一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，包括琴鍵、磁鐵、磁性傳感器和傳感器板，每個所述琴鍵的底部均設(shè)有磁鐵，琴鍵的下方設(shè)有傳感器板，傳感器板上對應(yīng)每個磁鐵的位置均設(shè)有磁性傳感器，每個微控制器均安裝在微控制器板上，傳感器板與微控制器板連接，所述微控制器通過數(shù)據(jù)總線連接到主微控制器，主微控制器通過外設(shè)接口與后端設(shè)備連接；微控制器根據(jù)磁性傳感器讀數(shù)判斷出琴鍵的狀態(tài)，微控制器得到了琴鍵狀態(tài)后，將該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給后端設(shè)備。本發(fā)明采用的是磁感應(yīng)的原理，經(jīng)過實際測試，具有采集靈敏度高，工作穩(wěn)定，不受外界光線，溫度和濕度的影響。
【專利說明】
一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及樂器設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)市場上所使用的非接觸式鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，利用的是光電傳感的原理和技術(shù)，市售的輸入系統(tǒng)，采用的是反射型光電傳感器的元件，缺點是:信號采集不穩(wěn)定，線性度不好，存在丟失音符的現(xiàn)象，并且對琴鍵彈奏力度的捕捉不準確，不靈敏，并且容易受到外界的光污染。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，包括琴鍵、磁鐵、磁性傳感器和傳感器板，每個所述琴鍵的底部均設(shè)有磁鐵，琴鍵的下方設(shè)有傳感器板，傳感器板上對應(yīng)每個磁鐵的位置均設(shè)有磁性傳感器，每個微控制器均安裝在微控制器板上，傳感器板與微控制器板連接，所述微控制器通過數(shù)據(jù)總線連接到主微控制器，主微控制器通過外設(shè)接口與后端設(shè)備連接;所述磁性傳感器的讀數(shù)和磁性傳感器到磁鐵的距離相關(guān)，當磁性傳感器到磁鐵的距離發(fā)生連續(xù)變化的時候，磁性傳感器的讀數(shù)也會發(fā)生連續(xù)變化，微控制器根據(jù)磁性傳感器讀數(shù)判斷出琴鍵的狀態(tài)，微控制器得到了琴鍵狀態(tài)后，將該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給后端設(shè)備。
[0005]作為本發(fā)明進一步的方案:每個所述磁性傳感器分別通過AD轉(zhuǎn)換器連接到微控制器。
[0006]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述外設(shè)接口為標準MIDI接口、USB接口或藍牙接□ 〇
[0007]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述的鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟:(1)在每個琴鍵下面安裝磁鐵；(2)琴鍵底部的傳感器板上對應(yīng)每個磁鐵下方，均放置一個磁性傳感器；(3)將傳感器板與微控制器板連接；(4)微控制器板通過外設(shè)接口與后端設(shè)備連接；(5)使設(shè)備進入調(diào)試模式，微控制器記錄每個琴鍵處在初始位置和按下位置的傳感器值；(6)回到正常模式演奏琴鍵，微控制器板將通過外設(shè)接口發(fā)送演奏信息。
[0008]作為本發(fā)明再進一步的方案:步驟(4 )中的外設(shè)接口為標準MI DI接口、USB接口或藍牙接口。
[0009]作為本發(fā)明再進一步的方案:步驟(6 )中的外設(shè)接口為標準MI DI接口、USB接口或藍牙接口。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用的是磁感應(yīng)的原理，經(jīng)過實際測試，具有采集靈敏度高，工作穩(wěn)定，不受外界光線，溫度和濕度的影響。
【附圖說明】
[0011]圖1為鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的俯視圖。
[0013]圖3為鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)中傳感器板和微控制器板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)中琴鍵彈起時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)中琴鍵按下時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6為鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]請參閱圖1?6，本發(fā)明實施例中，一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，包括琴鍵1、磁鐵
2、磁性傳感器3和傳感器板4，每個所述琴鍵I的底部均設(shè)有磁鐵2，琴鍵I的下方設(shè)有傳感器板4，傳感器板4上對應(yīng)每個磁鐵2的位置均設(shè)有磁性傳感器3，每個磁性傳感器3分別通過AD轉(zhuǎn)換器連接到微控制器，每個微控制器均安裝在微控制器板5上，傳感器板4與微控制器板5連接，所述微控制器通過數(shù)據(jù)總線連接到主微控制器，主微控制器通過標準MIDI接口、USB接口或藍牙接口與后端設(shè)備連接。
