一种键盘乐器数字化输入系统的制作方法

1.本技术涉及钢琴乐器的领域，尤其是涉及一种键盘乐器数字化输入系统。


背景技术：

2.相关技术中的非接触式键盘乐器数字化输入系统，采用的是光电传感的原理和技术，一般采用的是反射型光电传感器的元件。而光电传感的缺点是当有外界光线时，会扰乱信号的采集，严重影响信号的准确度。
3.公告号为cn103794199a的一篇中国专利公开了一种钢琴键盘动作检测装置。这种钢琴键盘动作检测装置在琴键上设有磁铁，磁铁随琴键动作，改变磁铁与固定的霍尔传感器之间的位置，使霍尔传感器所处位置的磁场强度发生变化，霍尔传感器将发生动作的琴键键号和动作参数以霍尔输出信号方式通过霍尔传感器状态检测电路上传至钢琴琴键检测主控电路。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：黑键上的磁铁和白键上的磁铁均位于同一排，由于黑键的施力区和白键的施力区不一致，因此黑键的位置检测精度和白键的位置检测精度容易不一致，从而影响对琴键动作的判断。


技术实现要素：

5.为了有助于提高琴键动作的检测精度，本技术提供一种键盘乐器数字化输入系统。
6.本技术提供的一种键盘乐器数字化输入系统采用如下的技术方案：
7.一种键盘乐器数字化输入系统，包括琴架和设在琴架上的黑键和白键，所述黑键的下表面设有黑键扁销，所述白键的下表面设有白键扁销，其特征在于：所述黑键和白键的下表面设有磁力发生器，位于所述黑键上的磁力发生器与黑键扁销中心点的距离l1为60mm-62mm，位于所述白键上的磁力发生器与白键扁销中心点的距离l2为80mm-82mm，所述琴架位于磁力发生器的下方安装有传感器采集板，所述传感器采集板面向磁力发生器的一侧设置有与磁力发生器一一对应的磁力传感器，所述磁力传感器与传感器采集板电连接，所述琴架上设有主控制板，所述主控制板与传感器采集板电连接，所述主控制板与后端设备电连接。
8.通过采用上述技术方案，当磁力发生器与磁力传感器的距离发生变化时，磁力传感器可以检测附近的磁感应强度变化数值，磁力传感器可以将测得的数值反馈到传感器采集板，并最终反馈到后端设备，通过测得的数值来判断琴键的状态并反馈相应的响度，实现机械动作转换为数字信号的过程。该方案的优点在于，黑键处的磁力发生器和白键处的磁力发生器均靠近各自的手指施压区的背面，手指在按压琴键时，磁力发生器移动到磁力传感器位置的精准度会得到极大提高，从而可以有效提高对磁感应强度变化的监测精度，进而提高对琴键状态的判断精度，同时，这样的设置可以使黑键检测到的数值精度与白键检测到的数值精度保持一致，以便于后续分析并提高反馈精度。
9.可选的，所述l1为60mm，所述l2为80mm。
10.通过采用上述技术方案，在该点位置处，磁力发生器与磁力传感器的位置变化的检测精度最高，从而对琴键状态的判断精度最高，可以有效提高其灵敏度。
11.可选的，若干所述磁力传感器均位于同一块传感器采集板上，若干所述磁力传感器交错设置。
12.通过采用上述技术方案，同一块传感器采集板可以将所有的磁力传感器的数据进行采集和输送，便于统一管理，同时简化安装结构，并且可预先设置好磁力传感器的位置，后续再根据磁力传感器的位置调整磁力发生器的安装位置。
13.可选的，与所述黑键上的磁力发生器对应的磁力传感器位于一块传感器采集板上，与所述白键上的磁力发生器对应的磁力传感器位于另一块传感器采集板上。
14.通过采用上述技术方案，分开对两块不同的传感器采集板进行管理，可以提高后续维护的便捷性，并且可以简化传感器采集板的结构，提高传感器采集板的生产效率。
15.可选的，所述琴架位于磁力发生器的下方安装有承载板，所述传感器采集板可拆卸式安装于承载板上。
16.通过采用上述技术方案，在调试安装传感器采集板时，可以改变传感器采集板的安装位置，避免传感器采集板直接与琴架接触从而在多次拆装传感器采集板时造成琴架的损坏。
17.可选的，所述磁力发生器通过胶粘件粘贴在黑键或白键的下表面。
18.通过采用上述技术方案，方便调控磁力发生器的安装位置，同时减少对磁力发生器磁性的影响，方便调试人员快速安装磁力发生器，减少总体安装时间。
19.可选的，每个所述磁力传感器通过ad转换器与传感器采集板连接。
20.通过采用上述技术方案，ad转换器可以进行高精度ad采样，使数据的转换更加精确。
21.可选的，所述主控制板通过外设接口与后端设备电连接。
22.通过采用上述技术方案，主控制板通过外设接口可以实现控制、通讯、无线传输等功能。
23.可选的，所述外设接口为标准midi接口、usb接口或蓝牙接口。
24.通过采用上述技术方案，外设接口的多类型设置提高了其适配性。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
26.1.该系统将极大提高磁力发生器移动到磁力传感器位置的精准度，从而可以有效提高磁力发生器运动速度的测量精度，进而提高本系统中，琴键按下时按键力度的测量精度，即对应琴键按下时钢琴发声的响度的测量精度；
27.2.同一块传感器采集板将所有的磁力传感器的数据进行采集和输送，便于统一管理，同时简化安装结构，并且可预先设置好磁力传感器的位置，后续再根据磁力传感器的位置调整磁力发生器的安装位置；
28.3.使用粘接件对磁力发生器进行固定既可以提高磁力发生器安装的稳固性，也可以使磁力发生器周侧的磁场分布更加均匀，进而提高琴键状态的检测精度。
附图说明
29.图1是本技术实施例1的整体结构示意图。
30.图2是本技术实施例1的整体结构的侧视图。
31.图3是本技术实施例1的整体结构的俯视图。
32.图4是图2中a部分的放大示意图。
33.图5是本技术实施例2的整体结构的俯视图。
34.图6是本技术实施例3主要展示磁力发生器与琴键连接的侧视图。
35.附图标记说明：10、琴架；11、黑键；111、黑键扁销；12、白键；121、白键扁销；2、磁力发生器；3、承载板；4、传感器采集板；5、磁力传感器；6、主控制板；71、胶布；72、胶粘剂。
具体实施方式
36.以下结合附图1-6对本技术作进一步详细说明。
37.本技术实施例公开一种键盘乐器数字化输入系统。
38.实施例1
39.参照图1和图2，输入系统包括琴架10和设在琴架10上的黑键11和白键12，琴架10的上表面且位于黑键11的下表面设有黑键扁销111，琴架10的上表面且位于白键12的下表面设有白键扁销121，黑键扁销111和白键扁销121能与琴键的前支点抵接，从而对黑键11和白键12的移动位置进行限制。
40.参照图2和图3，黑键11和白键12的下表面设有磁力发生器2，本实施例中，磁力发生器2设为磁铁。琴架10位于磁力发生器2的下方通过螺钉安装有承载板3，承载板3的顶侧通过螺钉安装有传感器采集板4，传感器采集板4面向磁力发生器2的一侧通过ad转换器电连接有多个磁力传感器5，每个磁力传感器5与磁力发生器2一一对应。
41.其中，琴架10上还设有主控制板6，主控制板6通过数据总线与传感器采集板4电连接，主控制板6通过外设接口与后端设备电连接，外设接口为标准midi接口、usb接口或蓝牙接口。
42.参照图2，具体的，黑键11上的磁力发生器2到黑键扁销111中心点的距离为l1，l1为60mm-62mm，在该位置处，磁力发生器2移动到磁力传感器5位置的检测精度为0.02mm。白键12上的磁力发生器2到白键扁销121中心点距离为l2，l2为80mm-82mm，在该位置处，磁力发生器2移动到磁力传感器5位置的检测精度为0.02mm。
43.更具体的，当l1为60mm，l2为80mm时，此时检测精度最佳，检测精度可达到0.01mm。
44.参照图2和图4，磁力发生器2通过胶粘件粘贴在黑键11或白键12的下表面，本实施例中，胶粘件设为胶布71，磁力发生器2的一面与黑键11或白键12的下表面贴合，磁力发生器2的周面和下表面被胶布71包裹覆盖，以实现磁力发生器2在琴键上的固定以及保证磁力发生器2处磁场分布的均匀性。
45.参照图3，与黑键11上的磁力发生器2对应的磁力传感器5和与白键12上的磁力发生器2对应的磁力传感器5均位于同一传感器采集板4上，从而可以预先在传感器采集板4上设置好磁力传感器5的位置，固定传感器采集板4后，后续再对磁力发生器2的安装位置进行调试。
46.本技术实施例一种键盘乐器数字化输入系统的实施原理为：按压黑键11或白键12
时，磁力发生器2和磁力传感器5的位置发生相对变化，磁力传感器5可以检测附近的磁感应强度数值，并将测得的数值反馈到传感器采集板4，最终由主控制板6反馈到后端设备，通过测得的数值来判断琴键的状态并反馈相应的响度，实现机械动作转换为数字信号的过程。
47.该方案的优点在于，黑键11处的磁力发生器2和白键12处的磁力发生器2交错安装，且均靠近各自的手指施压区的背面，手指在按压琴键时，磁力发生器2移动到磁力传感器5位置的精准度会得到极大提高，从而可以有效提高磁感应强度变化的监测精度，进而提高对琴键状态的判断精度，同时，这样的设置可以使黑键11检测到的数值与白键12检测到的数值保持一致，以便于后续分析并提高反馈精度。
48.实施例2
49.本实施例与实施例1的不同之处在于，传感器采集板4的结构不同。参照图5，本实施例中，传感器采集板4设为两块，与黑键11上的磁力发生器2对应的磁力传感器5位于一块传感器采集板4上，与白键12上的磁力发生器2对应的磁力传感器5位于另一块传感器采集板4上，两块传感器采集板4位于同一平面上且均与主控制板6电连接。
50.从而可以预先固定磁力发生器2，再对两传感器采集板4的位置分别进行调节，提高调试安装的便利性。
51.实施例3
52.本实施例与实施例1的不同之处在于，磁力发生器2与黑键11或白键12固定方式的不同。参照图6，本实施例中，粘接件选用胶粘剂72，胶粘剂72位于磁力发生器2与黑键11或白键12下表面之间，磁力发生器2通过胶粘剂72粘贴在黑键11或白键12的下表面。
53.本实施例相比于实施例1的优点之处在于，磁力发生器2的安装速度更快。
54.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。