Funktion des Hammond Tonewheelgenerators

  • Ersteller Johannes@XK-3
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Hallo!
Danke für die Antwort!
Doch wie kommt es zu dem plötzlichen Sinneswandel? Nur durch die Seite?
Ist jetzt sowas mit Permeabilität nicht wichtig?
Viele Grüße
Johannes
 
Hi
Ich glaube so einem Pick up Freak und es deckt sich mit deinen Beobachtungen.
Gitarristen beschaeftigen sich mit dieser Art Wandler sicherlich intensiv.
Und die Wirkung ist direkt an der Spule. Permeambilitaet wuerde den Fluss im Zahnrad erhoehen wobei die Magnetisierung schon von dieser abhaengig ist.
An der Spule wuerde sich beides konstruktiv ueberlagern.
Aber mal sehen was die Physiker noch dazu meinen.
Und bleibt die Frage. Was ist mit den angeblichen Plastik Zahnraedern der Pari Orgeln ?
ciao
 
Hallo Johannes,

natürlich ist es Deine Entscheidung, was Du von den vielen Hinweisen hier verwertest. Mit einigen habe ich, vorsichtig ausgedrückt, „große Schwierigkeiten“. Hierzu zählt u.a. die Facharbeit des Gitarristen (ich habe zwar keine großen Gitarrenkenntnisse, aber die Bewegungsrichtung der Saite ist doch eher ungewöhnlich, und Stahlsaiten, die konstant polarisierbar sind - wo kann man die denn kaufen???).:confused::eek::screwy:

Eigentlich ist die Physik, die für die Funktionsweise des Hammondgenerators entscheidend ist, einfach und (zumindest für Physiker) kein Feld für wilde Spekulationen oder komplizierte Berechnungen. Vielleicht konzentrierst Du Dich daher auf das, was einfach verständlich, trotzdem aber korrekt und auch mit Deinen Mitteln einfach und eindrucksvoll nachweisbar ist?

1. Ein (Permanent-) Magnet verursacht ein räumliches Feld (das mit Deinen Eisenspänen gut nachweisbar ist).
2. Ein metallischer Körper (z.B. Ferromagnet), der in dieses Feld eingebracht wird, kann das Feld (besser: die Feldverteilung) stören oder verändern (auch das kannst Du mit Eisenspänen belegen). Was z.B. ein Ferromagnet ist und wie er sich verhält, ist in Wikipedia gut und korrekt beschrieben. http://de.wikipedia.org/wiki/Ferromagnet.
3. Der Einfluss dieses Fremdkörpers auf die Feldverteilung / Feldgeometrie des Permanentmagneten ist abstandsabhängig (auch das kannst Du mit den Spänen eindrucksvoll zeigen und belegen).
4. Mit dem Tonrad (das eine periodische Abstandsänderung bewirkt) erzeugst Du daher eine periodische (bedingt oder annähernd sinusförmige) Änderung des Magnetfeldes des Permanentmagneten.
5. Magnetfeld (H) und magnetische Flussdichte (B) sind 2 physikalische Größen, die sich eigentlich nur durch Materialkonstanten (die so genannte Permeabilität µ, http://de.wikipedia.org/wiki/Permeabilit%C3%A4t) und damit nur hinsichtlich physikalischer Einheiten voneinander unterscheiden (zu den Größen auch: Magnetismus − Wikipedia), darin Größen und Einheiten). Also keineswegs unabhängige Größen, die den Unterschied Hammond <-> Rhodes erklären könnten. (@Richy: Dieser Zusammenhang zwischen B und H ist übrigens auch unmittelbar aus den Maxwellgleichungen ersichtlich).
6. Die periodische Änderung des Magnetfeldes (Feldverteilung oder Feldgeometrie) bedeutet daher automatisch eine entsprechende Flussänderung in der Abnehmerspule (entsprechend also auch sinusförmig)
7. Die periodische Flussänderung bewirkt aufgrund des Induktionsgesetzes eine induzierte Wechselspannung (ebenfalls sinusförmig, hierzu: Induktion (Elektrotechnik) − Wikipedia). Da aber U ~ dB / dt, ist diese phasenverschoben (maximal oder minimal eben nicht, wenn der Zahn vor dem Magneten ist, sondern an den „Flanken“) . Mathematisch ist die 1. Ableitung der Sinus-Fuktion eine Cosinus-Funktion, also eine phasenverschobene Sinusfunktion.

