專利名稱:觸摸式多功能電子琴的制作方法
本實(shí)用新型是一種具有民族特色，適合于弦樂(lè)演奏習(xí)慣的電子樂(lè)器，用于專業(yè)或業(yè)余團(tuán)體小樂(lè)隊(duì)及個(gè)人演奏。
目前國(guó)內(nèi)外電子琴種類很多，但大部分電子琴控制采用鍵盤(pán)式或金屬弦式。從電子線路結(jié)構(gòu)上看，鍵盤(pán)式電子琴靠琴鍵控制頻率不同的振蕩器或分頻器，產(chǎn)生不同頻率的音階。弦控制式電子琴是靠金屬弦改變音階電阻值，使其產(chǎn)生不同的頻率變化。而強(qiáng)弱表情變化靠腳踏板去控制；各種功能的轉(zhuǎn)換靠開(kāi)關(guān)完成?！稛o(wú)線電》雜志86年1期介紹的《無(wú)鍵電子琴》是用一個(gè)觸摸部位代替一個(gè)鍵位，控制一個(gè)振蕩器，不能摸擬弦樂(lè)，且操作時(shí)受手的干濕度影響，手太干或太濕均影響音準(zhǔn)。鍵盤(pán)式電子琴對(duì)于摸擬我國(guó)民族樂(lè)器達(dá)到較佳的弦樂(lè)效果無(wú)法勝任，而弦控電子琴雖能摸擬弦樂(lè)器效果，但體積較大，不便攜帶，且功能較少。
本實(shí)用新型的目的就是制作一種體積小，功能多，即能摸擬民族樂(lè)器，又能摸擬部分西洋樂(lè)器，大部分演奏部件均采用觸摸方式控制的電子琴。
本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)由四部分組成。(1)主旋律部分音階發(fā)生器由主振蕩器、分頻器及觸摸式音階指板電路組成，主振蕩器采用射板耦合自激多諧振蕩器，振蕩頻率決定于RC乘積值，用改變電阻R值的方法改變頻率，用一組音階電阻同時(shí)控制兩個(gè)主振器的振蕩頻率；在需要的頻率范圍內(nèi)，使兩個(gè)主振器的頻率永遠(yuǎn)保持純五度音平行，再通過(guò)分頻器的配合，達(dá)到用一組音階電阻控制四組音階的效果，即用一條音階指板控制四根不同音高的弦(即A－D－
－
四根空弦)，音階指板采用觸摸式，利用手指作為直流放大管BG的偏流電阻，手觸到指板上后使BG管導(dǎo)通，雙向開(kāi)關(guān)K與電源接通，促使開(kāi)關(guān)三極管BG′完全導(dǎo)通，觸摸位置不同，相對(duì)應(yīng)的音階電阻阻值也不同，使振蕩器的頻率發(fā)生變化，達(dá)到控制音階的目的。指板音階位置排列的規(guī)律按一般弦樂(lè)器規(guī)律而設(shè)計(jì)，采用十二平均律多品制；每個(gè)半音占用7～4個(gè)品，這樣，在演奏滑音時(shí)就沒(méi)有品的痕跡，近似于弦樂(lè)的滑音，該琴共用114個(gè)品，控制19個(gè)半音階。用觸摸式單音開(kāi)關(guān)控制弦轉(zhuǎn)換及單音輸出，經(jīng)觸摸式手踏板控制輸出音量的大小，完成強(qiáng)弱表情的控制；然后進(jìn)入音樂(lè)濾波器，摸似出各種不同音色，由觸摸式音色選擇器選擇出所需音色，經(jīng)過(guò)一級(jí)音頻放大進(jìn)入主放大器輸出。(2)自動(dòng)合聲伴奏部分和聲發(fā)生器是由三組主振器和分頻器組成，轉(zhuǎn)調(diào)是由觸摸式轉(zhuǎn)調(diào)解碼器、計(jì)數(shù)器完成。本實(shí)用新型設(shè)有24個(gè)大小調(diào)，當(dāng)手指觸摸任一調(diào)的觸摸點(diǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)器自動(dòng)形成該調(diào)的二進(jìn)制代碼，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)調(diào)解碼器，由可選出該調(diào)四個(gè)功能的和弦功能計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后形成功能代碼，經(jīng)和弦功能解碼器選擇出四個(gè)功能和弦中的一個(gè)。和弦的形成是由和弦解碼器完成的，和弦解碼器中包括三組音階電阻，和聲由三組音階電阻控制，每個(gè)音階電阻由其相應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)控制，共計(jì)36個(gè)音階電阻和開(kāi)關(guān)，形成三個(gè)十二平均律音階，成為和弦的根音、三音、五音。