專利名稱：鋼琴無(wú)線遙控自動(dòng)演奏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能自動(dòng)檢測(cè)和校正傳感器的鋼琴?gòu)椬噙^(guò)程記錄裝置，特別適用于鋼琴無(wú)線遙控自動(dòng)演奏系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋼琴自動(dòng)演奏系統(tǒng)是一套能夠自動(dòng)記錄和自動(dòng)播放鋼琴演奏過(guò)程的裝置。這種裝置通過(guò)傳感器檢測(cè)鋼琴琴健動(dòng)作的時(shí)刻和力度并記錄形成音樂(lè)文件，即錄音。放音時(shí)，由單片計(jì)算機(jī)根據(jù)樂(lè)曲內(nèi)容控制電磁鐵擊打鋼琴琴鍵，通過(guò)鋼琴的機(jī)械傳動(dòng)部件最終敲擊琴弦發(fā)出聲音。
目前，公知的鋼琴自動(dòng)演奏系統(tǒng)錄音裝置采用光電傳感器。鋼琴琴健動(dòng)作時(shí)，帶動(dòng)一個(gè)左右錯(cuò)開在垂直方向上成一階梯形的金屬擋光片一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擋光片分別擋住左右水平排開的兩個(gè)光電傳感器的光束的時(shí)刻不一樣，這個(gè)時(shí)間差就代表了鋼琴琴健動(dòng)作的快慢，即彈琴力度。但是，鋼琴在使用過(guò)程中，不可能不校音調(diào)整。這種必需的機(jī)械調(diào)節(jié)將影響擋光片和光電傳感器的最佳相對(duì)位置，使得錄音不準(zhǔn)，甚至不能錄音(擋光片擋不到光束)。
本發(fā)明的目的是提供一種鋼琴自動(dòng)演奏系統(tǒng)的錄音裝置，它采用線性霍爾元件來(lái)檢測(cè)鋼琴琴健動(dòng)作，安裝調(diào)試方便，尤其是能自動(dòng)檢測(cè)和校正錄音傳感器，錄音相當(dāng)準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明能夠自動(dòng)記錄和自動(dòng)播放鋼琴演奏過(guò)程，通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)鋼琴琴健動(dòng)作的時(shí)刻和力度并記錄形成音頻信號(hào)，并將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存；無(wú)線遙控器對(duì)鋼琴儲(chǔ)存的曲目進(jìn)行選擇并重放。
本發(fā)明所述的琴鍵底面粘一塊永磁鐵，正對(duì)永磁鐵的地方裝有傳感器。所述的永磁鐵正對(duì)的電路板上裝有霍爾傳感器，霍爾元件的輸出電壓通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器接入單片計(jì)算機(jī)。永磁鐵為園片狀釹鐵硼強(qiáng)磁鐵，霍爾元件為內(nèi)含線性放大器和射極跟隨器的線性霍爾元件，其輸入是磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是和輸入量成正比的電壓。單片計(jì)算機(jī)通過(guò)程序算法自動(dòng)檢測(cè)和校正傳感器，并進(jìn)行補(bǔ)償。琴鍵未壓下時(shí)，所述的永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離為12毫米，霍爾元件輸出電壓為3.52伏；琴鍵壓到底時(shí)，永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離為2毫米，霍爾元件輸出電壓為2.55伏，兩種狀態(tài)下霍爾元件輸出電壓變化為970mV。
本發(fā)明的無(wú)線遙控器包括鍵盤、CPU、USB接口、無(wú)線模塊、LCD顯示器及存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器可記錄鋼琴演奏曲目，USB端口與PC機(jī)通訊，上傳或下載曲目。鍵盤信號(hào)輸入CPU，CPU通過(guò)USB按口從存儲(chǔ)器取出音樂(lè)曲目，經(jīng)無(wú)線模塊調(diào)制發(fā)射輸出。所述的無(wú)線模塊與鋼琴主機(jī)采用RF無(wú)線通訊，其頻率為300-900MHZ。鋼琴主機(jī)內(nèi)的無(wú)線收發(fā)模塊將接收的曲目音樂(lè)信號(hào)通過(guò)單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電磁鐵。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有鋼琴錄音自適應(yīng)能力強(qiáng)，失真小，錄音效果好，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。


圖1是本發(fā)明鋼琴主機(jī)的電路框圖。
圖2是本發(fā)明鋼琴主機(jī)關(guān)健部份的電路圖。
圖3是霍爾元件、永磁鐵的距離與電壓的關(guān)系曲線圖。
圖4是鋼琴主機(jī)工作流程圖。
圖5是本發(fā)明遙控器電路方框圖。
圖6是RF電路方框圖。
圖7是本發(fā)明RF電原理圖。
圖8是本發(fā)明遙控器電原理圖。
具體實(shí)施例下面結(jié)合

對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖1、圖2所示，在鋼琴主機(jī)中，每個(gè)琴鍵底面粘一塊永磁鐵，琴鍵下面有一電路板，在電路板上正對(duì)永磁鐵的地方分別裝有霍爾傳感器。根據(jù)相對(duì)距離的不同，永磁鐵會(huì)在霍爾元件處產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)，霍爾元件將輸出一個(gè)同磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)輸入單片計(jì)算機(jī)，單片計(jì)算機(jī)采集到此電壓信號(hào)，通過(guò)一定的分析計(jì)算就能了解此時(shí)該永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離。由于永磁鐵同琴鍵是粘在一起的，所以琴鍵的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)便得到記錄。
在鋼琴校音調(diào)整后，永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離發(fā)生變化，霍爾元件輸出的電壓信號(hào)隨之發(fā)生變化。單片計(jì)算機(jī)能夠檢測(cè)到此電壓信號(hào)的變化，通過(guò)一定的算法補(bǔ)償，就能使鋼琴錄音效果不受校音調(diào)整的影響。
永磁鐵(直徑8mm，厚度2mm)同霍爾元件(型號(hào)CS3503)的相對(duì)距離與霍爾元件輸出電壓的關(guān)系曲線如圖3所示。當(dāng)琴鍵未壓下時(shí)，永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離為12毫米，霍爾元件輸出電壓為3.52伏。當(dāng)琴鍵壓到底時(shí)，永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離為2毫米，霍爾元件輸出電壓為2.55伏。兩種狀態(tài)下霍爾元件輸出電壓變化為970mV。最不利處?kù)`敏度為20mV/mm，最利處?kù)`敏度為200mV/mm。
霍爾元件輸出電壓通過(guò)8位A/D轉(zhuǎn)換器按每5mV一個(gè)字轉(zhuǎn)換后送入單片計(jì)算機(jī)?？蓹z測(cè)到的電壓變化為28*5mV＝256*5mV＝1280mV比較合理地涵蓋了霍爾元件的輸出電壓變化范圍(970mV)。
能夠檢測(cè)最不利處的琴鍵位置變化為5mV/(20mV/mm)
＝0。25mm能夠檢測(cè)最利處的琴鍵位置變化為5mV/(200mV/mm)＝0.025mm從以上的計(jì)算結(jié)果可以看出采用霍爾元件來(lái)檢測(cè)鋼琴琴健動(dòng)作具有很高的準(zhǔn)確性。
如圖4所示，是自動(dòng)檢測(cè)流程圖。
如圖5所示，是本發(fā)明的遙控器電路方框圖，遙控器包括CPU、無(wú)線模塊、USB接口、16M閃存、4X4鍵盤和LCD顯示器。無(wú)線模塊將鋼琴主機(jī)發(fā)射的曲目音樂(lè)信號(hào)接收后，通過(guò)CPU及USB接口存儲(chǔ)在16M閃存。無(wú)線模塊也可以將要選擇存儲(chǔ)在16M閃存的曲目音樂(lè)信號(hào)發(fā)射到鋼琴主機(jī)，由鋼琴主機(jī)接收后，通過(guò)鋼琴主機(jī)控制電路控制鋼琴重新播放演奏。選擇輸入至4X4的鍵盤，鍵盤信號(hào)通過(guò)CPU連接無(wú)線模塊輸出的同時(shí)，由LCD顯示器進(jìn)行顯示。如圖6所示，用戶可通過(guò)端口與PC機(jī)通訊，上傳或下載曲目。圖7、圖8為本發(fā)明遙控器的具體電路原理圖。
鋼琴自動(dòng)演奏系統(tǒng)用遙控器有如下特點(diǎn)1、于本演奏系統(tǒng)無(wú)須在鋼琴上外置控制盒，因此所有的操作規(guī)程都由遙控器完成，這些規(guī)程包括a.選擇曲目播放。
b.連續(xù)播放。
c.錄音。
d.錄音重放。
e.錄音存儲(chǔ)。
f.曲目管理。
g.系統(tǒng)自檢。
h.PC工具。
2、遙控器設(shè)有一個(gè)98×64的點(diǎn)陣液晶顯示器，可以隨時(shí)顯示系統(tǒng)的工作狀況，接收用戶的輸入信息。
3、遙控器與主機(jī)之采用RF無(wú)線通訊，通訊頻率為各國(guó)通用的ISM頻段(300-900MHZ)，并且可用軟件更改頻率，以滿足不同國(guó)家的客戶需求。RF通訊距離可達(dá)20M以上，并且不受周邊障礙物的影響，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，速率可達(dá)20kps。
4、內(nèi)置大容量閃存(16M)，最大可存儲(chǔ)500首鋼琴曲目，用戶可隨時(shí)更新曲目或下載到鋼琴欣賞。
5、具有USB接口，符合USB1.1標(biāo)準(zhǔn)，用戶可通過(guò)此端口與PC機(jī)通訊，上傳或下載曲目。
權(quán)利要求
