产生音调的键盘乐器和模拟音锤的物理参数的音锤传感器制造技术

一种音锤传感器包括一个可以与音锤组件（２）一起运动的滤光板（７０），滤光板具有一个固定到音锤柄（２ａ）上的基板，并且在基板上形成有一个弧形图案，而且弧形图案的透光率与基板不同；一个向弧形图案发射光束的光电发射元件（２０１ａ）和一个设置在光束的光路径上的光电检测元件（２０１ｂ），用于把透射光的大小转变为电信号，其中，滤光板把音锤组件的转动角度转换为光检测元件上入射光的大小，并且光电发射元件和光电检测元件形成为固定的以便一个合适的光保护装置可以保护光电元件不受干扰光的影响。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Hammer sensor keyboard instrument and analog hammers produces tones of

A sensor includes a hammer and hammer assembly (2) together with the movement of the filter plate (70), with a filter plate fixed to the shank (2a) on the substrate, and a curved pattern formed on the substrate, and the light transmittance of arc pattern and different substrate; a beam to the arc pattern photoelectric emission element (201a) and one set in the light path of the light beam on the photoelectric detection device (201B), for the size change of transmission light into electrical signals, the filter plate converts the rotation angle of the hammer assembly for the size of incident light light detection element, and photoelectric emission element and photoelectric detection element is formed into a fixed effect to a suitable light protection device can protect the photoelectric element without the interference of light.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种键盘乐器，更具体地说，涉及一种装备有音锤的键盘乐器，例如，一个自动演奏钢琴和一个静音钢琴，以及应用于其中的一个音锤传感器。
技术介绍
自动演奏钢琴是一个基于声学钢琴构成的合成键盘乐器，一排由螺线管控制的键驱动装置和一排键传感器与键相对应地设置，并且一个电子控制系统被连结到螺线管控制的键驱动装置阵列和键传感器阵列，当一个演奏者在键上弹奏一个曲调时，黑键和白键被演奏者分别地压下，而相关联的键传感器向电子控制系统报告键的动作情况。电子控制系统确定被压下的黑/白键和被释放的黑/白键，并确定黑/白键被压下和释放的持续时间，而且，电子控制系统计算键的速度。这些音乐数据信息以一组音乐数据代码被存贮，以便重放。当用户指令电子控制系统去再现演奏情况时，电子控制系统读出音乐数据信息段。控制系统以与原来的演奏相同的周期向螺线管控制的键传动装置输出驱动信号，螺丝管控制的键传动装置驱动相关的黑/白键，而在键上无需做任何弹奏。从而，自动演奏钢琴记录最初的演奏，并且再现最初的演奏而无需在键上做任何弹奏。静音钢琴是另一种合成的键盘乐器，一排键传感器对应于键而设置，而一个电子音调生成系统被连结到键传感器阵列上，一个音锤制动器在自由位置和停止位置之间是可变的。当音锤制动器被变换到自由位置时，音锤制动器被移出音锤的轨迹。演奏者通过在键上弹奏选择性地用音锤击打琴弦，就通过琴弦的振动而产生了声学钢琴的音调。如果演奏者把音锤制动器改变到停止位置，音锤制动器就被移入音锤的轨迹中。即使演奏者在键上弹奏一个音调，音锤也会在击打到琴弦之前被音锤制动器弹回，并且任何声学钢琴的音调都不能从琴弦上产生。