專利名稱：鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樂器彈奏檢測裝置，尤其是一種鋼琴鍵盤動作的檢測裝置。
為了達到以上目的，本發(fā)明的鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置包括分別與琴架和琴鍵相對固定的檢測信號采集器件，其中所述信號采集器件為光發(fā)射器件、光接收器件，所述光發(fā)射器件和光接收器件之間安置可以與之相對運動的光柵。
這樣，當彈奏鋼琴時，光發(fā)射器件、光接收器件與光柵將因鍵盤相對琴架運動而相對運動，結(jié)果光發(fā)射器件發(fā)出的光信號通過相對運動的光柵后為光接收器件接收，將彈奏力度、上下方向、狀態(tài)、擊鍵速度等各種鍵盤動作參數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)字信號，為后續(xù)的處理電路很方便地處理后，成為精確的檢測結(jié)果輸出。
不難理解，本發(fā)明采用借助光柵的光電信號轉(zhuǎn)換，不僅反映靈敏，結(jié)果精確，性能穩(wěn)定可靠，而且由于便于數(shù)字化，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，因此成本較為經(jīng)濟。


圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1實施例的局部結(jié)構(gòu)放大圖。
圖3為圖1實施例中光柵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖1實施例的檢測電路圖。
圖5為圖4中的矩陣電路原理圖。
圖6為圖5中的檢測單元電路原理圖。
圖7為琴鍵運動狀態(tài)與光電信號關(guān)系圖。
圖8為信號線波形圖。
圖9為圖1中的踏板頂桿部件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為實施例二的檢測單元電路原理圖。
每對紅外光發(fā)射器件5和紅外光接收器件6構(gòu)成圖6所示的檢測單元電路，16個檢測單元電路的紅外光發(fā)射器件5的電流輸入端與紅外光接收器件6的輸出端分別接矩陣電路的行線和列線，構(gòu)成圖5所示的矩陣電路，6組矩陣電路與87c51微處理芯片構(gòu)成圖4所示的4行×24列的檢測電路，圖中87c51微處理芯片的脈沖輸出端經(jīng)四只驅(qū)動晶體管(除本實施例的驅(qū)動晶體管外，其他驅(qū)動電路也可)分別接矩陣電路的各行線，矩陣電路的各列線分別經(jīng)比較器(除本實施例的比較器外，其他波形整理電路亦可)接87c51微處理芯片的信號輸入端。
當彈奏鋼琴敲擊琴鍵時，該琴鍵上的光柵8將隨之運動，從而使紅外光接收器件6接收到的光信號發(fā)生變化，并被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號，輸入到微處理芯片，經(jīng)處理后的數(shù)字信號通過其外接的RS232通訊口(除本實施例的RS232外，其他通訊口也可，如USB口)傳輸?shù)缴衔粰C進一步處理。光柵運動狀態(tài)與光信號的關(guān)系以及信號線波形參見圖7和圖8。其中圖7a為光柵運動狀態(tài)及過程；b為光電訊號波形；c和d分別為鍵盤彈下和抬起的運動折線圖。依此折線數(shù)據(jù)可計算出近似的鍵盤運動曲線。圖8中p1-p4分別為單片機輸出的行掃描線1-4的波形圖，p5為光訊號波形圖，p6為行線1的波形圖，p7為比較器的參考電位，p8為列線波形圖，p9為比較器的輸出波形圖。根據(jù)p9脈沖可得到一個光訊號周期的脈沖數(shù)，由此可得出光柵的運動速度。結(jié)合選通的行線和列線的輸出可得到運動的鍵盤代碼和鍵盤的狀態(tài)。
此外，如圖9所示，本實施例中支架2的一端制有前伸臂2-1，該前伸臂上鉸支有杠桿2-2，杠桿2-2的一端固定位于紅外光發(fā)射器件和紅外光接收器件之間的光柵8，另一端固定在與踏板相連的踏板頂桿2-3上。因此還可以同時實現(xiàn)鋼琴踏板力度、上下方向、狀態(tài)、速度等各種動作參數(shù)的檢測。
實驗證明，本實施例的光電數(shù)字檢測裝置便于數(shù)字化和智能化、檢測精度高、反映參數(shù)全面，并且由于采用矩陣式電路結(jié)構(gòu)，因此成本十分經(jīng)濟。