1.一種鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，能夠自動(dòng)記錄和自動(dòng)播放鋼琴演奏過(guò)程，其特征在于通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)鋼琴琴健動(dòng)作的時(shí)刻和力度并記錄形成音頻信號(hào)，并將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存；無(wú)線遙控器對(duì)鋼琴儲(chǔ)存的曲目進(jìn)行選擇并重放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于所述的琴鍵底面粘一塊永磁鐵，正對(duì)永磁鐵的地方裝有傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于所述的永磁鐵正對(duì)的電路板上裝有霍爾傳感器，霍爾元件的輸出電壓通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器接入單片計(jì)算機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于的所述的永磁鐵為園片狀釹鐵硼強(qiáng)磁鐵，霍爾元件為內(nèi)含線性放大器和射極跟隨器的線性霍爾元件，其輸入是磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是和輸入量成正比的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于的單片計(jì)算機(jī)通過(guò)程序算法自動(dòng)檢測(cè)和校正傳感器，并進(jìn)行補(bǔ)償。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于琴鍵未壓下時(shí)，所述的永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離為12毫米，霍爾元件輸出電壓為3.52伏；琴鍵壓到底時(shí)，永磁鐵同霍爾元件的相對(duì)距離為2毫米，霍爾元件輸出電壓為2.55伏，兩種狀態(tài)下霍爾元件輸出電壓變化為970mV。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)線遙控器包括鍵盤、CPU、USB接口、無(wú)線模塊、LCD顯示器及存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器可記錄鋼琴演奏曲目，USB端口與PC機(jī)通訊，上傳或下載曲目。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于所述的鍵盤信號(hào)輸入CPU，CPU通過(guò)USB按口從存儲(chǔ)器取出音樂(lè)曲目，經(jīng)無(wú)線模塊調(diào)制發(fā)射輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)線模塊與鋼琴主機(jī)采用RF無(wú)線通訊，其頻率為300-900MHZ。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋼琴無(wú)線自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其特征在于的所述的鋼琴主機(jī)內(nèi)的無(wú)線收發(fā)模塊將接收的曲目音樂(lè)信號(hào)通過(guò)單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電磁鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種能自動(dòng)檢測(cè)和校正傳感器的鋼琴?gòu)椬噙^(guò)程記錄裝置，本發(fā)明能夠自動(dòng)記錄和自動(dòng)播放鋼琴演奏過(guò)程，通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)鋼琴琴鍵動(dòng)作的時(shí)刻和力度并記錄形成音頻信號(hào)，并將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存；無(wú)線遙控器對(duì)鋼琴儲(chǔ)存的曲目進(jìn)行選擇并重放。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有鋼琴錄音自適應(yīng)能力強(qiáng)，失真小，錄音效果好，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)G10F1/00GK1624758SQ200310112460
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月5日
發(fā)明者陳培華, 吳應(yīng)斌, 黃宋進(jìn), 汪竹平, 鐘銘成, 譚發(fā)康 申請(qǐng)人:深圳市桑海為實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司