全音色电子钢琴制造技术

本实用新型专利技术所涉及的是一种新式全音色电子钢琴的设计构思。关键在于解决普通电子钢琴无法传感演奏者击键力度的变化而表现的音色变化，本设计采用了新的琴键开关系统，它由力度传感器，放大电路及力度琴键开关三部分组成。由于力度传感器的设计简单、可靠，线性变化明显可以精确地反应出重弹、轻弹、长弹、短弹等不同的音色变化，从而使得本产品可以与普通机械式钢琴相比拟，有推广应用的前景。（*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】
本技术属于一种娱乐用品，确切地说它是涉及到电子钢琴音色控制的一种速度传感器。电子钢琴做为现代电子技术与乐器的结合产物，早已在全世界风靡。它以宽广的音域，准确的音律，复杂而巧妙的转换深受广大音乐家和听众的喜爱。目前，电子钢琴的整体结构大体相同，包括有数字律音发生器B，振荡器D，音形门电路B，琴键开关系统A，射极跟随器E，静噪电路G，余音控制器M，音量调节前置放大电路H，功率放大器I，扬声器J和配套电源L组成。由频率精确的振荡器及数字律音发生器产生出多阶音频信号组成了电子钢琴的核心部位，各音阶信号受音形门电路的控制。当琴键开关系统中某一键按下后，相应音形门电路即导通输出相应的音阶信号。该音阶信号经后极一系列处理放大后(参看附图说明图1)经扬声器发出该音阶的乐音。这一典型的电子钢琴结构几乎为全世界电子钢琴的生产厂所接受。但是，由于琴键开关系统实际上是一个简单的自复位按键开关，所以仅能传递导通某一路音形门电路的简单脉冲信号。至于音乐家根据乐曲思想内容变化而随之发挥的即兴表演，如“强烈”“清幽”之类感情则无法传递，所演奏的乐曲就显得平淡、呆板，和普通机械式钢琴相比则大为逊色。“重弹”，“轻弹”之效果很难发挥出来。这成为电子钢琴的一个缺陷。为解决这个问题。须要将音乐演奏家手指的力度传感出来，转化为电子讯号。日本罗兰公司所制作的高档电子钢琴中设计过这种代有力度传感器的开关系统。它采用模数转换板将击键的速度转化为脉冲，再根据计数脉冲量控制音形门电路，导通后的信号电压。从而达到将音乐演奏家的感情转化为音量、音色的变化。这一结构使电子钢琴的音色大添光彩，简直超过传统式钢琴。然而，由于数字控制结构电子线路复杂，价格昂贵，维修也显得十分困难。本技术的目的是提供一种新式的全音色电子钢琴，不但要克服原电子钢琴无力度控制，演奏效果缺乏感情变化色彩的缺限，而且据有结构简单、性能可靠、价格低廉的特色。本技术的关键是琴键开关系统A的改进，使其不但可以将演奏家击键的细微变化能够采集出来，而且还要将这个变化转化为一个变化电压控制信号，从而实现对机械式钢琴的高度模拟效果。实质上要将整个琴键开关系统设计成为一个代有力度传感器的音色控制系统，使其每按下一键后不但能决定导通那一个音阶的音形门电路，还要传输演奏家因感情变化而变化的击键速度信号。因此，本技术的关键设计是将琴键开关系统构思成为力度传感器，将力度传感器采集到的信号电压放大电路，以及力度琴键开关机械部件这三大部分。力度传感器实质上是一个击键速度传感器，它直接实现速度量与电压量的转化，这一变化经过放大电路放大处理后形成足以反应演奏家感情变化的控制电压加在音形门电路上。当然，也可以将此信号单独引出直接控制输出音量的大小以下结合附图来进一步说明本技术的专利技术要点以及如何实现其专利技术目的的图1是本技术的结构框图；图2是琴键开关系统中的力度传感器和放大电路电原理图3是力度琴键开关组中的一个键开关的结构示意图。其中A为琴键开关系统，A1为琴键开关组、A2为力度传感器、A3为放大电路，B为音形门电路，C为数字律音发生器，D为振荡器，E为射极跟随器，F为滤波器，G为静噪电路，H为音量调节前置放大器，I为功率放大器，J为扬声器，M为余音控制器，L为电源，K为自复位式的双触点键开关，K1为常闭触头、K2为常开触头，其中1为限位块、2是半音键(一黑键)的限位块，3为转动支撑轴，4为键身，5为定位块，6为配重调节器，7为护键板，8为击键。从图2可以看出本技术中设计的关键力度传感器是个十分简单的结构，它实际上是一个阻容耦合式的充放电回路(C1R1)，充发电回路中C1，R1采用并联耦合，一端接地、另一端引出两个接头；一接头接在开关K的常闭触点组K1上，一接头接在通过开关K的常开触点接在运算放大器的输入端。