然而，键传感器监控相关的黑/白键，并向电子音调生成系统报告键的的运动情况。电子音调生成系统确定按下的黑/白键和释放的黑/白键，并确定键的速度。电子音调生成系统产生一个代表所要生成的音调的电子信号，电子音调是由一个声音系统产生的。因此，键传感器在自动演奏钢琴和静音钢琴中都是不可缺少的。当一个演奏者简单地把黑/白键从静止位置按到终点位置时，键传感器精确地向电子控制/电子音调生成系统报告键的运动情况，而再现音调/电子音调完全等同于原来的音调，这是因为相关的音锤被以与键的速度相称的音锤速度加以轮流驱动。然而，演奏通常不是由单个键的运动构成的。一个黑/白键可以被演奏者重复地按下时，其他的黑/白键可能在返回终点位置的途中。在这种情况下，键的运动并不引起音锤以与键的运动相称的音锤速度运动。结果，再现的音调/电子音调被以与原来的钢琴音调/所要生成的钢琴音调不同的音量产生出来。因此，键传感器几乎不能反应出复杂的键的运动情况。为了精确地确定音锤的运动，建议直接地检测音锤的运动。一排音锤传感器被装设在钢琴外壳内。音锤传感器直接地检测相应的音锤，并且报告相应音锤的当前位置。根据这些位置信息，电子控制系统/电子音调生成系统精确地确定音锤的运动，并以音乐数据代码存储这些音乐数据信息。现在已知有若干种音锤传感器。第一种音锤传感器是一个遮光板和一个光电耦合器的组合。遮光板上被形成一个窗口。另外，光电耦合器产生多个光束。遮光板呈现出具有窗口，遮光板被固定在音锤柄上，并且由此可以与音锤组件一起运动。比如，光电耦合器由动作托架支承，并产生穿过遮光板轨迹的光束。当相应的黑色和白色键被压下时，动作机构驱动音锤组件转动，并且遮光板沿着其轨迹运动。当遮光板接触到光束时，遮光板遮断光束。遮光板持续地遮断光束直到到达窗口。遮光板允许光束通过窗口，并再次遮断光束。电子控制系统/电子音调生成系统根据从最开始遮断光线至光线穿过窗口的持续时间计算音锤的速度。遮光板被适当地设计以便电子控制系统/电子音调生成系统测定音锤击打琴弦的时间。第二种音锤传感器如图1所示，且是一个反射光电耦合器500和一个反射片502的组合。反射光线耦合器500被固定在一个静止的托架500上，并且向音锤组件503射出一个光束。另一方面，反射片502固定在音锤柄504上，并与音锤组件503一起沿着音锤柄504的运动轨迹运动。光束始终在反射片502上反射，并折回到反射式光电耦合器500。反射光的量随着音锤当前位置而变化，并且反射式光电耦合器500向电子控制系统/电子音调生成系统报告反射光的量。电子控制系统/电子音调生成系统确定音锤的当前位置，并计算音锤的速度。当反射光的量达到一个预定值时，电子控制系统/电子音调生成系统确定单锤击打琴弦505的时刻。第三种音锤传感器是一个霍尔效应元件和一个永磁体元件的组合。反射式光电耦合器500被霍尔效应元件所取代，永磁体元件固定在音锤柄504上。磁场强度随着霍尔效应元件与永磁体元件之间的距离而变化，而霍尔元件在由永磁件元件引起的磁场中产生电流。元件电流的大小代表了磁场的强度，从而代表了霍尔元件与永磁体之间的距离。电子控制系统/电子音调生成系统根据电流的大小确定音锤的当前位置，并计算音锤的速度，当电流达到一个预定值时，电子控制系统/电子音调生成系统决定应当击打琴弦的时刻。因此，这几种音锤传感器与电子控制系统/电子音调生成系统合作，并在记录或生成代表在键上的演奏过程的音乐数据信息的过程中协助电子控制系统/电子音调生成系统。然而，在上述几种音锤传感器中遇到下面的一些问题。在第一种音锤传感器中的一个固有的问题是音锤传感器阵列易受到偏离正常位置的影响。电子控制系统/电子音调生成系统根据光束通过窗口的时间决定击打琴弦的时刻，这意味着电子控制系统/电子音调生成系统决定击打琴弦的时刻是建立在假定光电耦合器和遮光板是被放置在适当的目标位置上的。如果光电耦合器或遮光板偏离了目标位置。电子控制/电子音调生成系统不能够精确地决定击打琴弦的时刻。对第一种音锤传感器要求仔细的装配工作，并定期地进行调整。在第一种音锤传感器中固有的另一个问题是可探测范围狭窄。可探测范围等于遮光板的最边缘和其中所形成的窗口之间的距离，而音锤组件的运动轨迹比可探测范围要长得多。然而，光电耦合器的光电流在可探测范围之外是不改变的，电子控制系统/电子音调生成系统在可探测范围之外不能获得任何位置信息。在第二种音锤传感器中固有的一个问题是叠加在代表音锤当前位置的电信号上的严重噪声分量。如果第二种音锤传感器被置于背景亮度不变的理想环境中，第二种音锤传感器将产生精确地代表音锤当前位置的电信号。然而，自然光和/或室内光会入射到光电耦合器中。