本发明属于钢琴教学辅助装置技术领域，具体涉及一种电控压驱钢琴演奏装置。
背景技术：
钢琴作为“乐器之王”在音乐厅等高雅场所非常常见，极大地丰富了人们的生活。而现实中演奏钢琴则可能需要学习培训或长期的锻炼，才会演奏出各种乐曲，即人工演奏需要对钢琴拥有一定的音乐素养，随着科技的发展，人们的生活水平不断提高，欣赏艺术的层次也不断在提高。若传统钢琴结合智能科技，可以在无人工演奏的情况下满足人们对音乐的欣赏，增加了演奏的多样性。
公开号为CN101702312A的专利公开了一种电磁铁驱动钢琴琴键自动弹奏的装置，然而该专利的技术方案中没有详细探究以下几点：1、电磁驱动装置的噪声问题没有真正消除；2、没有考虑到琴键变化的弧度与钢琴音调的关系；3、没有考虑琴键下压程度，当琴键下压到达极限位置应该如何保护；4、在钢琴内部安装框架电磁铁，对钢琴的内部结构造成影响。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供了一种结构设计合理、易于安装拆卸、无需改变钢琴内部结构且运行过程无噪音的电控压驱钢琴演奏装置。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种电控压驱钢琴演奏装置，其特征在于包括空气压缩机、高压气罐、管道固定组件、模拟手指组件和模拟脚踏组件，其中高压气罐通过管道与空气压缩机连接，高压气罐通过高压软管和四通接头分别与设置于黑白琴键上方及设置于踏板上方的高压管道连接，该高压管道通过管道固定组件固定于钢琴侧板上，黑白琴键中部上方及踏板中部上方分别设有与高压管道相连的多个模拟手指组件和多个模拟脚踏组件。
进一步优选，所述管道固定组件主要由固定夹板、调节螺栓和固定底座组成，其中固定底座设置于下侧固定夹板上，该固定底座卡接于钢琴侧板上并通过设置于固定底座上的调节螺栓锁紧，高压管道设置于相对的固定夹板之间并通过设置于上侧固定夹板上的调节螺栓锁紧。
进一步优选，所述模拟手指组件主要由三个并联的支路、设置于中间支路上的电磁阀A、设置于一侧支路上的解压阀B和电磁阀B、设置于另一侧支路上的解压阀C和电磁阀C及高压气缸组成，其中三个并联的支路一端通过多通接头与高压管道连接，三个并联的支路另一端与高压气缸进气口连接，高压气缸的缸体下部设有上下设置的绊环a和绊环b，缸体内部设有活塞，活塞的底部连接有与黑白琴键相对的活塞杆，该活塞杆的末端设有指垫，活塞杆上套设有与绊环b相连的弹簧，缸体的上部设有单向阀N，绊环a和绊环b之间的缸体上设有排气孔，位置传感器m设置于绊环a处的缸体上，位置传感器n设置于弹簧自由状态下与弹簧上端相对的缸体上。
进一步优选，所述模拟脚踏组件主要由电磁阀D和高压气缸组成，高压气缸通过电磁阀D与高压管道连接，该高压气缸的结构与模拟手指组件中高压气缸的结构一致。
进一步优选，所述电控压驱钢琴演奏装置还包括电路控制系统，电源通过电源适配器分别为空气压缩机和中央处理器提供电能，中央控制器通过线路分别与压力传感器、电磁总阀M、多个模拟手指组件控制件单元中的电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、解压阀B、解压阀C、单向阀N、位置传感器m和位置传感器n及多个模拟脚踏组件控制单元中的电磁阀D、单向阀N、位置传感器m和位置传感器n电性连接，压力传感器设置于高压气罐的顶部，电磁总阀M设置于高压软管的入口处。
本发明结构简单且使用方便，易于安装拆卸，无需改变钢琴内部结构，并且该装置在运行过程中无噪音，对钢琴本身结构无影响，其利用高压气体驱动琴键及踏板以模拟人工演奏时手指及脚对琴键和踏板的作用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中模拟手指组件的结构示意图；