键末被击中前C1被充电至电源电压。被键击中后，击键8以一定的速度冲开开关K，当闭触点K1开启后，R1、C1回路放电；C1端电压下降的度与击打速度有关，当击键将K的常闭触点组K2闭合后即C1就向放大电路输出一个信号电压，当然击键速度越快则放电时间越短、则信号电时间越短、则信号电压越高，反之则信号电压越低。如此，则在击键速度值与信号电压值之间建立了一个有机的转换关系实验证明当采取普通电子钢琴的技术条件下R1取8K－－25kC1取2.2μF－10μF经调整可使击键速度与输出电压值之间建立良好的线性关系，从而有利于再进一步放大后做信号音色控制。放大电路A3在图2中具体给出了一个结构设计，它由运算放大器IC电阻R2、R3及电容C2组成。当琴键按下至开关K的常开触点K2闭合后，C1放电后的剩余电压做为输入信号加至运算放大器IC的输入端(脚3)，其结果由IC的输出端(脚1)输出一个放大的电压信号。这一信号加至与所按键相对应音阶的音形门电路使该音阶的律音导通，并且根据信号电压值的大小直接调控音量实现重弹重响的音色控制。由于R1值较小(8－25K)，C1值也较小(2.2μ－10μ)，因此放电前期的放电曲线陡峭，使开关K的切换速度即使差别很微小，但反应到IC输出端时信号差别已经是够大，从而实现明显的音色控制。C1放电结束后，或K自变位后，输出信号立即消失，故使得除去重弹响、轻弹轻响对本新型还具长弹长响、短弹短响的音色差异。图2中的C2除整形外还为短弹长响之功能提供足够的维持信号电压。本技术中采用力度琴键开关组A1来实现力度的传感，其中一组开关的结构示意图可参看图3。限位块1主要是用来限制键身4的下沉深度，限位块2是用来限制半音键(黑键)的。定位块5用在静止态时定位键身4，配重调节器6用来调节键的回复力达到演奏标准。至于转动支撑轴3的位置应保证琴键身下沉0.5cm时K1断开而下沉到限位块时K2闭合，这当然和双触点开关K的位置也十分有关。为了保证电路的可靠性和稳定性，可以将图2所示的电路全部集成化在一个芯片之上，不但体积小、安装方便、而且会大大提高电路抗干扰能力和传感器的精确度。综上所公开的内容可以看出，由于本技术采用了最简单、但线性传感又十分准确的力度传感器及相应的琴键开关系统，使得全音色电子钢琴能以更加完善的功能与机械式钢琴相比美，而且其结构简单、价格便宜、安装方便、操作调整容易和余音控制器相配合可以出色地实现重弹重响，轻弹轻响，短弹短响，长弹长响，及短弹长响的特殊功能，从而更加准确与维妙地表达音乐作曲家与演奏家的思想感情，增加乐曲的感染力与优美感。因此，本技术所涉及到的这一专利技术创造将会在电子钢琴的生产与普及上起到重要的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全音色电子钢琴，由琴键开关系统Ａ，音形门电路Ｂ，数字律音发生器Ｃ，振荡器Ｄ，余音控制器Ｍ，射极跟随器Ｅ，滤波器Ｆ，静噪电路Ｇ，音量调节前置放大器Ｈ，功率放大器１扬声器Ｊ和电源Ｌ组成，其特征在于琴键开关系统是一个代有力度传感器Ａ２的音色控制系统，具体由力度传感器Ａ２，放大电路Ａ３和力度琴键开关组Ａ１所组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全音色电子钢琴，由琴键开关系统A，音形门电路B，数字律音发生器C，振荡器D，余音控制器M，射极跟随器E，滤波器F，静噪电路G，音量调节前置放大器H，功率放大器1扬声器J和电源L组成，其特征在于琴键开关系统是一个代有力度传感器A2的音色控制系统，具体由力度传感器A2，放大电路A3和力度琴键开关组A1所组成。2.根据权利要求1所说的全音色电子钢琴，其特征在于力度传感器A1是一个阻容耦合充放电回路(C1、R1)，其充电端通过琴键开关的常闭触点K1与稳压电源的正极输出相连，同时通过常开触点K2与放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：董健，
申请(专利权)人：董健，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]