonumfang hinweisen: Man kann die Tasten z.B. statt ab F ab C bauen, aber den Register als "6'" bauen. Da gibts natuerlich viele Gruende dagegen, aber man kann zumindest darueber nachdenken -- ich wuerde es aber nicht machen.

In meinem Positiv funktioniert die Loesung auch gut (ist ja wenn ich mich richtig erinnere effektiv das gleiche) und ich wuerde sie weiterempfehlen.

Ich habe nur Probleme mit meinem Ausgleichsbalg. Ich habe da laenger dran rumgebastelt und jetzt mit Gewichten statt Federn ist es besser, aber nicht wirklich ideal.

Das konkrete Problem ist, dass der Schwimmerbalg keinen mechanischen Mechanismus hat, der sicherstellt, dass die Balgplatte wirklich parallel zum Balgboden bleibt. Deswegen ist es schwer, die Rollgardine korrekt zu steuern. Ich habe mit einem Flaschenzug experimentiert, der quasi den Mittelwert der Hoehe der Platte "berechnet", aber das hat auch nicht wirklich geholfen. Ich muesste den Balg komplett neu bauen, das mach ich aber erst, wenn ich zum Positiv noch ein Pedal/Pedalwerk baue.

Aktuell ist die konkrete Auswirkung des Problems, dass die hohen Register im Tutti bei groesseren Bassakkorden die Tonhoehe nicht halten.

Bin sehr interessiert an dem Projekt, weil ich auch gerade mit MIDI-Steuerung experimentiere und auch vorhabe, eine (wenn auch viel kleinere) Kastenlade zu bauen.

Zu 1. kann ich nicht viel sagen, weil ich selbst grade erst bei meinem ersten Versuch bin.

Zu der Diode: Was fuer ein Relais ist das denn? Insbesondere: Was ist da fuer ein Elektromagnet drin? Mit dem Stichwort "Freilaufdiode" findet man recht viele Infos, es gibt da neben einer einfachen Diode noch ein paar andere Moeglichkeiten, wobei die vermutlich uebertrieben sind.

Generell waeren Details zu dem Relaismodul interessant: Ist das einfach ein Relais oder ist da Steuerelektronik aussenrum? Ich persoenlich bevorzuge Transistoren, weil sie verschleissfreier sind und verwende bei meinen Testaufbauten momentan teilweise einfach Logik-MOSFETS, die zwar nicht viel schalten koennen, aber dafuer an normale Digitalausgaenge angeschlossen werden koennen. Bei groesseren Lasten verwende ich Treiber-ICs+ggf. Leistungs-MOSFETs. Ich werde am Ende das ganze sowieso auf eine SMD-Platine machen und dann ist mir auch die Transistormenge egal und insbesondere kann es da dann fast kein Platzproblem geben.

Aber die Relaismodule koennten auch fuer mich interessant sein, ich werd mich da mal informieren.

Zu dem Platz: Warum sind die Relais das Problem? Bei mir ist das groesste Problem der Platzbedarf der Elektromagnete, die die Ventile aufziehen. Ich habe mir alte Laukhuff-Kataloge angeschaut, da gibt es einige Skizzen zu elektrischen Trakturen und mir ist da auch aufgefallen, dass die erstaunlich platzaufwendig sind.

Ich denke auch darueber nach, ob ich die Magnete innerhalb oder ausserhalb der Lade plazieren soll.

Ich habe jetzt alles zusammengeschaltet und neben den Hall-Sensoren im BLDC-Motor noch einen weiteren einfachen Sensor mit ein paar Lichtschranken zur Ermittlung der Rotationsposition der Motor-/Pumpachse hinzugefuegt.

Die Ergebnisse sind erstmal schlecht. Meine aktuelle Steuerung (PI, testweise auch PID) funktioniert zwar sehr gut, wenn ich Luft aus dem Ausgleichsbalg ablasse, aber schlecht, wenn es darum geht, die schnellen Druckstoesse durch die Pumpe auszugleichen.

Ich denke, ich muss die physikalischen Vorgaenge genauer verstehen. Die Fragestellung sollte ggf. sein: Wenn ich einen Balg mit einer konstanten Kraft belaste und Luft zufuehre, wann aendert sich der Druck? In einer vereinfachten Idealvorstellung aendert er sich ueberhaupt nicht, aber es gibt doch einige Sachen die das bewirken koennen (der Balg ist kein perfekter Kolben, Kompressibilitaet der Luft, Massentraegheit.....), die ich mir genauer anschauen sollte.