Bis hier ist alles elementare Lehrbuchphysik, nicht nur für die Tonerzeugung einer Hammond gültig. Und die zahlreichen Physiker, die das lehren, lernen oder täglich anwenden, können (sollten) eigentlich nicht irren. Wenn Du aber eine exakte Beschreibung der Vorgänge im Tonrad versuchst, bekommst Du ein Problem, das kaum ein Physiker lösen kann. Hier hast Du nämlich eine Ummagnetisierung von so genannten Domänenstrukturen, praktisch auf atomarer Skala, zudem noch dynamisch. Und das genau beschreiben? Und wozu? Das Tonrad bewirkt eine Flussänderung in dem Tonabnehmer (und nur darauf reagiert der Tonabnehmer!) und erzeugt damit die Tonspannung im Generator. Was in dem Tonrad passiert, ist eigentlich (zumindest für das Verständnis der Tonerzeugung) vollkommen unwichtig.

P.S.: Eine (messbare) Aufmagnetisierung der Tonräder (nicht einzelner Zähne!) gibt es auch, aber das ist dann ein Defekt (http://www.dairiki.org/HammondWiki/ToneWheel)
·Tonewheels can become slightly magnetized. This rare event can happen in organs which have not been operated for a long period of time. If the tonewheel is kept in one position too long, the magnetized pickup slowly magnetizes it. This results in a subtone which is twice the rotating speed of the tonewheel (because every magnet has a north and south pole). Over time, the tonewheel will gradually lose this magentic orientation if operated regularly. However, if this subtone is too objectionable to wait, the tonewheel needs to be demagnetized. This is a job for a skilled Hammond tech since the risk is very high that you could also accidently demagetize the pickup.
 
Hi Jokey
Verwechselst du vielleicht Permanentmagnet mit temporaerer Magnetisierung ?
Ich wuesste nicht was auf der Facharbeitseite zweifelhaft sein sollte.
Stahl ist ferromagnetisch, wird von einem Magneten angezogen. Dabei wird es selber temporaer im Feld magnetisch. Wie sollte es sonst angezogen werden ?
Das stellt der Autor durch seine N/Suedpolfaerbung dar. Keine Permanentmagnetgitarrensaite. Und ich finde es praktisch, da man damit die Feldverdraengung erklaeren kann. Und genau diese hat doch Johannes auch festgestellt.
Wie waere es deiner Meinung nach ?
Wird das H Feld am Zahnrad verstaerkt oder verdraengt ?
Wobei davon nur die Wirkung in der Spule interessant ist. Und die siehrt man auf dem Bild doch recht schoen.
>
Ein metallischer Körper (z.B. Ferromagnet), der in dieses Feld eingebracht wird, kann das Feld (besser: die Feldverteilung) stören oder verändern
>
Na das Feld wird irgendwie veraendert halt. Kann sein dass der Lehrer damit zufrieden ist. Ich waere es nicht. Will das ja selber genau wissen, sonst wuerde ich hier nicht so viel schreiben.
Und ansonsten sind wir uns doch einig.
Auch ueber U~-dB/dt
Wobei ich mir diese Integration nochmal ueberlegt habe.Das ist ein bestimmtes Integral. Man koennte also durchaus schreiben:
U=-n*C*dB(t)/dt
C als eine korriegierte Flaeche. So erfasst man auch die Randverzerrungen bei einem Kondensator. Die komplizierte Geometrie geht in die Abstandsabhaengigkeit ein. Der Wandler wird also nicht ganz linear sein.
Ich denke Hammond hat da sicherlich viel experimentiert.

Es ware interessant wenn Johannes ein Feldlinienbild hier mal reinstellen wuerde. Mit und ohne Zahnrad, oder verschiedenen Positionen.

>
Hier hast Du nämlich eine Ummagnetisierung von so genannten Domänenstrukturen, praktisch auf atomarer Skala, zudem noch dynamisch. Und das genau beschreiben? Und wozu?
>
Meinst du damit nicht einfach temporaere Magnetisierung ?
Wozu ? Weil das nach dem Feldlinienbild auf der Gitarrenseite eben genau der Effekt ist, der das H Feld verzerrt. Eine quantitative Beschreibung waere natuerlich kein Schulsstoff mehr.
ciao
 
Hallo!
Dann will ich mich auch noch mal zu Wort melden...
Also die von dir genannten Einwände widersprechen meiner Theorie nicht!
-Flussdichtenänderung ändert sich
-Feld verschiebt sich
-....blabla
Habe ja nichts gegenteiliges gesagt
Die Gitarrenpickup Seite ist nicht ganz richtig.
Die Saite verdrängt die Feldlinien nicht, sondern "saugt" sie auf und verschiebt damit das Feld.
Und das mit den Domänenstrukturen (ist von Wikipedia oder :)) ist dasselbe wie Elementarmagnete. Nur das letzteres ein vereinfachtes Bild ist!
Egal...Ich schreib jetzt meine Theorie mit den paar Verbesserungen auf...Die Bilder stelle ich dann auch vll. mal ein

Noch ne Frage: wenn die Magn Feldänderung prop zur Abstanstand ist (ist sie das??),
Dann wäre die Formel für U(ind) doch irgendwas kompliziertes konstantes * dB/dt.
Wenn man dann die Ableitung macht vom Abstand zu den Zähnen, hätte man ja den Spannungsverlauf.(also jetzt immer nur sao grob...).
-Nun ist der Rand eines Tonrades wie an eine Aneinanderreihung von Halbkreisen.also sähe so auch eine Abstands-Zeit Funktion aus. wenn man dann das Ableitet erhält man eine Sägezahnkurve und keinen Sinus?! Wie kommt man da auf den Sinus..
Ich werde das auf jeden Fall auspobieren, wenn die bestellten original Räder bekomme.
Bis dann,
Johannes
 
Hi
Vorschlag:
Wahrscheinlich ist die Flussdichte nicht proportional zum Abstand d sondern eine nichtlineare Funktion f[d(t)] davon. Damit ein sinusfoermiges Ausgangssignal entsteht muss die Zahnradform dann abgewickelt f*[d0*sin(w+t)] entsprechen. Wobei f*[] die Umkehrfunktion zu f[] ist.
f[f*[d0*[sin(w+t)]]=d0*[sin(w+t)]

Daran hat Hammond wohl laengere Zeit herumgefeilt.
Schreibe in der Arbeit nicht: Das Feld wird verschluckt.Das ist kein offizieller Ausdruck.
ciao
 
Hallo!
Ich verstehe deinen Vorschlag zwar nicht, aber ich habe mittlerweile auch rausgefunden, dass das so, wie ich mir das gedacht habe mit Abstand prop zur Flussdichtenänderung nicht geht. Wenn du Zeit und Lust hast, kannst du das ja mal aufschreiben (evtl Derive) und abfotografieren und mir dann zukommen lassen. Und ich werde auch bestimmt nicht "verschluckt" schreiben....war nur ein passendes Bild dafür. :D
Habe jetzt schön öfters gelesen, dass Hammond da einfach solange an den Zahnrädern "rumgefeilt" hat, bis das erzeugte Signal siunsförmig war ;)
Das ist mal ein Erfinder.
 
richy schrieb:
Und bleibt die Frage. Was ist mit den angeblichen Plastik Zahnraedern der Pari Orgeln ?
ciao
Zum Vergrößern anklicken....

Soweit ich weiss liegt das "Kunststoffzahnradproblem" bei Pari Orgeln darin, dass die *Getriebezahnräder* im Generator aus Kunststoff sind und daher mit der Zeit verschleissen...
Auf Bildern, die ich von Pari Orgeln gesehen habe, sahen die Tonräder für mich jedenfalls auch metallisch aus.

Man sollte vielleicht deutlicher zwischen Zahn- und Tonrädern unterscheiden.

Schönen Gruß Martin
 
Hi
Je naeher das Zahnrad an die Spule reicht desto dichter wird laut Gitarrenseite, deiner Beobachtung an der Spule das H Feld,damit B.

Anmerkung (Hat noch nichts mit nichtlinear zu tun):
(d0 sei der "Maximalhub" der Zahnraeder)
Fuer eine mathematische Beschreibung muss ich natuerlich einen Bezugspunkt waehlen von dem aus ich d(t) messe. Man kann den so waehlen dass linear gelten wuerde:
B=B0+c*d(t)
Hier wirst du auch noch bischen nachdenken muessen wie du die unterschiedlichen Vorzeichen vom sin(w*t) beruecksichtigst.
Z.B. d(t)=(1+sin/w(t))/2*d0

Zum Nichtlinearen
Real wird es aber anders sein.
Nehmen wir (nur als Beispiel !!!) an es gaelte der Zusammenhang:
B=B0+c*d(t)^2

Das Zahnrad sei sinusfoermig geformt, so dass gilt
d(t)=do*(1+sin(w*t))

Jetzt waere der Wandler nichtlinear.
B=B0+c*[do*(1+sin(w*t)) ]^2

Die induzierte Spannung kein Sinus: (binomische Formel)
(1+sin(w*t))^2 = 1+2*sin(w*t)+(sin(w*t))^2
Wenn du du(t)/dt bildest
d (1+sin(w*t))^2 / dt = 2*w*cos(w*t)+ 2*w*sin(w*t)*cos(w*t)

Dieser Quadratische Term fuehrt zu einer Verzerrung.
.... + 2*w*sin(w*t)*cos(w*t)
Kein reiner Sinussound mehr !

Das sieht jetzt alles formal kompliziert aus. Aber die Loesung diese Verzerrung zu vermeiden ist vom Gedankengang recht einfach.

Das moechte ich erreichen:
B=B0+c*d(t)
Angenommen es steht hier aber
B=B0+c*d(t)^2

Dann darf ich das Zahnrad nicht mehr sinusfoermig gestalten
1+sin(w*t)
sondern so, dass das diese quadratur rausfaellt.
Also gerade deren Umkehrfunktion.
Wurzel(1+sin(w*t))

Das Prinzip verstanden ?
Die Nichtlinearitaet des Wandlers versucht Hammond durch die Zahnradform auszugegelichen. (Wenn dem allem so ist)
Die Umkehrfunktion:
Wurzel((ebbes)Quadrat)=ebbes
log(exp(ebbes))=ebbe

Das Zahnrad muss so gestaltet werden, dass am Ende sich ergibt:
B(t)=B0+c*(1+sin(w*t))



Wir kennen die Uebertragungsfunktion des Wandlers aber gar nicht genau.
Ich denke daran hat Hammond also lange rumgefeilt.
Das waere meine Vermutung
ciao
 
Hi martin
> Man sollte vielleicht deutlicher zwischen Zahn- und Tonrädern unterscheiden.
Da meine ich auch !!!
Da ist auch oft zu lesen die Hammond Tonewheels bestehen aus Bakelit. Ich dachte immer hae ??? Nicht aus Metall ?

