本发明专利技术涉及一种改进的红外光电开关检测键盘乐器琴键动作及弹奏力度的电路装置。其特征是：制作在同一电极支架上的两颗相同的光敏三极管芯片，塑封成一体为红外双控光敏接收管，和红外发射二极管组成红外双控光电开关，每个琴键对应一组红外双控光电开关及辅助电路，相互间按行列关系电气连接，组成整个键盘的矩阵扫描电路；每个琴键底面设一红外光阻光片，阻光片随琴键上下运动时，红外双控光敏接收管内的两颗光敏三极管先后截止或导通，相应的信号经矩阵扫描电路检测输出至电子乐器主控板。检测两颗光敏三极管先后截止时输出信号的时间间隔，运算出弹奏琴键的力度。本发明专利技术同现有技术相比，可靠精确，反应灵敏，体积小，成本相对较低，特别是不影响琴键的弹奏手感，实用性强。
【技术实现步骤摘要】
一种乐器力度键盘的光电装置 本专利技术涉及
为乐器类，具体说涉及一种乐器力度键盘的光电装置，特别是通过一种改进的红外光电开关检测键盘类乐器琴键动作及弹奏力度的电路装置。 钢琴琴键具有力度特性，其重点是弹奏琴键的手指力度和钢琴发出的音量效果呈 正相关性。现在大多数电子琴和电子钢琴模拟传统钢琴的这种力度效果，实现的原理依据 牛顿第二定律物体的加速度和物体所受的合外力成正比的关系。即检测琴键运动中通过 恒定两点间的时间差，可求得加速度及力度，进而控制音源的音量强弱效果。目前琴键常用 的力度检测电路大多数为接触式，极少数用非接触式。 接触式通常是用类似家电遥控器的导电胶做为开关触点，但遥控器一般一个按钮 只有一个触点，而力度琴键下部则设置两个触点，对应电路板上的两处通断点，由于两处导 电胶触点的构造形状差异，造成同时按键时两个通断点有先后时间间隔，即时间差。如测得 的时间差大，则加速度小，力度弱；反之，时间差小，则加速度大，力度强。接触式导电胶法的 优点是电路简单，成本低，制造装配容易；缺点是琴键和导电胶、导电胶再和电路板接触栅 接触过程中产生阻力，使导电胶对琴键弹奏手感产生影响，制造及装配误差容易造成时间 间隔的误差，塑胶导电胶也容易老化磨损及弹性疲劳，导电胶触点与电路板接触栅的电阻 值易受环境温、湿度影响。目前绝大多数电子琴和电子钢琴的力度键盘采用导电胶方法。 非接触式大多采用红外光发射与接收半导体组件，检测琴键按下时红外光被阻挡 的信号。检测琴键力度的方法，一般是在琴键下部设置两组红外光发射接收半导体组件，即 两组光电开关，当红外光被与琴键相连的阻光片阻挡时，光敏接收管由导通转为截止，输出 检测信号；由于两组光电开关和阻光片的构造形状差异，造成按键时两个光敏接收管的检 测信号有先后时间间隔，进而推算出琴键运动的加速度和力度。通常阻光片用长方形金属 片加工成直角，一面用螺钉紧固于琴键底面，另一面用于阻挡红外光。根据两组光电开关结 构及安装的不同，有用两片阻光片的；也有用一片阻光片的，将较宽的、阻光的一边加工成 一上一下的阶梯形。 光电开关法的优点是阻光片在发射管与接收管间非接触运动，不影响琴键的弹奏手感，发射管与接收管通用性强，反应灵敏，不会磨损；缺点是成本较高，光电开关和阻光片个体大，装配稍麻烦，容易产生误差，装配误差会造成时间间隔信号的误差。个别高档的传统钢琴附加录音等功能，需检测键盘力度时采用这种光电开关法， 一般较少采用。 非接触式国外也有用一组红外光发射接收半导体组件检测光信号强弱的方法检测力度，弹奏琴键时，阻光片向下运动，红外光由强转弱至无，光敏接收管输出电流随之变化，由于光敏接收管工作在特性曲线的线性区，光敏接收管的放大倍数误差等制造误差和装配误差容易产生错误结果，一致性不如两组光电开关中光敏接收管只工作在饱和区或截止区可靠。由于光敏接收管输出的是模拟信号，还需另加辅助电路转换成数字信号，该检测方法电路复杂，成本高，抗干扰性差。 本专利技术的目的是提供一种改进的非接触式力度键盘电路装置，特别是不影响琴键 的弹奏手感，成本相对较低，可靠性和一致性好，反应灵敏，装配方便，误差较小的力度键盘 检测电路，其采纳了光电开关方法的长处，弥补其不足，使光电开关检测乐器力度键盘的方 法可以较大范围的推广应用。 为实现上述目的，本专利技术设计一种乐器力度键盘的光电装置，包括红外双控光敏 接收管、红外发射二极管、凹槽型黑色塑料壳体、阻光片、电路板和电子元器件，并且阻光片 连接乐器键盘琴键的底面，其特征是红外双控光敏接收管内设有两颗相同的红外光敏三 极管芯片，被制作在同一个公共电极支架上，两颗芯片公共电极的极性相同，每颗芯片的另 一电极各自独立，两颗芯片处于同一平面，两颗芯片中心分别处于同一垂直线的上、下位 置，被塑料树脂封装成一体，红外发射二极管和红外双控光敏接收管置于凹槽型黑色塑料 壳体的对立两侧中，透过凹槽两侧相对的垂直感光通槽，红外双控光敏接收管内两颗红外 光敏三极管芯片接收红外发射二极管发射的红外光。 所述的每组置于凹槽型黑色塑料壳体对立两侧中的红外发射二极管和红外双控 光敏接收管，对应乐器键盘的每个琴键，安装在设于乐器键盘下方的电路板上，红外双控光 敏接收管内两颗红外光敏三极管芯片各自独立的电极，分别电气连接由二极管或三极管或 集成电路组成的相同的开关电路。 所述的乐器整个键盘的每个琴键，对应一组置于凹槽型黑色塑料壳体对立两侧中 的红外发射二极管和红外双控光敏接收管，以及相关电气连接的由二极管或三极管或集成 电路组成的相同的开关电路，各组之间按行列关系电气连接，完成整个乐器力度键盘的矩 阵电路扫描。 所述的对应乐器键盘的每个琴键，所有置于凹槽型黑色塑料壳体中的红外发射二 极管按行列关系分成多个队列电气连接，各队列内的红外发射二极管同步发射或截止，各 队列间的红外发射二极管周期轮换发射红外光。 所述的乐器键盘每个琴键的底面且对应凹槽型黑色塑料壳体凹槽上方的中心位 置，各设一连接琴键的阻光片，阻光片和琴键底面垂直成T型，可以随琴键在凹槽中上下运 动而不和凹槽接触。 所述的琴键底面设有槽孔，金属的阻光片插入槽孔中，阻光片设有的直角定位角 限位于键体底面，阻止阻光片过度深入槽孔，阻光片设有的尖锐锲形角抵住槽壁，阻止阻光 片从槽孔中退出，阻光片和琴键粘胶结合构成。 所述的红外双控光敏接收管内所设有的两颗红外光敏三极管芯片是NPN型，制作 在同一个公共的集电极支架上，发射极各自独立。 本专利技术实施例所采取的技术方案如下利用通常的树脂封入型红外光敏三极管制 备工艺，在同一个电极支架上制作两颗相同的红外光敏三极管芯片，该电极为公共极，两颗 芯片公共电极的极性相同，每颗芯片的另一电极各自独立，两颗芯片处于同一平面，两颗芯 片中心分别处于同一垂直线的上、下位置，塑料树脂封装成一体，成为含有上位光敏三极管和下位光敏三极管的红外双控光敏接收管。两颗芯片的间距取值1至2毫米为宜，为力度 特性检测的重要参数。该双控光敏接收管除了多一个电极，其余外形尺寸与普通光敏接收 管基本相同。将该双控光敏接收管和一颗波长符合接收管要求的发射管，置于同一个凹槽 型黑色塑料壳体的对立两侧中，使发射管所发射的红外光介于双控光敏接收管两颗芯片的 有效感光角内，构成红外双控光电开关。将该红外双控光电开关安装于琴键下方，在琴键底 面且黑色塑料壳体凹槽的上方的对应中心位置设一红外光阻光片，该阻光片连接琴键，可 以随琴键在凹槽中上下运动而不和凹槽接触。开始工作时，没有阻光片阻挡，双控光敏接收 管内的上位光敏三极管和下位光敏三极管均感光导通；当琴键向下运动，首先上位光敏三 极管感光被阻挡，上位光敏三极管电流截止，发出开始力度检测的计时控制信号；等到下位 光敏三极管感光被阻挡，下位光敏三极管电流截止，发出结束计时的控制信号，乐器主控板 上的微处理器根据时间间隔测得琴键向下运动的加速度(力度)，进而按预设的力度响应 特性规则控制音源相应发音，完成单个琴键的力度检测。 —架乐器键盘由数十个琴键组成，通常电子乐器将键盘分解成若干横向行和竖向 列构成的行列关系的矩阵扫描电路，一个方向发送扫描信号，另一个方向读取扫描信号，所 有琴键对应为行列中的交叉节点。而一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种乐器力度键盘的光电装置，包括红外双控光敏接收管、红外发射二极管、凹槽型黑色塑料壳体、阻光片、电路板和电子元器件，并且阻光片连接乐器键盘琴键的底面，其特征是：红外双控光敏接收管内设有两颗相同的红外光敏三极管芯片，被制作在同一个公共电极支架上，两颗芯片公共电极的极性相同，每颗芯片的另一电极各自独立，两颗芯片处于同一平面，两颗芯片中心分别处于同一垂直线的上、下位置，被塑料树脂封装成一体，红外发射二极管和红外双控光敏接收管置于凹槽型黑色塑料壳体的对立两侧中，透过凹槽两侧相对的垂直感光通槽，红外双控光敏接收管内两颗红外光敏三极管芯片接收红外发射二极管发射的红外光。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马季平，沈建，
申请(专利权)人：上海九歌乐器音响有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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