Parallel zur theoretischen Betrachtung probiere ich experimentiell weiter rum: Aktuell schaue ich mir mit einem kleinen Balg als "Testpumpe" an, wie der Druckverlauf beim Pumpen genau ausschaut und probiere Ausgleichsmechanismen aus. Mein Aufbau hat sowieso sowohl einen Magneten zum Zusammendruecken des Balgs, als auch einen, der ihn aufziehen kann. Vielleicht kann ich diesen zweiten Magneten nutzen, um die Stoesse auszugleichen. Nehme ich ihn einfach in die PI-Steuerung mit auf, hilft das zumindest etwas. Jetzt werde ich versuchen, das ganze in zwei Phasen zu unterteilen: Den Pumpvorgang, bei dem eine PI-Steuerung nur den Magneten zum Aufziehen kontrolliert und anschliessend die bereits funktionierende Steuerung.

Es funktioniert.

Also ich habe jetzt eine Membranpumpe an einem BLDC-Motor (im Bild: 1).

Deren Ausgang geht in eine Kammer mit zwei Ventilen, die wechselseitig von Elektromagneten geschaltet werden koennen (im Bild: 2). Die Schaltungen sind so mit dem Motor synchronisiert, dass beim Balgaufgang der Ausgang gesperrt ist um beim Zusammendruecken des Balgs der Eingang.

Am Ausgang hab ich mit einem kleinen Balg (im Bild: 3) die Luftbewegung angeschaut (der darf im Betrieb nicht ganz luftdicht angeschlossen werden, weil er sonst sofort voll ist und der Motor mit viel Leistung versucht, den Balg zum Platzen zu bringen).

Im naechsten Schritt werde ich das ganze mit dem schon vorhandenen Bauteil verbinden, das den Druck reguliert (im Bild: 4). Das ist im Prinzip ein Balg, der mit Elektromagneten ausgelenkt werden kann. Eine PI-Steuerung versucht, den Druck im Balg (gemessen mit einem Drucksensor) konstant zu halten und ich hab in einem frueheren Experiment schon gesehen, dass das klappt.

Damit das im Zusammenspiel mit der Pumpe funktioniert, muss die Foerderleistung der Pumpe ueber den Fuellstand des Balgs kontrolliert werden. Dafuer brauche ich einen Sensor fuer die Balgauslenkung. Momentan habe ich nur 2 Lichtschranken (im Bild das Teil rechts neben dem oberen Elektromagneten), die feststellen, ob der Balg ganz oben oder ganz unten ist.

Derzeit entwerfe ich eine Erweiterung, die aehnlich der Abtastung der Kugel in alten Maeusen funktioniert. Also vereinfacht beschrieben: Eine Stange mit Loechern drin, die einen Lichtstrahl bei Bewegung periodisch unterbrechen. Aus dem Signal des Detektors des Lichtstrahls kann die Position abgeleitet werden.

Mal wieder ein Update zu dem Geblaese:

Die Steuerung des BLDC-Motors funktioniert jetzt.

Momentan experimentiere ich mit Membranpumpen. Ich habe eine Membran mit 10cm Durchmesser aus TPU (flexibel) in einer Halterung aus PLA (hart) gedruckt und dicht verschraubt. Die Membran kann sich mit ca. 6mm Hoehendifferenz gut bewegen.

Das funktioniert soweit, allerdings schalten meine Flatter-Rueckschlagventile ohne Feder nicht schnell genug, weil mit einem Pumpvorgang nur sehr wenig Luft transportiert wird.

Deswegen habe ich einen Versuch mit Rueckschlagventilen mit Federn gemacht, der allerdings recht erfolglos war -- vermutlich war die Feder zu kraeftig. Daran koennte ich ggf. weiter optimieren, aber zunaechst versuche ich es mit einem ganz anderen Ansatz:

Ich habe mir mit Elektromagneten schaltbare Ventile gemacht statt der Rueckschlagventile. Das Ziel ist es, diese Ventile abhaengig von der Rotorausrichtung und damit der Membranauslenkung zu schalten. Dank des BLDC-Motors weiss ich sowieso die genaue Position. Das ganz laeuft also so aehnlich wie im Auto, wo die Motorachse gleichzeitig die Ventile schaltet.