實施例二本實施例的基本情況與實施例一基本相同，主要不同之處在于1、光柵8上極限位置對應(yīng)首光孔(或光柵首光欄的邊緣外)的通光狀態(tài)，下極限位置對應(yīng)末光欄，為阻光狀態(tài)；2、檢測單元電路如圖10所示，紅外光發(fā)射器件5的電流輸入端與電源相連，呈常亮狀態(tài)，紅外光接收器件6的輸出端與開關(guān)晶體管串聯(lián)后與矩陣電路的列線相連，開關(guān)晶體管的控制極與矩陣電路的行線相連，再構(gòu)成圖5所示的矩陣電路，這樣可使整個檢測電路的響應(yīng)速度更快；3、檢測電路中的87c51微處理芯片為集成控制電路取代。
4、通訊口為USB取代。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。例如將檢測桿安置在琴鍵之下；將光柵安裝在與琴鍵連動的擊弦機上，或間接安裝在其他與鍵盤聯(lián)動機構(gòu)上；再如光柵8上的光孔數(shù)量在1～8之間變化，矩陣行線數(shù)在2～32之間變化，列線數(shù)在64～4之間變化，構(gòu)成各種陣列；光柵及光柵孔形狀變化(如變?yōu)閳A孔)等等。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置，包括分別與琴架和琴鍵相對固定的檢測信號采集器件，其特征在于所述信號采集器件為光發(fā)射器件、光接收器件，所述光發(fā)射器件和光接收器件之間安置可以與之相對運動的光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置，其特征在于所述光發(fā)射器和光接收器件之間安置固定在琴鍵上的光柵，所述光發(fā)射和接收器件對應(yīng)的光柵上下兩極限位置分別為阻光和通光狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置，其特征在于位于壓鍵條和頂柱之間的檢測桿支撐在兩端的支架上，所述檢測桿內(nèi)制有滑移槽，所述滑移槽中裝有與各琴鍵相對的單元檢測部件，每個單元檢測部件上連接有相對的光發(fā)射器件和光接收器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置，其特征在于所述光柵上制有1-8排條形光孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置，其特征在于所述支架的一端制有前伸臂，該前伸臂上鉸支有杠桿，所述杠桿的一端固定位于紅外光發(fā)射器件和紅外光接收器件之間的光柵，另一端固定在與踏板相連的踏板頂桿2-3上。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置，其特征在于所述光發(fā)射器件的電流輸入端與光接收器件的輸出端分別接矩陣電路的行線和列線，矩陣電路的各列線分別經(jīng)波形整理電路接微處理芯片的信號輸入端，所述微處理芯片的脈沖輸出端經(jīng)驅(qū)動電路分別接矩陣電路的各行線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鋼琴鍵盤動作光電數(shù)字檢測裝置，其特征在于所述光發(fā)射器件的電流輸入端與電源相連，所述光接收器件的輸出端與開關(guān)晶體管串聯(lián)后與矩陣電路的列線相連，所述開關(guān)晶體管的控制極與矩陣電路的行線相連，所述矩陣電路的各列線分別經(jīng)波形整理電路接集成控制電路的信號輸入端，所述集成控制電路的脈沖輸出端經(jīng)驅(qū)動電路分別接矩陣電路的各行線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼琴鍵盤和踏板動作的檢測裝置。該裝置包括分別與琴架和琴鍵相對固定的檢測信號采集器件，其特征在于所述信號采集器件為光發(fā)射器件、光接收器件，所述光發(fā)射器件和光接收器件之間安置可以與之相對運動的光柵。當彈奏鋼琴時，光發(fā)射器件、光接收器件與光柵將因鍵盤相對琴架運動而相對運動，結(jié)果光發(fā)射器件發(fā)出的光信號通過相對運動的光柵后為光接收器件接收，將彈奏力度、上下方向、狀態(tài)、擊鍵速度等各種鍵盤動作參數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)字信號，為后續(xù)的處理電路和計算機軟件很方便地處理后，成為精確的檢測結(jié)果輸出。本發(fā)明不僅反映靈敏，結(jié)果精確，而且由于便于數(shù)字化，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，因此成本較為經(jīng)濟。
文檔編號G10C3/00GK1457036SQ0313151
公開日2003年11月19日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者孫瑋 申請人:孫瑋