Ondřej Kabrna Klavírista EN CZ

Dereux organ

18. Srpen 2021

 

Tak tohle je jen pro fajnšmekry z oblasti starých analogových elektronických nástrojů :-)

Vlastním francouzské varhany Dereux s elektrostatickým generátorem. Všichni znají princip vzniku zvuku u nástrojů s generátorem elektromagnetickým (Hammond ad.), ale dnes už málokdo ví, že v padesátých až sedmdesátých letech vzniklo také několik typů nástrojů s elektrostatickým generátorem. Ve varhanách jsou to především nástroje Dereux a Compton.

Elektrostatický generátor je komplex dvanácti otočných postříbřených disků (dvanáct, protože každý tvoří jeden půltón z oktávy), které se otáčejí mezi statory, na kterých jsou vylisované stopy, které jsou přenesením časových průběhů zvuku reálných varhaních píšťal. Jednotlivé disky a statory dohromady tvoří komplexy proměnných kondenzátorů, proto tedy elektrostatický generátor. Jsou to tedy vlastně jakési analogové samply reálných francouzských píšťal. Zvuk nástroje je proto neuvěřitelně autentický. Takto vypadají disky a odkrytovaný generátor (spodní fotka úplně v pravo je jedna z chyb: zemní kartáček nepřiléhá správně na rotor disku):

Původní stav generátoru:

(2) Dereux generator.mp4 - YouTube

Nástroj jsem koupil v dezolátním stavu a bohužel bez originálních beden, co se k tou dělaly. Nehrálo to prakticky vůbec, ale opravil jsem co šlo, a bedny jsem vyrobil podle toho mála, co jsem o originálu našel. Naštěstí se mi podařilo alespoň koupit dost důležitou součást dereux z pozdějších let: difusor pro vysoké frekvence, tedy otočný zvukovod nad reproduktorem (evidentně okopírovaný ze systému leslie, ovšem zde pouze pro vysoké frekvence). Posléze jsem začal nástroj opravovat více a protože samotný zvuk je podle mě nádherný, daleko hezčí, než z digitálních samplerů, pustil jsem se do dost náročné přestavby, o tom více dále. Pro zájemce zde přikládám jinak nedostupnou dokumentaci:

Takto nástroj vypadá teď (toto video jsem dělal pro jednu mezinárodní skupinu, omlouvám se za svojí angličtinu :-)

(2) Dereux rebuilt, front, 10.6.2021. How it is playing, etc... :-) - YouTube

Originál je vlastně jakoby jednoduchý: elektrostatický generátor, předzesilovač, výkonový zesilovač (jedno šasí), a výstup na externí reproduktory (dva seriově řazené, impedance 30Ohm). Ale aby to celé fungovalo, musí se nějak spínat rejstříky. Sám vynálezce neměl v té době jinou možnost, než mechanické spínání - je potřeba na jeden rejstřík spojit 60 spínacích bodů! (počet kláves v manuálu). To krát 23 rejstříků... (pedálové jsou řešeny jinak). Rejstříky se tedy na originálu přepínají mechanicky a je to nešikovné a hlučné. Začel jsem vymýšlet, jak to udělat magnetama a mít možnost celek ovládal elektronicky. Začal jsem to kreslit a postupně se mi rodila na papíru celá předělávka. Fotka v levo je originál, další foto víceméně současný stav. Blokové schéma je celek, tedy elektronické přepínání, předvolby atd., viz dále. Schema vpravo je analogová dodělávka, tedy poloparametrická equalizér, výstup na hall (vestavěl jsem Alesis nanoverb), ext vstup a výstup ven, zesilovač na sluchátka. Celé to jede zpět do původního šasí, takže elektronkový zesilovač (2x EL34, ale na 860V, dává přes 100W!).

A tady video "vzadu"

(2) Dereux Organ, rebuilt, back and inside. - YouTube

Tohle je "jádro" celé přestavby: na této desce se přepínají předvolby, sem jdou výstupy s desek tact (viz dále), od tud se ovládají relé pro přepínání pedálových rejstříků a elekromagnety, jež nahradily původní přepínání rejstříků bowdeny. Protože neumím s mikroprocesory, dělám to pomocí CMOS obvodů, na každý manuál (2+pedál) jsou tři čtyřbitové registry atd... Pokud chci použít crescendo válec (po kterém jsem vždy toužil), registry mají stav vysoké impedance a crecendo všechno přepíná "natvrdo". Aby to po zapnutí nástroje nedělalo psí kusy, cca 500msec po zapnutí jsou všechny registry vynulovány pulsem, viz to schema s dvěma 555. Z přepínače crescenda se budí indikátor polohy crescena - zvolil jsem digitron, protože je má prostě rád, to je ta pravá fotka :-))

Přepínání rejstříků obou manuálů i pedálu se děje takto: na liště mezi klávesami (viz dále) je možnos předvoleb 1-9 a dále tlačítko A. B a SET. A a B jsou kombinace nastavitelné spínači (tedy jakoby paměť). SET znamená přímý přístup tlačítky. Kombinace jsou dané pevně (řešeni diodami na té desce Mother Board, čili jdou časem změnit). Původní panel jsem celý zrušil, ta fotka vlevo už je to hotové, před zakrytováním, výstupy jdou do té mother board desky. Popisy rejstříků jsou na krásný materiál, která mi profi potiskli na návrh dodaný v pdf - jak vidíte, nástroj má v tuto chvíli 35 rejstříků, neb původních bylo 31, ale čtyři další jsem dodělal do pedálu, viz dále...

A video z výroby:

Rejstříky panel na fb - YouTube

Přepínání rejstříků v pedálu je jen sepnutím napětí (základního vysokého, tedy 860-900V), mechanické spínání bylo nutno i zde nahradit, aby šlo vše elektronicky ovládat. Panel vlevo je tedy nahrazen deskou s relátky na vysoké napětí (jsou drahá a špatně k sehnání, musí být na 1kV). To je tato bílá deska. Zde se i spínají spojky a speciální pistony - Fourniture, Anches aj., podle vzoru francouzských varhan, které miluju a ostatně to celé francouzské varhany jsou (proto také popisy rejstříků jsem zvolil francouzské, můj nástroj měl původně německé, neb byl určen pro německý trh).

Největší nervy a taky práce byla s nahražením spínání bowdeny: originál funguje tak, že stlačením sklopky vpředu na panelu se o cca 5mm stáhne struna v bowdenu, který vede do spínacího matrixu a sepne tak 60 spínacích bodů, neb tolik kláves má dereux v obou manuálech (rozsah C-h3). Uvolnění rejstříku se děje taktéž jednoduše mechanicky. Sepnutí i rozepnutí ale dělá dost rány a nelze samozřejmě dělat žádné předvolby apod. Bylo nutno toto nahradit: čili bowdeny ovládat magnety (nejsou levné, ale motory by vyšly mnohem dráž, byť by to bylo elegantnější). Měřením jsem zjistil, že ta mechanická síla je nutná poměrně velká, protože překonává sílu vratné pružinky dole. A ta tam být musí. Nakonec, po mnoha pokusech to celé obstarávají poměrně veliké elektromagnety určené na krátkodobý provoz na 24V. Kdyby tam těch 24V bylo trvale, shořely by. Nakonec je to tak, že při sepnutí jde do nich asi 30 V, aby se to seplo spolehlivě. Ale toto napětí je tam jen necelou sekundu a jde dolů na cca 14V. Takto se pak magnety moc nehřejí a celkový odběr není tak hrozný. Šlo i o to, že přeci jen sepnutí elektromagnetu je rána a chtěl jsem mít magnety "zavřené" v nějaké izolovené sekci, kde se ale budou o to víc hřát (je jich 23, jsou obestavěné extrudovaným polystyrenem, nejsou teď vidět a prakticky ani slyšet). Takto je odběr asi 6W na jeden, celek se moc nehřeje. Každý elektromagnet je tedy buzen svým "driverem" (fotka dole třetí), podle schematu a aby neseply úplně ve stejný okamžik, má každý trochu jinou časovou konstantu, po které teprve sepne to vyšší napětí. Celé to napájí zdroj dole vpravo, tedy pořádné trafo a schottkyho diody pro malé ztráty...

A jedno videjko při přestavbě...

(2) generátor po opravě 10 2 2021 - YouTube

Do svých hammond H100 jsem vestavěl solo pedal unit, po vzoru Hammond RT3 a hraje to moc hezky. Chtěl jsem mít 32 stopé rejstříky i zde a tak jsem je dodělal. Musel jsem ale nějak "vyrobit" chybějící frekvence (v hammondech jsem jen udělal oktávové dělení). Použil jsem princip z elektronických varhan sedmdesátých let - matečný vf oscilátor (cca 2MHz) a dělení na půltóny a pak oktávové děličky. Šlo ale ještě o preferencei spodní klávesy, celé je to spínáno na úrovni CMOS, jenže pře děliče a ochrany (spínací napětí je 350-900V, vzaté z pedálů). No a za tím tedy filtry: získávám tak tedy rejstříky 32´ (Bourdon a bombarde), a když už jsem to dělal a věděl jsem, že budu mít všechny frekvence, dodělal jsem do pedálu ještě kvintu a "vejšky", tedy 2´a 1´. Vše se tedy filtruje a reguluje... Nebyla to jednoduchá deska, ta preference nejnižší kláves mi dala při návrhu dost zabrat, přiznávám. Taky výroba nebyla jednoduchá, neb kreslím a vyrábím desky ručně, ale nakonec se zadařilo. 

No a nezbytné "doplňky". Crescendový válec, žaluzie (na druhý manuál, originál má celkový expression pedál, čili špatně). Válec a žaluziový pedál jsem prostě svařil, válec přepíná velký otočný přepínač (zvolil jsem deset poloh, kde 1-9 spíná dříve uvedené předvolby, jsou tedy jakoby od ppp do fff), desátá poloha spíná ještě i spojky. Pistony pro předvolby spínají ony dříve uvedené registry, funkce ostatních je jasná. Jsou to levné čínské spínače, neb na originál celokovové varhanní pistony prostě nemám...  :-))

Originál je skutečně jakoby jednoduchý, v obvodu vysokého napětí jsou vřazeny ochrané odpory, čili spínané vysoké napětí, které je všude pod klávesama jde pře tyto odpory. Měřením jsem ale zjistil, že při při hraných "velkých" akordech to napětí dost poklesává, až cca na 450V. To je dáno ochrannou funkcí těch odporů, jenže to způsobuje kompresi celého signálu. No a tak jsem vyvinul vysokonapěťovou regulaci, které je zároveň i ochraná - každý manuál má svoje ovládání (druhý manuál přes žaluziii, nejpreve jsem tak ovládal původní elektronku 6J5 ve schematu saší), první manuál má jen stupňový útlum, pedál částečný útlum. Ochrana funguje tak, že při dosahování určitého proudu se začne přivírat ten výstupní tranzistor v každém obvodu. Cca do 10mA se neděje nic (původní ochranné odpory jsem zrušil). Signál se tak nijak nekomprimuje. Při větším proudu (při poruše) zareaguje ochrana a začne poblikávat příslušná červená dioda. Velké zelené diody jen značí procházející proud. Napětí i proudy zároveň vidím na měřácích. 

No a nakonec: přeci jen i MIDI. Zatím jen pedál a horní manuál. MIDI umí krásně pan Roman Sowa v Polsku, pro můj účel se nejlépe hodil modul MBBS, který je určen přímo pro staré varhany, kde je prostě co klávesa, to spínač (není diodová matice). Jenže šlo o to spínat zemí. Musel jsem tedy udělat převod ze zdejšího spínání (signál = logická 1 = cca 860V) na CMOS 5V v inverzi. Ale na druhý pokus se zadařilo a funguje to. Z pedálu to funguje obdobně, do hlavní desky MBBS jde signál jen z malinkého tišťáčku BBS, do kterého jdou kontakty z pedálu. MIDI výstup z nástroje je vzadu, stejně jako LINE IN do nástroje. Čili z MIDI signálu jde udělat nějaký externí zvuk (zkoušel jsem smyčce a pady, prostě co se hezky pojí s varhanama) a pak jej poslat zpět do varhan...

Diskuze

Video

Všechna videa