Falls das klappt koennte ich auch darueber nachdenken, die Ventile ueber eine Mechanik statt mit Magneten zu schalten.

Hab die Stelle glaub ich wiedergefunden (Bleichen von Tastenbelaegen), bin mir aber nicht sicher, ob nicht an anderer Stelle noch mehr steht, das ist jetzt wirklich sehr wenig.

Das ist uebrigens nicht das bekannte Buch von Bormann (Heimorgelbau), sondern ein noch frueheres Buch:

Es gab/gibt ein paar Firmen, die sowas liefern. Einige wie das bekannte Laukhuff gibts leider nicht mehr. Mir faellt grad nur noch https://organparts.info/de/ und https://www.ottoheuss.de/ ein, wobei ich bislang nur bei ersterem bestellt habe.

Ich kann demnaechst mal in alten Rechnungen suchen -- es gab glaub ich noch 2 andere bei denen ich schon bestellt hab und die noch existieren, eins davon in den USA.

Zu dem Balgleder gebe ich lieber keine Empfehlungen ab, weil die Baelge bei mir immer die Bauteile sind, die am schlechtesten gelingen.

Was allerdings helfen koennte um einen Ueberblick ueber uebliche Materialien und Teile zu kriegen ist der Laukhuff-Katalog. Wie gesagt gibt es das nicht mehr, aber in einem Internet-Archiv findet man noch den Katalog: https://web.archive.org/web/20…ff.de/english/kata_e.html

Der enthaelt auch Skizzen etc. die sehr hilfreich sein koennen.

Zu dem Material fuer die Tasten: Fuer solches Holz findet im Internet (meistens nach ewig langem Suchen) Shops, die sehr dickes Furnier anbieten. Zu den Rinderknochen kann ich nichts sagen, das habe ich noch nie probiert, aber ich kann bei Bedarf eventuell mal einige Seiten aus Bormanns Buch ueber Orgel- und Spieluhrenbau einscannen, da zitiert er irgendwo eine Beschreibung was man dafuer nehmen soll und wie man das aufbereiten soll.

Da ich auf eine Bestellung mit Bauteilen fuer die Steuerung des Motors warten musste, habe ich ein bisschen mit magnetgesteuerten Ventilen und einer MIDI-Ansteuerung rumexperimentiert.

Ich habe jetzt testweise einen Aufbau, bei dem ich mit einer MIDI-Klaviatur, die ueber WLAN mit dem Aufbau verbunden ist, ein Ventil ansteuern kann.

Die Verbindung ist wie folgt:

- MIDI-Klaviatur ueber USB an Android-Handy angeschlossen

- kostenlose MIDI-App auf dem Handy, die das MIDI ueber RTP-MIDI ueber WLAN weiterleitet

- ESP32-Mikrocontroller mit WLAN, der die RTP-MIDI-Signale empfaengt und an einem Pin das Signal fuer einen Ton ausgibt

- MOSFET-Treiber, der einen kleinen Elektromagneten ansteuert

- Der Elektromagnet zieht ein mit einem 3D-Drucker gedrucktes Ventil auf. Das funktioniert noch nicht perfekt und muss noch optimiert werden. Im Prinzip sind es zwei Scheiben aus TPU (flexibler aber sehr stabiler Kunststoff), die mit Gummi beklebt sind, die das Ventil darstellen und eine Membran ebenfalls aus TPU, die sowohl als Rueckstellfeder als auch als luftdichte Isolierung nach aussen dient, damit der Magnet sich nicht in der "Windlade" befinden muss. Ich denke auch ueber fertig gekaufte Magnetventile nach, aber die sind in den richtigen Groessen schwer zu finden.

Bilder folgen noch, hier mal ein Bild vom aktuellen experimentiellen Aufbau mit Versuchen bzgl. Motor, Membranpumpe, Windregulierung und der beschriebenen Ventilsteuerung:

Bislang habe ich zwar nur einen Balg, kann aber schon erkennen, dass die Druckregulierung ueber den PI-Regler sehr gut funktioniert.

Ich habe mit dem 3D-Drucker eine kleine Probepfeife und ein kleines Ventil gedruckt. Wenn ich das Ventil oeffne spricht die Pfeife gut an und man hoert keinerlei Druckabfall (natuerlich nur bis der Balg wieder aufgezogen werden muss, da gibts dann natuerlich eine kurze Unterbrechung des Tons).

Allerdings werde ich den zweiten Balg garnicht erst bauen, weil absehbar ist, dass mit einigermassen kleinen Elektromagneten niemals der Luftdurchsatz erreicht werden kann den ich haben will (aktuell moechte ich am Ende einen Prototypen, der 500cm^3/s bei 50mm WS liefert -- in etwa das was das Bormann-Floetenwerk braucht).

Dafuer braeuchte ich 15 Balgbetaetigungen pro Sekunde. Wenn ich testweise die Luft ungehindert entweichen lasse, schafft der Magnet in etwa 7 Betaetigungen pro Sekunde. Das kann ggf. noch optimiert werden und man koennte ggf. zusaetzlich Doppelbaelge verwenden und so die 500cm^3 erreichen, aber das ganze scheint mir nicht zielfuehrend zu sein.

Stattdessen ist mein Ansatz jetzt folgender: Ich benutze das was ich jetzt habe nur zur Druckregulierung, also als einen Puffer wie ihn schon Jens angeregt hat. Allerdings werde ich statt einer Feder (oder einem Gewicht) wieder den Elektromagneten verwenden. Ich hatte bislang bei absolut jedem meiner Projekte Probleme, den Druck ueber eine Feder konstant zu halten. Mein Versuch hat mir aber jetzt gezeigt, dass das mit dem Magneten erstaunlich gut funktioniert, also verwende ich es weiter.

Als eigentliches Geblaese werde ich jetzt einen buerstenlosen Gleichstrommotor verwenden (gut steuerbar und effektiv), der 4 kleine Baelge antreibt. Ich bin gerade dabei, das zu entwerfen. Die Regelung ist wie folgt geplant:

- Der Pufferbalg mit dem Elektromagneten macht das gleiche wie mein bisheriger Aufbau, nur ohne die Option, den Balg wieder aufzuziehen (PI-Regler mit dem Drucksensor am Eingang und der Magnetleistung am Ausgang).

- der Motor bekommt auch eine (davon komplett unabhaengige) PI- oder PID-Steuerung, die sich aber nicht am Druck, sondern am Fuellstand des Pufferbalgs orientiert.

Folgende Fragen bleiben erstmal noch offen:

- Rueckschlagventile oder elektrisch steuerbare Ventile? Ggf. koennte man die Ventile auch ueber die Motorachse ansteuern.

- Mini-Baelge wie ich sie jetzt schon verwende oder Membran-Baelge?

- ggf. noch ein zustaetzliches Abblasventil, damit der Motor immer mit einer Mindestdrehzahl laufen kann?

Fuer einen Balg ist es schonmal fertig und funktioniert soweit recht gut:

Hier ein Bild des Aufbaus fuer einen Balg (Elektronik noch nicht angeschlossen). Rechts oben sind die verstellbaren Lichtschranken, im Bereich links unten sind die Rueckschlagventile.

Hier mal ein kurzer Zwischenstand: Ich habe einige Versuche durchgefuehrt und Teil-Prototypen gebaut, auch mit Hilfe eines 3D-Druckers.

Momentan bin ich dabei, das ganze zu einem funktionierenden Ganzen zusammenzufuehren.

Hier die grobe angestrebte Funktionsweise fuer den Prototypen, Details folgen ggf. noch:

- Es gibt 2 Baelge, die von je zwei (fertig gekauften) Elektromagneten auf- bzw. zugezogen werden koennen. Die Baelge sind sehr klein (48mm x 48mm bei 14mm Aufgang), damit die Elektromagneten bei erlaubter Dauerleistung sicher den notwendigen Druck aufbauen koennen.

- Es gibt die zwei notwendigen ueblichen Rueckschlagventile pro Balg.

- Am Luftauslass gibt es einen Drucksensor.

- Die Auslenkung der Magnete kann mittels zweier Lichtschranken pro Balg ueberwacht werden, deren Positionen mit Schrauben sehr fein justiert werden koennen. Das werde ich ggf. noch durch Schiebepotentiometer ersetzen, bei dem ich nicht nur zwei fixe Punkte ueberwachen kann.

- Das ganze wird von einem programmierbaren Mikrocontroller ueberwacht und gesteuert. Der grobe Programmablauf wird sein, dass immer ein Balg die primaere Leistung bringt. Kommt dieser Balg dem Ende seiner moeglichen Kontraktion nahe, dann wird versucht mit moeglichst wenig Druckabweichung auf den anderen Balg zu wechseln. Ist das abgeschlossen, wird der erste Balg sehr schnell wieder aufgezogen (aus diesem Grund ist das Einlassventil sehr gross dimensioniert, um wenig Unterdruck zu erzeugen).

Folgende Gedanken kamen mir dabei noch:

- Doppelbaelge (also Luftproduktion bei jeder Bewegungsrichtung) sind sicherlich effizienter, ich wollte es aber fuer den Anfang einfach halten.

- Eventuell koennte es sinnvoll sein, statt Rueckschlagventile mit Magneten schaltbare Ventile zu verwenden.

- Die Baelge koennten eventuell wesentlich zuverlaessigere Membranbaelge werden.

- Statt zweier Elektromagnete pro Balg koennte man ggf. einen benutzen, wenn der bewegliche Teil ein Permanentmagnet ist.

Hier der Aufbau schematisch fuer einen Balg, Photos vom Aufbau folgen spaeter:

Als neues "Projekt" moechte ich etwas mit modernen technischen Moeglichkeiten herumspielen und schauen, ob dabei was brauchbares rauskommt, auch wenn ich eigentlich eher traditionellen Bauweisen zugeneigt bin.

Ich verfolge parallel mehrere Ideen, z.B. habe ich testweise auch schon ein paar Pfeifen mit 3D-Druckern gedruckt, aber momentan moechte ich eine Art "selbstregulierende" Windversorgung ausprobieren:

Ich habe mir einen Drucksensor passend zum Winddruck einer Orgel gekauft und moechte damit und mit einer elektrischen Schaltung und/oder einem Mikrocontroller das Geblaese steuern. Mein aktueller Ansatz ist, dass das Geblaese aus zwei Pumpen (Kolben, Membranpumpen oder Baelgen) besteht, die einzeln ueber Elektromagnete oder Motoren bewegt werden koennen. Meine Hoffnung ist, dadurch sowohl auf einen Ausgleichsbalg als auch ein uebliches elektrisches Geblaese verzichten zu koennen.

Very nice. It's always a joy to see such beautiful instruments.

Das stimmt, meine Frage zielte aber eher darauf ab, ob es Probleme bei den aufgeklebten Vorschlaegen geben koennte, wenn man sie erneut aufkleben moechte.

Ich wuerde dennoch nicht ganz ausschliessen, dass es einen Einfluss auf den Klang geben kann, insbesondere bei der Labiumkante, deren Oberflaeche sich z.B. auf die Vorlaeufertoene und damit vor allem auf die Ansprache auswirken koennte. Vermutlich ist das aber extrem unbedeutend.

Mittlerweile konnte ich etwas Erfahrung mit Oel sammeln und glaube mittlerweile auch, dass das bei Pfeifen problemlos moeglich waere, ich habe meine neuen Pfeifen allerdings trotzdem noch mit Nitrolack lackiert. Einige Gehaeuseteile sind allerdings geoelt und ich bin sehr zufrieden damit, ich denke, in Zukunft werde ich das oefter verwenden.

Hab das Gehaeuse jetzt bemalt (und ein bisschen Spielzeug aussenrumgelegt damit ich nicht versehentlich reingreif bis es trocken ist). Bin nicht ganz zufrieden, ist schlechter gelungen als meine Versuche vorher, aber jetzt ist es wie es ist:

Ich bin jetzt fast fertig damit, das zweite Stueck auf die Walze zu stecken. Mittlerweile schaut sie schon voller aus, auch wenn erst knapp 2 von 6 Stuecken drauf sind:

Es passt zwar nicht ganz hierhin, aber ich habe etwas Oelmalerei anhand von Bob-Ross-Videos geuebt, weil ich den Gehaeusedeckel bemalen moechte: