Duisburg, CityPalais Konzertorgel in der Mercatorhalle - Zur Technik der neuen Orgel

Die neue Orgel der Duisburger Mercatorhalle hat eine elektrische Ton- und Registertraktur mit vielen technischen Finessen. Dabei wurde das Konzept eines verteilten Elektroniksystems konsequent umgesetzt, auf dem die "Orgelelektronik System Eule" basiert. Das System entstand in Zusammenarbeit der Firma Eule mit der Fakultät Informationstechnik und Elektrotechnik der Hochschule Mittweida und wurde 2008/09 erstmalig an der Ladegast-Jehmlich-Orgel der Mittweidaer Stadtkirche eingesetzt. Die Technik des verteilten, vernetzten Systems ist in vielen Bereichen heute üblich, so bei der Elektronik im Kraftfahrzeug. Dort finden wir etwa 30 bis 50 Mikrocontroller-Knoten mit den verschiedensten Funktionen, die über einen CAN-Bus miteinander vernetzt sind (CAN bedeutet controller area network).

Das Grundprinzip der Orgelelektronik ist folgendes: Im Spieltisch werden alle Manual- und Pedaltasten sowie die Wippen und Taster für Register, Koppeln, Tremulanten, Setzer und Sonderfunktionen elektronisch erfasst. Sie ergeben das sogenannte Eingangsabbild. Zwei Mikrocontroller berechnen daraus die Töne, Register und weitere Informationen für das Ausgangsabbild des Spieltisches, das an die Orgel geschickt wird. Bei den Tönen müssen insbesondere die Koppeln verrechnet werden, bei den Registern die Setzer und die Crescendo-Walze.

In der Orgel befinden sich direkt an jeder Windlade Magnetansteuerungen, die alle über den CAN-Bus untereinander und mit dem Spieltisch verbunden sind. Die Mikrocontroller der Magnetansteuerungen filtern aus dem Ausgangsabbild die Datenbits heraus, die für "ihre" Windlade gedacht sind – die Zuordnung kann sehr einfach eingestellt werden. Damit werden die richtigen Tonmagnete betätigt und die richtigen Registerschleifen gezogen – die Pfeifen können erklingen. Außerdem gibt es eine Ansteuerung für die Tremulanten und für die Schweller, die Werte werden ebenfalls über den CAN-Bus übertragen.

Zu einigen technischen Details:
Im Spieltisch sind etwa 75 Leiterplatten unterschiedlicher Größe für die Erfassung der 398 Manual- und Pedaltasten eingebaut, weitere 30 Leiterplatten für die 153 Register- und Setzertasten sowie Tritte und Anzeigen sowie etwa 10 Leiterplatten für die beiden Controller, Schweller, Walze und Chipkartenleser. In der Orgel gibt es ca. 70 Mikrocontroller-Leiterplatten in den Magnetansteuerungen für die etwa 1.500 Magnete, für die Tremulanten- und Schwelleransteuerung und für die Ferneinschaltung, verbunden über ein entsprechendes CAN-Netzwerk. Insgesamt ist damit in der Orgel ein verteiltes System aus fast 200 Leiterplatten am Werk.

Die Datentelegramme werden im Spieltisch durch ein sogenanntes Gateway vom CAN auf das von PC-Netzwerken her bekannte Ethernet umgesetzt, da im Großen Saal der Mercatorhalle Ethernet-Kabel und -dosen verlegt sind. Der Spieltisch kann an allen entsprechend ausgestatteten Anschaltpunkten im Saal angeschlossen werden, die Entfernung zur Orgel spielt dabei keine Rolle. In der Orgel setzt ein zweites Gateway die Daten wieder auf den CAN-Bus um, der hier eine Ausdehnung von über 100 m hat. Dieses Gateway arbeitet übrigens als Server und kann über ein TCP/IP Protokoll angesprochen werden. Das bedeutet, dass die Orgel prinzipiell über das Internet von jedem PC aus gespielt werden könnte. Aus naheliegenden Gründen wurde darauf verzichtet, den entsprechenden Anschluss herzustellen…


Prof. Dr. - Ing. Christian Schulz
Mittweida

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