和弦功能計(jì)數(shù)器和解碼器是由兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路和二極管組成，轉(zhuǎn)調(diào)解碼器是由五個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路組成的計(jì)數(shù)器。本實(shí)用新型24個(gè)大小調(diào)中分12個(gè)大調(diào)和12個(gè)小調(diào)，每個(gè)調(diào)有四個(gè)功能的和弦，共96個(gè)和弦。由于采用了數(shù)字控制，由3×12個(gè)音階電阻控制自動(dòng)和聲振蕩器和分頻器，完成96個(gè)和弦功能，簡(jiǎn)化了線路和調(diào)音工程。自動(dòng)和聲節(jié)奏由時(shí)序計(jì)數(shù)器和自動(dòng)和聲節(jié)奏解碼器組成，時(shí)序計(jì)數(shù)器包括時(shí)序脈沖發(fā)生器和由四個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路組成的四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)和聲節(jié)奏型轉(zhuǎn)換觸摸器觸發(fā)后，輸出各種不同節(jié)奏型的和聲伴奏，經(jīng)音色濾波器和音頻放大器進(jìn)入主放大器輸出。(3)自動(dòng)打擊樂(lè)伴奏部分是由自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器、打擊樂(lè)發(fā)生器和打擊樂(lè)音頻放大器組成。自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器工作原理同自動(dòng)和聲節(jié)奏解碼相同，打擊樂(lè)節(jié)奏的形成是由單結(jié)管組成的時(shí)序脈沖發(fā)生器控制由四個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路組成的四位計(jì)數(shù)器完成，由二極管解碼器按時(shí)序形成16種狀態(tài)的循環(huán)，形成節(jié)奏，速度連續(xù)可調(diào)。從時(shí)序脈沖發(fā)生器引出另一路輸出脈沖信號(hào)進(jìn)入節(jié)拍器，控制三極管按時(shí)序脈沖頻率有規(guī)律地截止導(dǎo)通，使發(fā)光二極管按節(jié)奏一拍一次，作為發(fā)光節(jié)拍器兼作電源指示燈，電源接通即工作，可很方便的選擇節(jié)奏進(jìn)行速度。打擊樂(lè)發(fā)生器的鼓電路采用一般的雙T型受激振蕩器，釵電路采用噪聲發(fā)生器，板電路采用LC振蕩器，電子鼓是采用雙T型受激振蕩器，由晶體管控制振蕩電阻阻值變化，形成下滑音，摸擬電子鼓音色。(4)自然音響部分采用自然音響效果發(fā)生器，用分立插件方式，將各種摸擬自然音響(如鳥(niǎo)叫、風(fēng)聲、雨聲、雷電、水聲等等)的電路裝入獨(dú)立的小盒內(nèi)，需要時(shí)插入琴體上方，盒上裝有觸摸開(kāi)關(guān)，控制音響的輸出與關(guān)閉。
本實(shí)用新型有兩組主振蕩器，第一組主振蕩器頻率范圍為2640～7920HZ，第二組主振蕩器頻率范圍為1760～5280HZ，經(jīng)分頻器分頻后總范圍為57～7920HZ(約七個(gè)八度音域)。自動(dòng)和聲總的頻率范圍為130HZ～1320HZ(約三個(gè)八度音域)，自動(dòng)打擊樂(lè)伴奏節(jié)奏型共計(jì)十九種(十六種固定程序、三種插入程序)。自動(dòng)和聲伴奏節(jié)奏型共計(jì)十九種(十五種固定程序、四種插入程序)，音色摸擬十六種，摸擬打擊樂(lè)器12種，自動(dòng)節(jié)奏速度范圍控制在40拍／分～200拍／分之間。該琴演奏部件的控制大部分采用觸摸式，轉(zhuǎn)換速度之快是一般開(kāi)關(guān)做不到的，該琴的體積近似于中號(hào)吉他，演奏姿式與吉他、琵琶、三弦、中阮樂(lè)器基本相同，可坐著演奏，也可加背帶站著演奏。
本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)。
1.由于采用了觸摸式音階指板以及大部分演奏部件控制采用觸摸式，形成了無(wú)鍵無(wú)弦琴，減輕了演奏負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化了演奏方法。
