Glockenspiel in Zellerfeld September 2022:
Bittere Erfahrung
Im September 2023 ist es ein
Jahr her, daß das vom Autor geschriebene neue Programm
spielbereit zur Verfügung stand und auch auf normalen
PCs getestet hätte werden können.
Auch die für die Ansteuerung der
Glocken gebaute Spezialanfertigung war vor einem Jahr
nach Zellerfeld geschickt worden.
siehe(Abb. 03-08) Der Erhalt des Gerätes ist sogar auch
auf Foto dokumentiert.
Material und Arbeitszeit (einige hundert Euro, über hundert ehrenamtliche Arbeitsstunden) hat der Autor zur Verfügung gestellt.
Stand der Dinge jetzt: die
Spezialanfertigung ist nicht mehr auffindbar
(geklaut?) - mußte neu gebaut werden.
Eine Aufgabe für die Kriminalpolizei ??? Hat man den
Verlust angezeigt?
Damit ergibt sich für den Autor
nicht nur ein finanzieller Verlust, sondern auch eine herbe
Enttäuschung.
Bisher kam nicht einmal ein Angebot, wenigstens die
Materialkosten zu ersetzen.
Offensichtlich hat sich in der
Berg- und Universitätsstadt Clausthal-Zellerfeld bis Mitte 2023 niemand
gefunden, der dieses Geschenk in seine Obhut und Pflege
hätte nehmen können.
Ade Oberharz !
Glück Auf!
Reparatur des Fahrkunstmodells
Neue Hard- und Software für das Glockenspiel
Weitere Informationen zu Maschinen und Anlagen des Oberharzer Bergbaus:
Friedrich BALCK, Wasserkraftmaschinen für den Bergbau im Harz, Frühneuzeitliche Spuren und deren Bedeutung am Beispiel der Grube Thurm Rosenhof und ausgewählter Anlagen, 277 S., 147 Abb., Clausthal-Zellerfeld: Papierflieger, 1999, ISBN 3-89720-341-3 balhabil-lowdens.pdf
Friedrich BALCK, Bilder, Fotos und Modelle, wichtige Schlüssel für die Technikgeschichte im Oberharz, Verlag Fingerhut, Clausthal-Zellerfeld, 2003, ISBN 3-935833-06-7, 348 Seiten, 300 SW-Abbildungen, 500 Farbfotos
2. Auflage Papierflieger Verlag,Clausthal-Zellerfeld 2014, ISBN 978-3-86948-414-3
DOI: 10.21268/20140612-234107 (http://doi.org/10.21268/20140612-234107)
1. Fahrkunst
2. Modell der Fahrkunst
3. Glockenspiel
4. Vorschläge für die neue/alte Mechanik der Fahrkunst
1. Fahrkunst
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| Abb. 01: Ein Wasserrad treibt über
einen Kurbelzapfen an der Welle das Feldgestänge
(links) an. Eine lange Pleuelstange verbindet den Zapfen mit dem Gestänge. Nachbau im verkleinerten Maßstab, Zellerfeld Carler Teich (FB) |
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| Abb. 01-02: vom Feldgestänge (rechts)
wird die Kraft über ein Kunstkreuz auf das
Pumpengestänge im Schacht übertragen. An den Stangen
hängen die Kolben der Pumpen. Modell im Oberharzer Bergwerksmuseum (FB) |
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| Abb. 01-02a: Zapfen mit zwei
Kurbeln (Doppelkurbelzapfen), Original im Oberharzer
Bergwerksmuseum (FB) |
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| Abb. 01-03: Ein Kunstkreuz in
abgewandelter Bauweise. Es setzt die Bewegung der
horizontalen Stange (angetrieben vom einem
Wasserrad) um in die paarweise entgegengesetzte
Bewegung der beiden Pumpenstangen, Modell im
Oberharzer Bergwerksmuseum (FB). |
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| Abb. 01-04: Bergmeister G.L.W.
Dörell (auf dem Alten Friedhof in
Clausthal) |
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| Abb. 01-05: GEB.. DEN 17.DECBR. 1795,
GEST. Den 30. OCTOBR. 1854 |
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| Abb. 01-06: Archiv für
Mineralogie, Geognosie, Bergbau und Hüttenkunde, 1837, Band 10, Seite 204/205 |
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| Abb. 01-07 einige Seiten aus
dem Text von Dörell |
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| Abb. 01-08: Illustration zum Text |
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| Abb. 01-09: Illustration zum Text |
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| Abb. 01-10: Modell im Oberharzer
Bergwerksmuseum (FB) |
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| Abb. 01-11: Modell im Oberharzer Bergwerksmuseum (FB) |
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| Abb. 01-12: Originale Teile im Oberharzer Bergwerksmuseum (FB) |
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| Abb. 01-13: Originale Teile im Oberharzer Bergwerksmuseum (FB) |
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| Abb. 01-14: Das Pumpengestänge folgte
der Neigung der Erzgänge. Für die Fahrkunst bedeutete dies, daß die Bergleute auch mal auf der Unterseite des Gestänges gefahren sind. |
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| Abb. 01-15: Original Fundstücke aus
der Runden Radstube Grube Thurm Rosenhof (FB) |
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| Abb. 01-16: Modell der Fahrkunst in
der Ausstellung am Kaiser-Wilhelm-Schacht in
Clausthal (FB) |
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| Abb. 01-17: Modell der Fahrkunst in der Ausstellung am Kaiser-Wilhelm-Schacht in Clausthal (FB) |
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| Abb. 01-18: Trittstufen in der Grube
Samson, St. Andreasberg (FB) |
2. Modell der Fahrkunst
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| Abb. 02-01: Fahrkunst und
Glockenspiel an der Fassade der Zellerfelder Post
(um 1990) (FB) Das Modell der Fahrkunst stammt von Helmut Riesen, einem technischen Mitarbeiter an der TU Claustahl (FB) |
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| Abb. 02-02: Pumpenstangen aus
Aluminium U-Profil, Bergleute aus Eichenholz
geschnitzt (FB) |
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| Abb. 02-03: Die Halter mit den
Bergleuten gleiten an der Vierkantstange entlang.
Dadurch lassen sie sich von einer Pumpenstange zur
anderen herüberschwenken. (FB) |
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| Abb. 02-03a: 9.7.2003 (FB) |
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| Abb. 02-03b: Lichtschranke (FB) |
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| Abb. 02-04: Die komplizierte
Ablaufsteuerung : Pumpenstange auf/ab und anschließend Bergleute rechts/links übernimmt ein einziger Wechselstrommotor, dessen Drehrichtung umgekehrt wird, wenn die Bergleute oben bzw. unten angekommen sind. Foto: Thomas Müller (langjähriger Betreuer der Mechanik, als Nachfolger von Helmut Riesen) |
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| Abb. 02-05: zwei senkrechte
Bewegungen bedienen die Anlage an der Hausfassade
über Seile: links: auf/ab, recht: links/rechts. Die Kräfte werden über ein Zahnrad, Hebel und Umlenkrollen übertragen. Foto: Thomas Müller |
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| Abb. 02-06: Beim Original der
Fahrkunst bewegen sich die Stangen zeitlich gesehen
sinusförmig. Ein oder zwei Kurbelarme (Pleuel) am Wasserrad treiben die Pumpenstangen an. Die Bewegung der Bergleute muß genau in das Zeitfenster passen, in dem die Pumpenstangen sich nicht oder nur ganz langsam bewegen. Bei der Konstruktion des Modells wechseln sich zwei Hubbewegungen zeitlich nacheinander ab. Deren zeitlicher Verlauf ist nahezu rechteckig. Die beiden Kurbeln sind um 90° gegeneinander versetzt. Bei jeder Bewegung ändert sich die Länge der Kurbelarme entsprechend der Winkelstellung. Vorteil dieser mechanischen Konstruktion: Auf/Ab und rechts/links sind starr miteinander gekoppelt. Ein Übertreten eines Bergmannes zum falschen Zeitpunkt ist ausgeschlossen. (Foto: Thomas Müller) |
3. Glockenspiel
siehe auch zwei Glockenspiele in Claustahl-Zellerfeld welcome.htm
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| Abb. 03-01a: Papierwalze mit Löchern
für jeden einzelnen Anschlag, Abtastung mit elektrischen Kontakten (FB) |
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| Abb. 03-01b: Leitungen zu den 16
Magneten (FB) |
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| Abb. 03-01c: Mit diesem
Stelltransformator läßt sich die Höhe der
Wechselspannung für die Anschlagmagnete
einstellen. 130V (FB) |
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| Abb. 03-01d: Überstromschalter für
die Glockenmagnete, falls ein Relais hängt, würde
Dauerstrom fließen und die Magnete schädigen. (FB) |
Digitale Version seit 1990
| !Gl}ck auf ihr Bergleut
jung und
alt
/C/ 37 buerg06 BERG T110 C ,C ;4 ! F ,F ;4 ,F ;2 ,A ;2 E ,G ;4 ,G ;2 ,B ;2 ! F ,A ;2 ,c ;2 B ,f ;2 ,d ;2 A ,c ;4 E , ;2 , B;2 ! F ,A ;4 D ,B ;2 ,G ;2 C ,F ;4 C ,E ;4 ! F ,F ;12 !! C ,C ;4 ! F ,F ;4 ,F ;2 ,A ;2 E ,G ;4 ,G ;2 ,B ;2 ! F ,A ;2 ,c ;2 B ,f ;2 ,d ;2 A ,c ;4 E , ;2 , B;2 ! F ,A ;4 D ,B ;2 ,G ;2 C ,F ;4 C ,E ;4 ! F ,F ;12 |
!!zweite Zeile A ,c ;4 ! A ,c ;6 F ,A ;2 B ,d ;2 A ,c ;2 G ,B ;2 F ,A ;2 ! E ,G ;4 E ,G ;4 E ,G ;4 C , ;2 ,c ;2 ! A ,c ;6 F ,A ;2 B ,d ;2 A ,c ;2 G ,B ;2 F ,A ;2 ! E ,G ;4 E ,G ;4 C ,G ;2 ,B ;2 E ,A ;2 ,G ;2 !dritte Zeile F ,F ;4 ,F ;2 ,A ;2 E ,G ;4 ,G ;2 ,B ;2 ! F ,A ;2 ,c ;2 B ,f ;2 ,d ;2 A ,c ;4 E , ;2 ,B ;2 ! F ,A ;4 D ,B ;2 ,G ;2 C ,F ;4 C ,E ;4 ! F ,F ;12 !! p ;16 |
|
!Es leben die
Studenten
/A/ 36 BALCK128 STUDENT t120 f+;2 ! f+;4 f+;2 A,f+;4 f+;2 ! d,f+;6 A,f+;4 f+;2 ! d,f;4 f+;2 g,h;4 f+,a;2 !zweite zeile c+,a;6 e,g;4 f+;2 ! c+,e;4 e;2 A,e;4 e;2 ! c+,e;6 e;2 p;2 e;2 !dritte zeile c+,e;4 e;2 A,a;4 g;2 ! d,g;6 f+;4 d;2 ! g,h;6 e;2 p;2 h;2 !vierte zeile |
lied330.mid
Abb. 03-01: Glück auf ihr Bergleut jung und alt
Notenschrift als Textdatei für die Eingabe der Lieder in einen Computer.
(Satz von Robert Bürger, langjähriger Kantor an der Clausthaler Marktkirche.)
und Es leben die Studenten
Notenname, Notenname; Länge der Note.
CDEFGAHcdef Halbtöne mit + C+ und D+ gibt es nicht als Glocke.
Das ! soll einen Taktstrich andeuten, erleichtert die Fehlerkorrektur.
Die Anweisung /A/ gibt an, aus welcher Tonart das Lied nach C transponiert werden soll.
Die Zahl dahinter die Spielzeit in Sekunden
Die absolute Notenlänge ergibt sich aus der Taktanweisung T110 (Metronomzahl)
Erst viele Jahre später war es dem Autor möglich, die Töne im MIDI-Format einzugeben und sie anschließend auf einem Keyboard probezuhören. Zur Zeit um 1990 geschah das Probehören durch Aufnahme mit einem Kassettenrekorder im Freien und Abhören im Wohnzimmer. Schreibfehler wie c statt C waren an der Tagesordnung.
Heute nutzt man ein Keyboard für die Eingabe, der Computer schreibt beim Spielen mit und erzeugt die MIDI-Datei.
Diese läßt sich bequem mit einem MIDI-Editor bearbeiten.
Seit etwa 30 Jahren stehen über 400 Lieder zur Verfügung. Fast alle wurden mit dieser Notenschrift eingegeben und anschließen per Software in spielfähige Versionen umgewandelt. Zunächst war es ein eigenes Format. Die Konvertierung in das MIDI-Format war ab ungefähr 2000 möglich. (GNMIDI von G. Nagler )
Zum Einsatz kam das MIDI-format im Glockenspiel der TU am Feldgraben. Die entsprechende Soft- und Hardware hat Helmut Nietzel (technischer Mitarbeiter an der TU-Clausthal) geschrieben und erstellt.