[0019]所述的鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟:
(1)在每個琴鍵I下面安裝磁鐵2;
(2)琴鍵I底部的傳感器板4上對應(yīng)每個磁鐵I下方，均放置一個磁性傳感器3;
(3)將傳感器板4與微控制器板5連接；
(4)微控制器板5通過標準MID1、USB接口或藍牙接口與后端設(shè)備連接；
(5)使設(shè)備進入調(diào)試模式，微控制器記錄每個琴鍵處在初始位置和按下位置的傳感器值；
(6)回到正常模式演奏琴鍵，微控制器板5將通過標準MID1、USB接口或藍牙接口發(fā)送演奏信息。
[0020]本發(fā)明的工作原理是:在每個琴鍵I下方安裝一個磁鐵2，在每個磁鐵2正下方琴鍵2底部安裝一個線性磁性傳感器3。磁性傳感器3的讀數(shù)和磁性傳感器3到磁鐵2的距離相關(guān)，所以當磁性傳感器3到磁鐵2的距離發(fā)生連續(xù)變化的時候，磁性傳感器3的讀數(shù)也會發(fā)生連續(xù)變化。使用微控制器連續(xù)掃描磁性傳感器3的值。事先記錄琴鍵I在不同位置(琴鍵初始位置、琴鍵按下、琴鍵回彈)的時候的磁性傳感器讀數(shù)S。微控制器就可以根據(jù)磁性傳感器讀數(shù)判斷出琴鍵的狀態(tài)，微控制器得到了琴鍵狀態(tài)后，就可以將該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給后端設(shè)備。同時，微控制器測量單位時間內(nèi)的傳感器讀數(shù)變化量AS。根據(jù)牛頓定律F=ma，琴鍵的質(zhì)量m不變，不同的按鍵力度會有不同的加速度a，而單位時間內(nèi)按鍵移動的距離和加速度相關(guān)。所以通過變化量AS就可以測量出按鍵力度F，通過事先建立不同F(xiàn)與變化量AS對應(yīng)關(guān)系表，就可以通過測量變化量AS來得到按鍵力度F，微控制器將按鍵力度F也轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給后端。這樣通過每個琴鍵下方安裝的磁鐵和傳感器，微控制器就可以完美的記錄琴鍵樂器的演奏過程(按鍵時刻、釋鍵時刻、按鍵力度等)，并將該過程轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0021]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0022]此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，包括琴鍵(I)、磁鐵(2)、磁性傳感器(3)和傳感器板(4)，其特征在于，每個所述琴鍵(I)的底部均設(shè)有磁鐵(2)，琴鍵(I)的下方設(shè)有傳感器板(4)，傳感器板(4)上對應(yīng)每個磁鐵(2)的位置均設(shè)有磁性傳感器(3)，每個微控制器均安裝在微控制器板(5)上，傳感器板(4)與微控制器板(5)連接，所述微控制器通過數(shù)據(jù)總線連接到主微控制器，主微控制器通過外設(shè)接口與后端設(shè)備連接;所述磁性傳感器(3)的讀數(shù)和磁性傳感器(3)到磁鐵(2)的距離相關(guān)，當磁性傳感器(3)到磁鐵(2)的距離發(fā)生連續(xù)變化的時候，磁性傳感器(3)的讀數(shù)也會發(fā)生連續(xù)變化，微控制器根據(jù)磁性傳感器(3)讀數(shù)判斷出琴鍵(I)的狀態(tài)，微控制器得到了琴鍵(I)狀態(tài)后，將該狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給后端設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，其特征在于，每個所述磁性傳感器(3)分別通過AD轉(zhuǎn)換器連接到微控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述外設(shè)接口為標準MIDI接口、USB接口或藍牙接口。4.一種如權(quán)利要求1-3任一所述的鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在每個琴鍵下面安裝磁鐵； (2)琴鍵底部的傳感器板上對應(yīng)每個磁鐵下方，均放置一個磁性傳感器； (3)將傳感器板與微控制器板連接； (4)微控制器板通過外設(shè)接口與后端設(shè)備連接； (5)使設(shè)備進入調(diào)試模式，微控制器記錄每個琴鍵處在初始位置和按下位置的傳感器值； (6 )回到正常模式演奏琴鍵，微控制器板將通過外設(shè)接口發(fā)送演奏信息。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，步驟(4)中的外設(shè)接口為標準MIDI接口、USB接口或藍牙接口。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鍵盤樂器數(shù)字化輸入系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，步驟(6)中的外設(shè)接口為標準MIDI接口、USB接口或藍牙接口。
【文檔編號】G10H1/34GK106033667SQ201610389347
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】徐璟
【申請人】附點信息科技（上海）有限公司