2.控制轉(zhuǎn)換速度快，無(wú)機(jī)械噪聲，在演奏過(guò)程中轉(zhuǎn)換銜接無(wú)空隙，不破壞樂(lè)曲的速度，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)壽命長(zhǎng)。
3.強(qiáng)弱表情變化采用觸摸式手踏板控制，它與弦轉(zhuǎn)換觸摸式開(kāi)關(guān)組合在一起，不必另設(shè)腳踏板，操作起來(lái)更為方便。
4.體積小，功能多，便于攜帶，使用方便，演奏不受條件限制，凡是有弦樂(lè)基礎(chǔ)的人經(jīng)短時(shí)間的學(xué)習(xí)就可演奏，便于普及，在摸擬弦樂(lè)器和民族樂(lè)器方面是鍵盤(pán)式電子琴無(wú)法比擬的。
本實(shí)用新型的附圖結(jié)合實(shí)施例加以說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型的外形圖圖2是本實(shí)用新型的總體電路方框圖圖3是本實(shí)用新型觸摸式音階指板電路圖圖4是本實(shí)用新型觸摸式強(qiáng)弱表情踏板電路圖圖5是觸摸式功能轉(zhuǎn)換解碼器基本原理圖如圖1所示1－觸摸式音階指板2－弦轉(zhuǎn)換和強(qiáng)弱表情踏板控制觸摸器3－主旋律音量控制旋扭4－自動(dòng)伴音音量控制旋扭5－插座6－彈撥樂(lè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)7－音型選擇觸摸器8－3／4、4／4節(jié)奏轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)9－自動(dòng)節(jié)奏速度控制旋扭10－打擊樂(lè)與和聲音量平衡控制旋扭11－小調(diào)轉(zhuǎn)換觸摸器12－大調(diào)轉(zhuǎn)換觸摸器13－和聲節(jié)奏型轉(zhuǎn)換觸摸器14－打擊樂(lè)節(jié)奏型轉(zhuǎn)換觸摸器15－余音選擇觸摸器16－顫音強(qiáng)度控制旋扭17－效果控制旋扭18－音色選擇觸摸器
19－頻譜合成選擇按鍵20－自然音響效果插件 21－自然音響效果插件22－調(diào)音旋扭23－自動(dòng)節(jié)奏起動(dòng)與終止觸摸器24－功能和弦轉(zhuǎn)換觸摸器25－自動(dòng)和聲插入程序觸摸器26－自動(dòng)打擊樂(lè)插入程序觸摸器27－電子鼓轉(zhuǎn)換控制觸摸器圖1中所示的琴體采用具有民族樂(lè)器特色的琵琶狀，大部分演奏部件控制均采用觸摸式，如觸摸式音階指板〔1〕，弦轉(zhuǎn)換和強(qiáng)弱表情踏板控制觸摸器〔2〕，音型選擇觸摸器〔3〕，大小調(diào)轉(zhuǎn)換觸摸器〔11、12〕，和聲節(jié)奏和打擊樂(lè)節(jié)奏轉(zhuǎn)換觸摸器〔1314〕，余音選擇觸摸器〔15〕，音色選擇觸摸器〔18〕，自動(dòng)節(jié)奏起動(dòng)與終止觸摸器〔23〕，功能和弦轉(zhuǎn)換觸摸器〔24〕，自動(dòng)和聲和自動(dòng)打擊樂(lè)插入程序觸摸器〔25、26〕，電子鼓轉(zhuǎn)換控制觸摸器〔27〕，觸摸器由具有良導(dǎo)體功能的金屬片及與之匹配的觸摸式電路構(gòu)成。
如圖2所示1－觸摸式音階指板電路2－主振蕩器
3－分頻器4－觸摸式單音開(kāi)關(guān)電路5－觸摸式強(qiáng)弱表情踏板電路6－主旋律音色濾波器7－觸摸式音色選擇器8－主旋律音頻放大器9－自然音響效果發(fā)生器10－和弦解碼器11－自動(dòng)和聲振蕩器12－自動(dòng)和聲分頻器13－觸發(fā)開(kāi)關(guān)14－自動(dòng)和聲音色濾波器15－自動(dòng)和聲音頻放大器16－轉(zhuǎn)調(diào)解碼器17－觸摸式轉(zhuǎn)調(diào)計(jì)數(shù)器18－和弦功能解碼器19－觸摸式和弦功能計(jì)數(shù)器20－時(shí)序計(jì)數(shù)器21－節(jié)拍器
22－自動(dòng)和聲節(jié)奏解碼器23－自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器24－打擊樂(lè)發(fā)生器25－打擊樂(lè)音頻放大器26－主放大器及音箱如圖3所示，指板N是與正9V電源相接的一整條金屬片，指板M是按音階關(guān)系排列的許多小金屬片，音階排列采用十二平均律多品制，每個(gè)半音占用7～4個(gè)品，小金屬片排列成114個(gè)品，控制19個(gè)半音階，M與N之間的間隙為0.8毫米，各小金屬片之間的間隙也為0.8毫米，A和D為兩組主振蕩器，R1～R114為限流電阻，BG1～BG114為直流放大管，電子開(kāi)關(guān)K1～K114采用小規(guī)模集成電路C514(雙向開(kāi)關(guān))，BG1′～BG114′為壓降相同的開(kāi)關(guān)管，R1′～R114′為音階電阻，W1為定弦調(diào)音電阻，W2是平行五度音純度調(diào)節(jié)電阻，用一組音階電阻R′可同時(shí)控制兩個(gè)主振蕩器A、D，使兩主振蕩器永遠(yuǎn)保持純五度音的平行。演奏時(shí)，手指觸摸指板N與M，由于N與正9V電源相接，M與N通過(guò)手指接通，電流經(jīng)過(guò)限流電阻R進(jìn)入BG的基板(BG的集電板與＋9V電源相連接)使BG管導(dǎo)通，進(jìn)而接通雙向開(kāi)關(guān)K，這時(shí)BG′管飽和導(dǎo)通，音階電阻R′得到電流。觸摸位置不同，音階電阻R′值不相同，振蕩器的頻率亦不相同。電路要求BG管β值在50～200范圍之間，W1調(diào)節(jié)范圍0～10K，W2調(diào)節(jié)范圍為0～1K，限流電阻R值40～50K之間。
如圖4所示，電路中X是信號(hào)輸入端，Y是信號(hào)輸出端，R1～R12是衰減電阻，R13和R14為輸出電阻，BG1～BG12，BG1′～BG12′均為開(kāi)關(guān)晶體管，K1～K12是由雙向開(kāi)關(guān)C514組成，觸摸點(diǎn)1～12為密集排列，相應(yīng)的觸摸點(diǎn)控制相應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)，當(dāng)手指觸到觸摸點(diǎn)時(shí)，人體感應(yīng)電流經(jīng)BG′放大使BG管導(dǎo)通，從而雙向開(kāi)關(guān)K接通，觸摸點(diǎn)不同，電阻阻值不同，使信號(hào)輸出強(qiáng)弱發(fā)生變化，以控制表情強(qiáng)弱的變化。
如圖5所示，觸摸式功能轉(zhuǎn)換解碼器數(shù)字電路由解碼器、RS觸發(fā)器、編碼器和觸摸器四部分組成，RS觸發(fā)器由兩輸入端與非門(mén)組成，作為數(shù)字寄存器，其復(fù)位端R，置位端S與二極管組成數(shù)字代碼，由觸摸端A、B、C、D控制二進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換，輸出端Q和
Q與二極管組成解碼器，以完成數(shù)字代碼的轉(zhuǎn)換任務(wù)。音色選擇器〔2～7〕、轉(zhuǎn)調(diào)計(jì)數(shù)器〔2～17〕、和弦功能計(jì)數(shù)器〔2～19〕、自動(dòng)和聲節(jié)奏和自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器〔2～22、23〕均采用觸摸式功能轉(zhuǎn)換解碼器數(shù)字電路，根據(jù)不同的要求采用不同位數(shù)的二進(jìn)制，音色選擇器〔2～7〕、和弦功能計(jì)數(shù)器〔2～19〕自動(dòng)和聲節(jié)奏和自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器〔2～22、23〕采用兩組二位二進(jìn)制數(shù)字電路，通過(guò)兩輸入端與非門(mén)再轉(zhuǎn)換為四進(jìn)制，轉(zhuǎn)調(diào)計(jì)數(shù)器〔2～17〕采用五位二進(jìn)制數(shù)字電路。
權(quán)利要求
1.一種由琴體、演奏部件、主振蕩器、分頻器、音色濾波器、音頻放大器、自然音響效果發(fā)生器、自動(dòng)和聲與自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器、自動(dòng)和聲振蕩器、和弦和轉(zhuǎn)調(diào)解碼器、和弦功能與轉(zhuǎn)調(diào)計(jì)數(shù)器、時(shí)序計(jì)數(shù)器、節(jié)拍器、打擊樂(lè)發(fā)生器、主放大器及音箱組成的多功能電子琴，其特征在于琴體采用具有民族樂(lè)器特色的琵琶狀。