Nach der Neuprogrammierung der Software durch den Autor 2022 spielt nun auch das Zellerfelder Glockenspiel nach MIDI-Dateien.
Damit können auch externe Personen Liedwünsche in Form einer ComputerDatei mitbringen und den Betreuern übermitteln.
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| Abb. 03-02: Blechschrank mit
IBM-PC (ähnlich 286) , Bildschirm ( Röhre) Die roten Batterien unten auf dem Blech über dem Bildschirm haben das Gedächtnis vom BIOS über viele Jahre mit Spannung versorgt. Erst jetzt im Jahr 2022 waren sie so leer, daß der Computer beim Einschalten nicht wußte, welche Eigenschaften seine Festplatte (ein Speicherchip) hatte. Das war der Anlaß für einen Wechsel der Hardware. Da der Autor schon seit einigen Jahren nicht mehr im Harz wohnt, war auch niemand mehr da, der sich um die alte Technik hätte kümmern können. Insgesamt hat die Technik
über 30 Jahre nahezu störungsfrei gearbeitet!
(FB)
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| Abb. 03-03: Bildschirm vom 21.8.2000
9:14 gespielt wurde Grün, grün, grün sind alle meine Kleider mit Wiederholungen , sowie Hab mein Wage voll gelade Die Übertragung von möglichen Liedwünschen vom Museum aus war aktiviert und bereit. Um 10:10 hätte man Wünsche spielen lassen können. (FB) |
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| Abb. 03-04: über eine
Parallel-Schnittstelle mit 8255 Bausteinen gingen
die Anweisungen nach oben zu einem Interface, das
die Pegel invertiert hat.
https://de.wikipedia.org/wiki/Intel_8255
(FB) |
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| Abb. 03-05: am Interface zeigten
Leuchtdioden an, wenn eine Glocke erklingen sollte.
(FB) |
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| Abb. 03-06: 16 HalbleiterRelais, die
im Nulldurchgang der Wechselspannung schalten,
steuern die 16 Magnete für die Hämmer an. Über
kleine Glimmlampen läßt sich die Ansteuerung
beobachten. Die Relais arbeiten bei einer Gleichspannung von rund 4 V bis 30 V. Das Programm steuerte die Ralais per Interrupt an, der aus den Halbwellen der Netzspannung generiert wurde. 100 Hz Für jede Glocke gab es per Tabelle einstellbare Haltezeiten des Magneten. Damit ließ sich die Härte des Anschlags verändern. Die Anzahl der Halbwellen gingen von 5 bis 10 entsprechend 0.05 bis 0.1 s Nummer Anzahl: 1 10; 2 6; 3 5; 4 8; 5 8; 6 7; 7 8; 8 6; 9 5; 10 6; 11 6; 12 6; 13 5; 14 5; 15 5; 16 6 (FB) |
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| Abb- 03-07: Die neue Programmversion
ist für WINDOWS geschrieben und erlaubt eine
komfortable Bedienung (FB) |
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| Abb. 03-08: Das MIDI to Gate
-Interface MTC64 (rechts) gibt die MIDI-Befehle
(fünfpoliges Kabel) weiter als digitale Pegel an die
Glockenmagnete (25 pol. blaues Kabel). https://doepfer.de/mtc.htm Die MIDI-Signale kommen über einen USB-MIDI-Wandler von der USB-Schnittstelle im Computer. http://logilink.info/showproduct/UA0037.htm (FB) |
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| Abb. 03-09: Die Struktur der
Spielpläne ist hierarchisch angeordnet. Für jeden Wochentag gibt es die gleichen Lieder. Jeder Wochentag kann mehrere Spielzeiten haben. Jeder Spieltermin kann mehrere Liedwünsche enthalten. Es gibt Sondertage, bei denen ein Extra-Ablauf vorgegeben werden kann. z.B. HeiligAbend oder Festtag Über einen Briefkasten lassen sich bei laufendem Programm Wünsche einschleusen, die sofort ausgeführt werden. Dies geschieht über eine Datei mit dem Namen spezial.dat - im gleichen Format wie die anderen Auftragsdateien z.B. AUFTR17.DAT |
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| Abb. 03-11: Es gibt "Schalttage", an denen hinterlegte Wochenpläne automatisch in das aktuelle Verzeichnis übernommen werden. z.B. 03jun für die Umstellung auf das "Sommerprogramm" Zur besseren Wartung der Software wird ein Log-Buch geführt. |
4. Vorschläge für die neue/alte Mechanik der Fahrkunst.
4.1 Entscheidung: Restaurierung oder Neukonstruktion?
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| Abb. 04-01: (aus Abb.02-06) |
Bisheriger Antrieb:
- Die beiden Hubstangen werden von einem einzigen Motor bedient.
- Damit gibt es eine starre Kopplung zwischen der Bewegung der Hubstangen (auf/ab) und der der Bergleute (links/rechts).
- Die Drehrichtung des (einzigen) Antriebsmotors bestimmt, ob die Bergleute sich nach oben oder unten bewegen.
- Der Motor hat eine hohe Drehzahl und braucht mehrere Stufen mit Keilriemen, um die Drehzahl herabzusetzen.
- Die abgeplatteten Kurvenscheiben bedeuten einen erheblichen mechanischen Aufwand für die nahezu sinusförmige Bewegungen. Es gibt hohe mechanische Kräfte beim Übergang von der runden zur flachen Seite der Kurvenscheiben.
- Über eine Gewindespindel - gekoppelt an die
Motorbewegung - wird die Position der Bergleute
bestimmt.
Daraus ergeben sich die Umschaltsignale (Lichtschranke) für die Drehrichtung ( Bergleute ganz oben / Bergleute ganz unten) - Bei Ablauf der Fahrzeit dreht sich der Antrieb solange weiter, bis die Bergleute in der Parkstellung ( Lichtschranke) angekommen sind.
- Bei Stromausfall bleiben die Bergleute stehen, nach
Netzwiederkehr wird deren Bewegung fortgesetzt.
Neuer Antrieb:
- Es gibt für jede Bewegung einen eigenen Motor.
- Die Drehzahl bzw. das Geschwindigkeitsprofil läßt sich
individuell einstellen.
- Bei der Hubbewegung (Hub ca. 20 cm) sind jeweils die beiden hölzernen Bergleute zu bewegen (ca. 10 kg), am halben Hebelarm der Zahnstange sind daher ca. 2 x 100 N aufzubringen - plus Reibungskräfte über die Seile und Umlenkungen)
- Für die Schwenkbewegung sind die Kräfte sehr viel kleiner.
- Beide Bewegungen müssen wie bei einer Ampelsteuerung (Fußgänger und Autos) gegeneinander verriegelt werden.
- Man könnte die verschiedenen Wechsel auf/ab und rechts/links über ein Schrittschaltwerk (wie bei einer Waschmaschine) steuern. 3 mal (auf*, links, ab, rechts*) Pause, 3 mal (ab*, links, auf*, rechts) * rechte Stange
- Die Grenzpositionen der Bergleute ( ganz oben / ganz
unten) muß bei einer Ampelsteuerung z.B. über eine
mitlaufende Hilfskonstruktion ermittelt werden. Beim
Verwendung eines Schrittschaltwerkes bzw. einer
CNC-Steuerung würde dies entfallen.
- Für jede Bewegung werden an beiden Enden Endschalter benötigt.
- Die Bewegungen sind so zu verriegeln, daß nur dann eine Bewegung erlaubt ist, wenn die andere in der Endstellung ist.
- Bei Ablauf der Fahrzeit sollen die Bergleute solange weiterfahren bis sie in Parkstellung sind.
- Bei Stromausfall ist nach Netzwiederkehr zu prüfen, welche Weiterfahrt sinnvoll ist.
- Beide Antriebe müssen selbsthemmend sein, d.h. ohne
Stromversorgung müssen sie in der aktuellen Position
halten.
- Die beiden Antriebe können direkt als Linearantriebe konzipiert werden und müssen nicht aus einer Kurbelbewegung kommen.
- Zum Schutz der Anlage bei Überlast sind Kraftbegrenzer
(Rutschkupplung) bei den Hubantrieben vorzusehen.
Der Autor empfiehlt die Neukonstruktion in der Version Schrittmotor mit CNC-Steuerung (4.2.3)
4.2 Neukonstruktion