Dvoumanuálové varhany Zd. Hoška

Dvoumanuálové elektronické varhany s pedálem a el. bubeníkem

Další z neuvěřitelných prací neúnavného Zdeňka Hoška. Na tomto místě musím vzdát poctu tvůrčímu entuziasmu a naprosté preciznosti zpracování. Dále již tvůrce nástroje:

Na první pohled vypadají tyto varhany jako tovární výrobek, je tomu ale jen částečně. Tento nástroj byl zhotoven amatérsky jako kopie kdysi vyráběných varhan Vega z továrny Delicia Hořovice.

Stavba byla možná zejména díky tomu že se podařilo získat několik rozhodujících dílů jako klávesnice, přední panel, a sklopné přepínače. Druhým momentem pak byla skutečnost že k dispozici byl na delší dobu tovární nástroj a bylo možné provézt detailní zakreslení jednotlivých částí a zkopírovat jednotlivé desky. Jak taková práce vypadala si dnes lze asi těžko představit, práce na nástroji trvaly téměř tři roky a představovaly desítky hodin práce. Rovněž částky investované do konstrukce nebyly v té době zanedbatelné, byly však výrazně nižší než cena finálního nástroje zejména i díky využití druhojakostních součástek, které kupodivu fungují dodnes. Cena továrního nástroje se v té době pohybovala kolem 50.000,- Kč, a proto nástroj kupovaly spíše jen organizace, byly vidět v různých obřadních síních apod. Pamatuji ojedinělé kusy vystavené v prodejnách hudebních nástrojů, na které byl ale problém si jen zkusit zahrát, neboť byly s ohledem na cenu přísně střežené.

Varhany Vega a jejich vlastnosti jsou popsány v jiném článku, proto tento bude spíše zaměřen na technické vlastnosti nástroje a postřehy nyní možná z hlediska konstrukce nezajímavé, neboť nikdo zřejmě dnes podobné varhany stavět nebude, ale ten kdo problematiku zná si snad připomene zlatou éru těchto nástrojů a jejich konstrukční vlastnosti. Současně budou naznačeny inovační kroky, které by dnes byly možné s moderními součástkami.

Technický popis elektronického vybavení varhan:

Tento nástroj byl na svoji dobu velmi dobře konstrukčně vybaven a konstrukce je po elektronické stránce dobře propracovaná. Generátor nejvyšší oktávy je tvořen jednotkou centrálního ladění. Přeladitelný oscilátor kmitá na kmitočtu 2,7 MHz. Jednotka je soustředěná na dvou deskách a je osazená IO typu MH7474, MH7493 a dalšími z Tesly. Dělící poměry byly navrženy tak aby bylo splněno odladění mezi tóny do několika centů, což je sluchem nepostřehnutelné. Bylo by zřejmě možné zvolit i jiné a to přesnější dělící poměry, ale efektivita byla zřejmě na prvním místě. Tímto řešením lze jednoduchým způsobem přelaďovat nástroj ve velkém rozsahu a vytvářet efekty např. typu havaj. Bylo by možné vytvářet i působivá glissanda což by umožnilo osazení modulačního kolečka. Zahraniční nástroje z té doby byly vybaveny např. obvody typu SAH190 nebo SAH220 či jinými, které obsahovaly v obvodu kompletní generátor nejvyšší oktávy. Úspora ve snížení počtu součástek a dalších dílů je pak jistě významná. Dnes jsou dostupné podobné obvody používané např. v nástrojích ARP Omni, jsou však relativně drahé neboť se již nevyrábí. Výstupem z děličů je obdélníkový signál postupující dále na děliče kmitočtů osazené obvody MH7474 v počtu 3 ks na desku. Děliče generují kmitočty pro první i druhý manuál a jsou rozmístěny společně se spínači na třinácti deskách. Zahraniční nástroje využívaly v té době populární obvody SAJ110, což byly sedmistupňové děliče v jednom pouzdře. Dnes by bylo možné tyto děliče osadit nízkopříkonovými 7474LS nebo obvody sdružující více děličů v pouzdře popř. děliči z řady CMOS. Výstupem děličů je opět obdélníkový signál, který je zaváděn do elektronických spínačů tvořených křemíkovými diodami KA262. Autor si pamatuje na cenu této diody, která byla 2,-Kč za kus. Diody KA261 nebylo možné použít neboť tzv. proznívaly. Používaly se též druhojakostní diody tak jako i u IO, kde vzhledová vada nebyla na závadu. Tím že k dalšímu zpracování postupuje jen obdélníkový signál, je spektrum signálu chudší na vyšší harmonické kmitočty. Některé jiné nástroje jsou proto vybaveny za děliči tvarovači signálu obdélník-pila a lze tak získat více možností v barvě zvuku, což bylo ověřeno v konstrukci jiného nástroje. Jak by na pilový tvar reagoval tento spínací systém však ověřováno nebylo.

Spínací systém lze řešit i jinak, dnes by bylo možné použít i speciální IO obsahující několik spínacích

tranzistorů, ovšem opět velmi drahých nebo jen samotné spínací tranzistory. Spínací systém zaručuje díky nulovým napěťovým poměrům na sběrnicích to, že se při spínaní neprojevují rušivé zvuky tzv. "kliksy" a náběh a doběh tónu je velmi příjemný.. Systém umožňuje nastavení náběhu a doběhu tónu (dozvuku) při puštění klávesy. Dozvuk je plynule nastavitelný. Spínací systém by bylo možné doplnit jednoduchým obvodem pod každou klávesnicí a umožnit tak tvorbu perkusních zvuků,

event. náběhů a doběhů tónu nezávisle pro každou klávesu. Bylo by tak možné imitovat zvuky klavíru, cembala, syntetizéru apod. Výstupy sběrnic postupují dále na jednotlivé filtry. Nástroj obsahuje

dva oddělené systémy filtrace. Jednak jsou zde využívány tzv. flétnové-sinusové filtry, které ve výsledném zvuku mohou připomínat Hammondovy varhany. Filtry tvoří poměrně přesně laděné aktivní dolní propusti a působí v celém rozsahu, kdy v rámci jednotlivých sběrnic se filtrují jejich části. Systém je dobře popsán v knize "Elektronické hudební nástroje a jejich obvody" a nebudu ho dále rozebírat neboť je poměrně rozsáhlý. Druhý systém využívá kombinaci poměrného zastoupení signálů ze sběrnic. Filtry imitující jednotlivé nástroje jsou tvořeny dolními propustmi naladěným zhruba do rozsahu těchto nástrojů jako string, violin, mandolina, kinura, cello, trombon, klarinet, oktáva, fagot, diapazon, pleno. Dalším "rejstříkem" je ručně přeladitelný filtr wau-wau, který lze rovněž jednorázově přeladit od stlačené klávesy. Blokovým efektem je perkuse, která je v cestě výstupního signálu a působí vždy opakovaně při stisku jakékoli klávesy. Dnes by bylo zajímavé osadit do nástroje Moogův filtr 24 dB tak jak je využit např. u varhan Hohner a zapsat do paměti různé zvuky a jejich obálky. Dalším efektem použitým v nástroji je 6-ti článkový phaser ovládaný od vibráta nástroje nebo

opět jednorázově spouštěný klávesou jako tzv. synchrophasing. Jednotlivé články jsou tvořeny fotoodpory a tranzistory ovládanými žárovkou. Dnes by se tento obvod řešil např. pomocí FET tranzistorů. Dále nástroj obsahuje dobře provedený obvod vibráta zaváděný do centrálního oscilátoru, s volbou rychlosti a hloubky modulace a dále tzv. delay vibráto, kdy se modulace vibráta plynule zvyšuje. Vibrátem je rovněž modulován efekt phaser. Na výstupu varhan jsou dále jednoduché zesilovače osazené tranzistory. Výměnou několika tranzistorů za nízkošumové se podařilo výrazně snížit šum nástroje. Spínací systém nástroje je tvořen plastovými táhly upevněnými pod klávesami a spínacími dráty pr. 0,4 mm. Zde je vhodné použít pružný drát ze slitiny stříbra, osvědčily se ale i klasické kytarové struny, které i během 30 let nevykazují žádné problémy při spínání. Podélně dělené sběrnice jsou tvořeny stříbrným drátem pr. 2 mm (na pájení). Koroze stříbra je sice patrná (černání), ale problémy se spínáním nejsou. Klávesnice se podařilo získat jako originální, spínací systém je sice odlišný od originálního, ale zajišťuje dobrý kontakt hráče s klávesnicí. Rovněž není tak tvrdý jak tomu je u originální klávesnice, kde jsou ještě další pružiny pod klávesnicí mající zřejmě imitovat tvrdost pianové klávesnice. Zhotovení kontaktního systému nebylo rovněž jednoduché, neboť klávesy musí spínat v určitý okamžik. Je škoda že výrobce nevybavil nástroj dozvukovou jednotkou. Mohlo to být zařízení na bázi pružin jako např. Accutronics tak jak tomu bylo v podobných výrobcích firmy Vermona z té doby. Autor konstrukce dokonce tuto jednotku obstaral, ale nakonec byla využívána jen jako externí zařízení. Bylo možné též nástroj vybavit efektovou jednotkou chorus. V té době byly dostupné obvody typu TDA1022 tj. zpožďovací linky použité např. v nástroji Vermona piano-string (trojfázový chorus). Zřejmě ale na tato vylepšení nebyly finanční prostředky a cena nástroje by asi výrazně stoupla. Možná měl výrobce připraveny inovace, ale to se již dnes nedovíme. Autor konstrukce chtěl varhany vybavit alespoň dozvukem na bázi obvodu PT2399 ( zpoždění až 1 sec. ) a dále trojfázovým chorusem, který umí vytvořit skutečné smyčcové plochy, zatím k tomu ale nebyla dostatečná vůle. Jako koncový zesilovač byl do varhan osazován zesilovač o výkonu 100W/4 ohm. V této konstrukci ale použitý nebyl a výstupní signál je zesilován externím zesilovačem.

Další samostatnou jednotkou varhan je elektronický bubeník spouštěný ručně nebo synchronizovaný

od kláves. Bubeník obsahuje několik různých rytmů, navíc s možností modifikace. Jednotlivé rytmy

jsou uloženy ve čtyřech pamětech PROM typu MH74S287.Obvody jsou umístěny na dvou deskách

a pro jejich složitost je nebudu popisovat. Některé náměty jsou uvedeny již ve zmíněné knize. Lze volit celkem 16 nástrojů a též je modifikovat. Bicí jednotku lze spouštět ručně nebo od kláves. Nástroje jsou různě laděné pásmové a dolní propusti umožňující imitaci činelů, metliček, bubínků, bubnu a dalších nástrojů. Tempo lze plynule nastavit potenciometrem. V rytmech lze nalézt polku, waltz, foxtrot, rock, beat a další. Délku doznění některých nástrojů lze nastavit trimry. Naprogramovat obvody v té době nebylo jednoduché, ale podařilo se zkopírovat obsahy pamětí, nakoupit čisté obvody a po dlouhém pátrání najít firmu která by obvody naprogramovala, bohužel ještě nebyl web. Napájení varhan obstarává poměrně mohutný transformátor s ohledem na velké množství IO řady 74, dále jsou zde diodové usměrňovače pro napětí + 5V a +- 15V. Zdroj je ovládán obvodem MAA723. Mechanická konstrukce je tvořena dřevotřískovými deskami potaženými koženkou a hliníkovými profily uvnitř nástroje na které jsou přišroubovány jednotlivé desky. Desky jsou vyjímatelné a obsahují nožové konektory. Pro hledání závad lze desku vyjmout a pomocí prodlužovacího kabelu opravovat mimo nástroj. Jako ovládací přepínače jsou použity přepínače typu Isostat příslušně upravené se sklopkami různé barvy. U přepínačů je pomocí pérka vymezena horní či dolní poloha. Tyto přepínače jsou rovněž originální. Všechny desky byly okopírovány a nově zhotoveny leptáním a to v domácích podmínkách. Dále byly osazeny součástkami a postupně propojovány různobarevnými vodiči. Elektronika fungovala v podstatě na první zapojení a celá léta jde bez závad. Zhruba po deseti letech se varhany odmlčely. Byla zjištěna absence napětí + 15 V na jedné z desek. Závada byla zjištěna v jednom z nepropájených nýtů na hlavní desce, kdy se za ta léta přerušilo mechanické spojení. Po proletování bylo opět vše v pořádku.

K nástroji byl zhotoven jednoduchý basový pedál již dříve popsaný v jiném článku. Pedál neobsahuje

žádnou elektroniku, jen jednoduché mechanické kontakty spouštějící generátory basových tónů ve varhanách. Dalším doplňkem je nožní regulátor hlasitosti rovněž již zde popsaný fungující na principu žárovky a fotoodporu. Tato zařízení se připojují z dolní části pomocí nožových konektorů.

Celé varhany jsou umístěny na demontovatelných kovových podporách. Konstrukce varhan je patrná

na přiložených fotografiích. Součástková základna je z té doby a aktivní i pasívní součástky jsou komplet od výrobce Tesla. Problematikou stavby klávesových nástrojů - varhan se zabývá několik knih i u nás vydaných a některé popisy konstrukcí byly zveřejněny v amatérských časopisech minulého století. Nejblíže se této konstrukci přibližuje již zmíněná kniha, jejíž autoři byli zřejmě konstruktéři těchto varhan. Autorovi se podařilo kolem roku 1980 navštívit i továrnu Delicia, právě v době výroby těchto varhan a je jen škoda že dnes tato výroba nepokračuje, neboť výrobní základna továrny už v té době byla velmi silná. Elektronika pro tyto varhany byla dodávána pravděpodobně z některého závodu Tesla, kde byl prováděn i vývoj a v Hořovicích byla prováděna vlastní výroba a montáž varhan. Škoda že se neozvou někteří pamětníci a nedají k dispozici dobové dokumenty, které by nás příznivce klávesových nástrojů jistě zaujaly a doplnily chybějící mozaiku z historie továrny. Doufejme že se ozvou tak jako v případě značky "Jolana".

Zvuková stránka nástroje:

Zvukové vlastnosti nástroje jsou velmi příjemné. Významné je že díky centrálnímu ladění se tóny

nerozlaďují. Nástroj při spínání neprodukuje již zmíněné kliksy při stisku kláves a zvuk je tedy naprosto čistý. Zvukové barvy jsou dostatečné a významné jsou flétnové filtry, které posouvají zvuk k

lépe vybaveným nástrojům. Bicí jednotka poskytuje dostatečný výběr rytmů pro hru, bohužel chybí vymoženosti nástrojů vyšší třídy uplatněné později např. v nástroji HT61-BD. Chybou je že není
zabudován alespoň pružinový dozvuk, který by dodal zvuku další dimenzi. Zvukové ukázky si lze poslechnout v příspěvku zabývajícím se popisem továrních varhan Vega a lze jen konstatovat že zdatný varhaník, kterým je i autor příspěvku o originálních varhanách Vega, může na nástroj zahrát zajímavé věci. Samozřejmě tak hrají i tyto varhany. Dnes se na tyto varhany hraje jen výjimečně a jsou opět ukázkou doby minulé.

Závěr:

Dnes by se zřejmě nenašel nikdo kdo by podobné varhany stavěl, i když pomocí různých vylepšení by zvukové vlastnosti nemusely být špatné.

Dnes by bylo možné rozšířit hlasové řady třeba na 7 až 9 stop, zjemnit filtraci hlasových řad u flétnových filtrů, doplnit konstrukci efektovými jednotkami a celkově řešit zapojení s moderními součástkami. Tím by bylo možné celkově zmenšit jednotlivé desky a celkovou konstrukci nástroje. To je ale zřejmě již jen utopie, neboť dnes lze jednak podobné nástroje s daleko lepším vybavením zakoupit např. na aukcích, nebo se věnovat hře na varhany přes PC, kde je nepřeberná možnost tvorby zvuků a na trhu množství samplovacích CD. Přesto ale ti kteří se tomuto oboru v zlaté éře věnovali

asi dobře ví o čem je řeč a nedají dopustit na tyto staré konstrukce, přece jen se jedná o poctivě zhotovené nástroje. A i proto má dnes autor myšlenky na stavbu nějakého podobného nástroje, bohužel jen myšlenky.

Technické údaje:

Napájení: 220 V

Příkon: 200W

Ozvučení: externí

Výstupy: na externí zesilovač

Klávesový rozsah: 2 x 4 oktávy horní a dolní manuál (2 x 49 kláves)

1 x 1 oktáva pedál (1 x 17 kláves)

Rejstříky: flétnové filtry - stopy 2´,2 2/3´,4´,8´,16´ horní manuál - rozsah C-c6

- stopy 2´,4´,8´ dolní manuál - rozsah C-c5

Rejstříky: sólové - string, violin, kinura, cello, klarinet, trombon, mandolina, pleno atd.

Pedál: 8´,8´+16´, baskytara - rozsah C1 - E

Osazení: aktivní prvky - integrované obvody, tranzistory, diody