仿真电子钢琴制造技术

本实用新型专利技术属于电子键盘乐器，它在一般电子琴基本结构的基础上，在每个音键上安装有电容式压力传感器及其电容式强弱音控制电路，使其能根据弹琴者手指击键的轻重来决定音量的大小，从而能十分逼真的模仿钢琴效果，并能创造出强弱音钢琴音色和随手指压键压力随时变化的变音量音色。为电子琴的表现力开创了新的领域，且结构简单、成本低，便于推广。（*该技术在1998年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术属于电子键盘乐器。键盘电子琴是现在很流行的新型乐器，它具有模仿多种乐器的音色的功能，且携带方便，价格适中，受到广大消费者的青睐，目前市售的电子琴能够对钢琴的音色模仿得维妙维肖，但却弹不出真正钢琴的效果，因为钢琴能够随着弹奏者手指按键的轻重发出强弱不同的声音，来达到对乐曲感情变化的细腻的处理，而现在市售的键盘电子琴的单键音量是不能变化的。虽然也有利用键控制光路，以受光器检测信号的时间间隔，或用导电橡胶受压后体积发生变化，造成接触电阻变化等等方法检出击键强度的，但终因结构太复杂或价格远远高出钢琴价格而没有实际意义。总之到目前为止还没有一种类似的电子琴达到实用和商品阶段。本技术的目的在于弥补现有电子琴的不足，而设计一种结构简单，便于推广的键盘电子琴，它具有使每一个键随着弹奏者手指弹键的轻重而发出不同强弱音量的功能，且结构非常简单，生产成本很低。从而使其演奏效果达到与钢琴媲美的程度，而价格却只有钢琴的几分之一。并且还创造出能弹出强弱音的电子风琴效果。本技术的目的是靠以下技术方案实现的，在电子琴现有的振荡电路，分频电路、音色电路、节拍电路及放大电路的基础上，增设了电容式强弱音控制电路，并在每一个琴健上加装了电容式压力传感器，其中电容式强弱音控制电路包含有由IC1、IC2构成的公用脉冲发生器，由IC3构成的电容式脉冲占空比调节电路，由A1构成的差动式滤波输出电路，由IC1、A2、IC4组成的采样保持电路由TG2、IC9、TG3及公用开关Kc1、Kc2组成的音型控制电路和由R、D1、D2组成的压控模拟开关电路组成。电容式压力传感器由接触电极，电容动片和电容定片组成，接触电极固定在琴键的下表面，一端与电路相接，电容动片为一端呈弓型凸起状的金属平板，位于琴键下方，其中间部分对应于接触电极的地方粘有导电橡胶，电容定片是一块位于电容动片下方并与其相对平行的金属平板，它是与电路一起直接印刷在印刷电路板上的，它的表面对应于电容动片部分覆盖一层绝缘膜，电容动片及琴键的固定端均用紧固螺钉与印刷电路板连接。本技术的工作原理如下当弹奏者用不同力量击键，琴键被以一定的速度按下时，接触电极首先接触表面带有导电橡胶的电容动片，使这个音的电路接通，在这一瞬间琴键继续向下运动时就压迫电容动片也向下运动，使电容传感器的电容量发生变化，通过电容式脉冲占空比调节电路和差动式滤波输出电路，转变成电压信号，并通过采样保持电路在这个音的电路接通的一定瞬间进行采样，并将这个电压信号保持在采样电容上。经音型控制电路决定这个信号电压是钢琴的短音或是随琴键落起的长音，最后由这个信号电压控制压控模拟开关电路，对由分频器输出的音频信号到音色电路和放大器的传递进行控制。以达到根据手指击键轻重控制这个音的音量的目的。当这个控制信号电压不经过采样保持电路时，还可产生音量随手指按键压力大小随时变化的变音量音色。1.电容式脉冲占空比调节电路和差动式滤波输出电路。首先由两个单稳态电路IC1、IC2组成的公用脉冲发生器，产生几百千赫的高频脉冲信号，用来连续触发精密单稳态电路IC3、IC3的定时电容为电容传感器CT，当传感器无动作时，调节单稳态输出对称的方波，当传感器电容增大时使输出方波的占空比发生变化形成电容式占空比调节电路。电路从Q和Q输出变化相反的两列方波，经差动滤波后，差分输入接成差动放大器的运算放大器A1，检出与脉冲占空比成线性关系的直流输出。2.采样保持电路。装在电容传感器上面的接触电极，即琴键开关KT接在上拉电阻上，当其闭合时接地，产生一个负跳变，这个负跳直接触发单稳态电路IC4使其产生一个一定宽度的正脉冲，这个正脉冲再去控制由模拟开关TG1、采样电容C和高输入阻抗运算放大器A2组成的采样保持电路，对差动式滤波输出电路输出的直流电压形成一次采样，并将这个电压保持在采样电容C上。3.压控模拟开关电路和音型控制电路。当TG2关闭的时候D1和D2是相互反接的，分频器输出的音频信号Vi是不能通过的，当TG2打开，A2直接输出采样电容C上的电压并通过TG2在电阻R上产生一个相应的压降，由于D1此时是正向导通的，所以在D1的负极就产生一个随Vi变化的，幅度与TG2通过的采样保持电路输出的电平成比例的电信号，并通过D2向外输出。