遗憾地是，自然光/室内光的亮度是随着季节和合成键盘乐器的位置而变化的。这意味着制造者不能够预测背景的亮度。由于这个原因，噪声分量是严重的，并且使电子控制系统/电子音调生成系统错误地决定音锤的当前位置和击打琴弦的时刻。在第三种音锤传感器中固有的一个问题也是严重的噪声分量。这是因为霍尔元件所处的磁场既由对应的永磁体所产生又由邻近的永磁体产生。音锤组件被独立驱动而旋转，并且每个霍尔效应元件的磁场强度是不仅随着对应的音锤组件的当前位置变化而且也随着邻近的音锤组件的当前位置而变化。邻近永磁体元件的磁场影响是产生噪声分量的原因。在第二种和第三种音锤传感器中固有的另一个问题是由一种近似引起的误差分量。光电耦合器/霍尔效应元件的输出电压从静止位置到终点位置如非线性曲线PL1所表示(如图2A)那样变化。电子控制系统/电子音调生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生音调的键盘乐器，包括： 多个键（１；４１），它们可在各自的静止位置到各自的终止位置之间独立运动； 多个动作机构（３；４２），它们分别连接到所述多个键（１；４１）上，以便键的运动驱动相应的动作机构； 多个音锤（２；４３），分别对应于所述多个动作机构（３；４２），并且在所述相应的动作机构驱动下转动；以及 一个音乐数据生成系统，其包括： 多个音锤传感器（２１；４５），它们分别监测所述多个音锤（２；４３），用于检测分别相对于一个部分（８）在虚拟平面上可转动的所述多个音锤的物理参数，用于产生音锤信号，和 数据处理子系统（２１／２８／２９／１３；４６），其连接到所述多个音锤传感器（２１；４５）上，用于接收所述音锤信号，并分析由对应每个所述音锤（２；４３）的入射光的光量变化所表示的音锤的运动，以便产生代表通过所述音锤的运动将要产生的音调的音频信号，其特征在于： 所述多个音锤传感器（２１；４５）中每一个包括： 光电发射元件（２０１ａ／１００／２０２；２０１ａ／１００／２０４），其相对于所述部分（８）静止，并沿至少一部分在穿过相应的音锤的虚拟平面方向上延伸的光路径而发射光束， 光电接收元件（２０１ｂ／１００／２０２；２０１ｂ／１００／２０６），其相对于所述部分（８）静止并设置在所述光路径上，以用于产生代表入射光大小的音锤信号，以及 转换器（７０），其可以与所述相应的音锤（２；４３）一起转动，并被所述光束照射，用来把所述物理参数的变化转变为入射光大小的变化。...

【技术特征摘要】
JP 2000-11-17 351192/001.一种用于产生音调的键盘乐器，包括多个键(1；41)，它们可在各自的静止位置到各自的终止位置之间独立运动；多个动作机构(3；42)，它们分别连接到所述多个键(1；41)上，以便键的运动驱动相应的动作机构；多个音锤(2；43)，分别对应于所述多个动作机构(3；42)，并且在所述相应的动作机构驱动下转动；以及一个音乐数据生成系统，其包括多个音锤传感器(21；45)，它们分别监测所述多个音锤(2；43)，用于检测分别相对于一个部分(8)在虚拟平面上可转动的所述多个音锤的物理参数，用于产生音锤信号，和数据处理子系统(21/28/29/13；46)，其连接到所述多个音锤传感器(21；45)上，用于接收所述音锤信号，并分析由对应每个所述音锤(2；43)的入射光的光量变化所表示的音锤的运动，以便产生代表通过所述音锤的运动将要产生的音调的音频信号，其特征在于所述多个音锤传感器(21；45)中每一个包括光电发射元件(201a/100/202；201a/100/204)，其相对于所述部分(8)静止，并沿至少一部分在穿过相应的音锤的虚拟平面方向上延伸的光路径而发射光束，光电接收元件(201b/100/202；201b/100/206)，其相对于所述部分(8)静止并设置在所述光路径上，以用于产生代表入射光大小的音锤信号，以及转换器(70)，其可以与所述相应的音锤(2；43)一起转动，并被所述光束照射，用来把所述物理参数的变化转变为入射光大小的变化。2.如权利要求1所述的键盘乐器，其特征在于，所述转换器70包括一个基底元件，该基底元件具有相对于所述相应的音锤转动过程中的光路径可运动的一个表面，以及在光学特性上不同的图案(73)，该光学特性影响所述基底元件的入射光量。3.如权利要求2所述的键盘乐器，其特征在于，所述的光学特性是指对所述光束的透光率...

【专利技术属性】
技术研发人员：村松繁，佐佐木力，加藤忠晴，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]