Und was meinst du.
Wie sind die Zahnraeder geformt ?
Und haengt dies mit dem ausgleich der Nichtlinearitaet des Wandlerprinzips zusammen ?
ciao
 
@Johannes
ES KOMMT NOCH SCHLIMMER !
Vergiss mal meine Linearitaetsueberlegung vorerst.
Auch ohne diese darf der Zahnradumfang keine Sinusfunktion darstellen.
Nimm eine Sinusfunktion und biege deren x Achse zu einem Kreis.
Erzeugt das so entstandene Zahnrad das gewuschte d(t)=d0*sin(w*t) ?
Im allgemeinen Nein !
Betrachte ein Maxima der Sinusfunktion in Abstand r_max zum Zahnradmittelpunkt. Wie gross ist da die Umfangsgeschwindigkeit ?
Physik Leistungskurs :)
Betrachte ein Maxima der Sinusfunktion in Abstand r_min zum Zahnradmittelpunkt. Wie gross ist da die Umfangsgeschwindigkeit ?

Beide sind also verschieden !
Das Minima wird lansamer durchlaufen. Es muesste also spitzer/steiler sein als das Maximum.Die abgweickelte Funktion alles andere als ein Sinus.
Aber das kann man doch recht einfach berechnen.
Sollte auf jeden Fall in deine Arbeit mit rein.
ciao
 
@Boehmorgler

> aber eine Gitarrensaite schwingt doch eher hin und her (horizontal)
STIMMT NATUERLICH !
Wobei es auch sein koennte, dass sie polar zirkuliert. Eine Schwingungsrichtung ware dann schon vertikal.
Oh je es wird ja immer besser :)
Und wenn sie nur horizontal schwingt ?
Vertikal: Das entsprich wohl eher slappen.
Ich kauf mir morgen mal Eisenfeilspaene :)

ciao
zum Link:
>
Also, deine Unbekannte bei diesem Problem ist B, also das Magnetfeld (oder Phi, die Flußdichte) an der Stelle
>
5 Semester Physik und gleich 2 Fehler in einem kurzen Satz :)
Ansonsten bestaetigt der Thread:
Das Material, die Saite,Zahnrad muss FERROMAGENISCH sein.
 
Betrifft: Sinuskurve

Dieses "Problem" gibt's immer bei der Berechnung von Kurvenscheiben (z.B. für Stanz-Biegeautomaten). Für einen gleichmäßigen Lauf muß der Hub auf eine Scheibe übertragen werden und dazu muß man die Siuniden berechnen (sonst rappelt und ruckelt es). Ich habe mal irgendwann ein Programm dafür geschrieben, um solche Scheiben zu berechenen. Quellcode finde ich jetzt nicht. Würde auch kaum jemandem nützen, da das noch in TurboPascal geschrieben war und am Ende eine .dxf-Autocad-Datei rauskam. :redface:
 
richy schrieb:
Und was meinst du.
Wie sind die Zahnraeder geformt ?
Und haengt dies mit dem ausgleich der Nichtlinearitaet des Wandlerprinzips zusammen ?
ciao
Zum Vergrößern anklicken....

Ganz ehrlich: Keine Ahnung... Mir reicht, dass es funktioniert ;-)

Schönen Gruß Martin
 
@Boehmorgler
Sinunid ist aber schon prima Stichwort :)

@Martin
Und wie sehen diesen Teile denn nun aus ?
Hast du nen Link zu nem Tonewheel in xxl Format ?
 
Ich VERMUTE, daß das Teil aussieht, wie eine Kurvenscheibe oder Nockenscheibe; nur halt mit vielen "Nocken" oder meinetwegen auch "Zähnen" genannt.

Kurvenscheibe - Wikipedia
 
@richy:

Leider nicht - bei der google Bildersuche war ein link, der aber nicht geht. Hänge den thumbnail mal an.

Das andere Bild ist von der Website von Prof. Spitzer (www.hammondstore.de).
 

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