大部分演奏部件如音階指板、弦轉(zhuǎn)換強(qiáng)弱表情踏板、音型選擇、大小調(diào)轉(zhuǎn)換、和聲節(jié)奏和打擊樂(lè)節(jié)奏轉(zhuǎn)換、余音選擇、音色選擇、自動(dòng)節(jié)奏起動(dòng)與終止、和弦功能轉(zhuǎn)換、自動(dòng)和聲和自動(dòng)打擊樂(lè)插入程序、電子鼓轉(zhuǎn)換的控制均采用觸摸式，觸摸器由有良導(dǎo)體功能的金屬片和與之匹配的觸摸器電路構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的多功能電子琴，其特征在于觸摸式音階指板電路 中的指板N是一整條金屬片(與正9V電源相接)指板M是按音階關(guān)系排列的許多小金屬片，音階排列采用十二平均律多品制，每個(gè)半音占用7～4個(gè)品，小金屬片排列成114個(gè)品，控制19個(gè)半音階，M與N之間的間隙為0.8毫米，各小金屬片之間的間隙也為0.8毫米，A和D為兩個(gè)主振蕩器，R1～R114為限流電阻，BG1～BG114為直流放大管，電子開(kāi)關(guān)K1～K114采用小規(guī)模集成電路C514(雙向開(kāi)關(guān))，BG1′～BG114′為壓降相同的開(kāi)關(guān)管，R1′～R114′音階電阻，W1為定弦調(diào)音電阻，W2是平行五度音純度調(diào)節(jié)電阻，用一組音階電阻R′可同時(shí)控制兩個(gè)主振蕩器A、D，使兩主振蕩器永遠(yuǎn)保持純五度音的平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的多功能電子琴，其特征在于觸摸式強(qiáng)弱表情踏板電路 采用相應(yīng)的觸摸點(diǎn)(1～12)控制相應(yīng)的電子開(kāi)點(diǎn)K1～K12，K1～K12由雙向開(kāi)關(guān)C514組成，觸摸點(diǎn)(1～12)為密集排列，電路中X是信號(hào)輸入端，Y是信號(hào)輸出端，R1～R12是衰減電阻，R13和R14為輸出電阻，BG1～BG12BG1′～BG12′均為開(kāi)關(guān)晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的多功能電子琴，其特征在于音色選擇器、轉(zhuǎn)調(diào)計(jì)數(shù)器、自動(dòng)和聲節(jié)奏和自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器、和弦功能計(jì)數(shù)器均采用觸摸式功能轉(zhuǎn)換解碼器數(shù)字電路 ，此電路由解碼器、RS觸發(fā)器、編碼器和觸摸器四部分組成，RS觸發(fā)器由兩輸入端與非門(mén)組成，作為數(shù)字寄存器，其復(fù)位端R，置位端S與二極管組成數(shù)字代碼，由觸摸端A、B、C、D、控制二進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換，輸出端Q和
Q與二極管組成解碼器，以完成數(shù)字代碼的轉(zhuǎn)換任務(wù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1和4所述的多功能電子琴，其特征在于觸摸式轉(zhuǎn)換解碼器數(shù)字電路根據(jù)不同的要求采用不同位數(shù)的二進(jìn)制，音色選擇器、和弦功能計(jì)數(shù)器、自動(dòng)和聲節(jié)奏和自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器采用兩組二位二進(jìn)制數(shù)字電路，通過(guò)兩輸入端與非門(mén)再轉(zhuǎn)換為四進(jìn)制，轉(zhuǎn)調(diào)計(jì)數(shù)器采用五位二進(jìn)制數(shù)字電路。
專利摘要
觸摸式多功能電子琴，由主振蕩器、分頻器、音色濾波器、音頻放大器、自然音響效果發(fā)生器、自動(dòng)和聲與自動(dòng)打擊樂(lè)節(jié)奏解碼器、自動(dòng)和聲振蕩器、和弦與轉(zhuǎn)調(diào)解碼器、打擊樂(lè)發(fā)生器、主放大器及音箱等組成。音階指板等大部分演奏部件控制采用觸摸式。該琴體積小、功能多，既能模擬民族樂(lè)器，又能模擬部分西洋樂(lè)器，特別是模擬民族弦樂(lè)滑音。與同類電子琴相比效果更佳。
文檔編號(hào)G10H3/12GK86203612SQ86203612
公開(kāi)日1987年2月18日 申請(qǐng)日期1986年5月27日
發(fā)明者王錫林 申請(qǐng)人:寧夏回族自治區(qū)文化廳導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan