Het instrument dat ik heb kunnen onderzoeken bevindt zich in het Instrumentaal Museum in Brussel en werd in 1934 gebouwd door Telefunken (serienummer 349), beschermd door de patenten van Helberger, Lertes en Trautwein. We zullen eerst het werkingsprincipe van de oscillator onderzoeken, vervolgens het filter en ten slotte de diffuser.
2. – De oscillator
Het instrument heeft de vorm van een gefineerde mahoniehouten kast, waarvan de opening de aanwezigheid van een reeks instelknoppen onthult, evenals een weerstandsdraad (zoals die gebruikt in potentiometers) (Dorf, 1960) die boven een metalen plaat is gespannen met afstandsmarkeringen. Door de draad (weergegeven door de weerstand R1 in fig. 2) te laten zakken zodat deze de metalen plaat raakt, sluiten we de schakelaar S1 (fig. 2) en wanneer we de vinger bewegen, veranderen we de bruikbare lengte, dus de waarde van weerstand R1. Deze waardeverandering wijzigt de tijdconstante R1 – C1 en tegelijkertijd de frequentie van de oscillator:
Tijdconstante = CR;
Frequentie = 1 /(2).
Zodra de vinger, door de weerstandsdraad naar beneden te laten zakken, het contact S1 sluit, laadt de spanningsgenerator E de condensator C1 op. Wanneer de spanning aan de klemmen de ontstekingsspanning van de neonbuis N overschrijdt, wordt deze doorkruist door een stroom als gevolg van de ionisatie van het gas ingesloten in N. Deze stroom ontlaadt de condensator totdat de spanning aan de klemmen van de condensator lager is dan de blusspanning van buis N, waardoor de ontlaadstroom stopt. De condensator laadt zich opnieuw op en de cyclus begint opnieuw zolang contact S1 gesloten is. We verkrijgen dus een periodieke zaagtandspanning over N. Dit type oscillator, waarvan het hoofdelement een ontladingsbuis is – neon of thyratron – met capacitieve regeling, wordt ‘relaxatie’ genoemd en is een equivalent van de elektronica van de oscillator van een riet of blaasinstrument of van de stemspleet van de menselijke stem. De amplitude van de door de oscillator geleverde spanning is instelbaar door de druk die door de vinger op de metalen plaat wordt uitgeoefend. Daaronder bevindt zich een weerstand waarvan de waarde afneemt naarmate de mechanische spanning toeneemt. Een triode-versterkingstrap brengt de door de oscillator geleverde spanning over naar een passief filter (dat alleen smoorspoelen, condensatoren en weerstanden bevat) en ontkoppelt zo deze twee delen van het instrument. Dit is dus de vinger positie op de weerstandsdraad die: 1° de relaxatie-oscillator bedient of stopt, 2° de frequentie ervan bepaalt. Vinger druk regelt de amplitude van het elektrische signaal.
3. – Het filter
Het filter bestaat uit twee LC-circuits (zelfcondensator) – L2, C2 en L3, C3 in figuur 3 – die parallel zijn aangesloten. De condensatoren C2 en C3 zijn variabel en daarom kunnen de resonantiefrequenties van de twee LC-filters worden gewijzigd: resonantiefrequentie 0= 1/(2√LC). De efficiëntie van elk filter kan worden aangepast met potentiometers P1 en P2. De waarde van parameters C2, C3, P1 en P2 kan worden aangepast met knoppen op het voorpaneel van de box.
Wat de imitatie van klinkers in gesproken taal betreft, wordt algemeen aangenomen dat onafhankelijke “formanten” nodig zijn (Oppenheim & Shafer, 1975). Over het algemeen worden er vier gebruikt (Benade, 1976). Omdat het trautonium slechts twee formantische circuits bevat die “formantkreise” werden genoemd, blijft de synthese van klinkers zeer benaderend. Merk op dat de twee resonantiecircuits kunnen worden beschouwd als het elektronische equivalent van de fomanten van de menselijke stem.