这样就形成了由分频器到下一级音色电路的信号输出强弱和通断，都由TG2的输出控制的模拟压控开关电路。①当Kc接成钢琴音型时，IC4的Q产生的采样结束时的脉冲上升沿又触发单稳态电路IC5，使其产生一个正脉冲，控制模拟开关TG2导通，放过一个电平与击键瞬间传感器电容量成线性关系的电压脉冲，这样就得到了一个一定音量的、短的钢琴音。②当Kc接在风琴音型时，TG3就成了琴键KT的反相器，反相后的电平通过二极管接在TG2的控制极上，TG2被打开，采样保持电路输出的电平直接通过。这样就得到了音量大小与这个音击键瞬间的速度有关，并保持这个音量不变，随音键落起开始和结束的长音，即能变化强弱的风琴音。③当Kc接在变音量音型上时，TG1的控制极，通过二极管被接在正电压上，TG1常开，这就相当于采样保持电路被短接，此时按下音键TG2被打开，A1输出的电平直接通过，这样就形成发音过程中改变手指压键的压力，音量可以随之发生变化的变音量音色。本技术的优点是给每一个音键装上电容式压力传感器，使其能根据弹琴者手指击键的轻重来决定这个音的音量大小。①用钢琴音型弹奏时，即能根据手指击键力量的大小发出强弱不同的音，而且同钢琴一样每按一次音键既便手不抬起，也只能发出一个短的钢琴音。这样就可以十分逼真的模仿钢琴效果，从而有可能从根本上取代价格昂贵、复杂、笨重的钢琴。②用风琴音型弹奏时，能创造出新的强弱音风琴音，即以手指击键瞬间轻重为准，发出相应音量的音，只要手指不抬起即使手压键的压力有变化，音量也不再变化，从而能方便地进行演奏，使风琴音色的表达力更加细腻。③能产生一种变音量音色，即在每个音发音的过程中，改变手指压键的压力，使发出的音量随之发生变化，产生变化音量的奇异效果。④保留原电子琴的不变强弱的所有音色和原有的一切功能。⑤电路结构简单、可靠、成本低，便于推广。 附图说明图1为装有电容传感器的音键结构图其中1－琴键；2－接触电极；3－电容动片；4－电容定片；5－导电橡胶；6－印刷电路板。图2为本技术的电路原理框图其中7－振荡电路；8－分频电路；9－音色电路；10－节拍电路；11－放大电路；12－电容式强弱音控制电路的公用脉冲发生器；13－电容式强弱音控制电路；14－装有电容式压力传感器的音键。图3为电容式强弱音控制电路的电路原理图。实施例在图3的具体结构中，IC1～IC5均为1／2CD4538A1、A2均为1／4LF347，TG1～TG3。均为1／3CD4053。本电子琴在弹奏时，钢琴效果逼真，轻重音明显，电路工作可靠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿真电子钢琴，由琴键和电路部分组成，电路部分包括振荡电路、分频电路、音色电路、节拍电路及放大电路，其特征在于电路部分增设了电容式强弱音控制电路，并在琴键部分装设了电容式压力传感器：其中电容式强弱音控制电路包含有ＩＣ↓［１］、ＩＣ↓［２］构成的公用脉冲发生器，由ＩＣ↓［３］构成的电容式脉冲占空比调节电路，由Ａ↓［１］构成的差动式滤波输出电路，由ＴＣ↓［１］、Ａ↓［２］ＩＣ↓［４］组成的采样保持电路，由ＴＣ↓［２］、ＩＣ↓［５］、ＴＣ↓［３］及公用开关Ｋｃ↓［１］、Ｋｃ↓［２］组成的音型控制电路和由Ｒ、Ｄ↓［１］、Ｄ↓［２］组成的压控模拟开关电路；电容式压力传感器由接触电极，电容动片和电容定片组成，接触电极固定在琴键的下表面，一端与电路相接，电容动片为一端呈弓型凸起状的金属平板，位于琴键下方，其中间部分对应于接触电极的地方粘有导电橡胶，电容定片是一块位于电容动片下方并与其相对平行的金属平板，它的表面覆盖一层绝缘膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种仿真电子钢琴，由琴键和电路部分组成，电路部分包括振荡电路、分频电路、音色电路、节拍电路及放大电路，其特征在于电路部分增设了电容式强弱音控制电路，并在琴键部分装设了电容式压力传感器其中电容式强弱音控制电路包含有IC1、IC2构成的公用脉冲发生器，由IC3构成的电容式脉冲占空比调节电路，由A1构成的差动式滤波输出电路，由TC1、A2IC4组成的采样保持电路，由TG2、IC5、TG3及公用开关Kc1、Kc2组...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宁，
申请(专利权)人：吴宁，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]