图3是本发明中模拟脚踏组件的结构示意图；
图4是本发明中高压气缸的结构示意图；
图5是本发明中管道固定组件的结构示意图；
图6是本发明中电路控制系统的模块连接图。
图中：1-空气压缩机，2-高压气罐，3-高压气缸，4-压力传感器，5-高压软管，6-多通接头，7-高压管道，8-管道固定组件，9-模拟手指组件，10-模拟脚踏组件，11-四通接头，12-排气孔，13-活塞，14-弹簧，15-活塞杆，16-绊环a，17-绊环b，18-解压阀B，19-电磁阀A，20-调节螺栓，21-电磁阀D，22-固定夹板，23-固定底座，24-缸体，25-电磁总阀，26-解压阀，27-位置传感器n，28-单相阀N，29-位置传感器m，30-电磁阀B，31-电磁阀C，32-指垫。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体技术方案。如图1-6所示，一种电控压驱演奏装置，包括空气压缩机1、高压气罐2、管道固定组件8、模拟手指组件9和模拟脚踏组件10，其中高压气罐2通过管道与空气压缩机1连接，高压气罐2通过高压软管5和四通接头11分别与设置于黑白琴键上方及设置于踏板上方的高压管道7连接，该高压管道7通过管道固定组件8固定于钢琴侧板上，黑白琴键中部上方及踏板中部上方分别设有与高压管道7相连的多个模拟手指组件9和多个模拟脚踏组件10；所述管道固定组件8主要由固定夹板22、调节螺栓20和固定底座23组成，其中固定底座23设置于下侧固定夹板22上，该固定底座23卡接于钢琴侧板上并通过设置于固定底座23上的调节螺栓20锁紧，高压管道7设置于相对的固定夹板22之间并通过设置于上侧固定夹板22上的调节螺栓20锁紧；所述模拟手指组件9主要由三个并联的支路、设置于中间支路上的电磁阀A 19、设置于一侧支路上的解压阀B 18和电磁阀B 30、设置于另一侧支路上的解压阀C 26和电磁阀C 31及高压气缸3组成，其中三个并联的支路一端通过多通接头6与高压管道7连接，三个并联的支路另一端与高压气缸3进气口连接，高压气缸3的缸体24下部设有上下设置的绊环a 16和绊环b 17，缸体24内部设有活塞13，活塞13的底部连接有与黑白琴键相对的活塞杆15，该活塞杆15的末端设有指垫32，活塞杆15上套设有与绊环b 17相连的弹簧14，缸体24的上部设有单向阀N 28，绊环a 16和绊环b 17之间的缸体24上设有排气孔12，位置传感器m 29设置于绊环a 16处的缸体24上，位置传感器n 27设置于弹簧自由状态下与弹簧14上端相对的缸体24上；所述模拟脚踏组件10主要由电磁阀D 21和高压气缸3组成，高压气缸3通过电磁阀D 21与高压管道7连接，该高压气缸3的结构与模拟手指组件9中高压气缸3的结构一致；所述电控压驱钢琴演奏装置还包括电路控制系统，电源通过电源适配器分别为空气压缩机1和中央处理器提供电能，中央控制器通过线路分别与压力传感器4、电磁总阀M 25、多个模拟手指组件控制件单元中的电磁阀A 19、电磁阀B 18、电磁阀C 26、解压阀B 18、解压阀C 26、单向阀N 28、位置传感器m 29和位置传感器n 27及多个模拟脚踏组件控制单元中的电磁阀D 21、单向阀N、位置传感器m和位置传感器n电性连接，压力传感器4设置于高压气罐2的顶部，电磁总阀M 25设置于高压软管5的入口处。
本发明的具体运行过程为：该装置能够实现琴键下压、复位、音调的强弱、音长音短等多种重功能。为了实现活塞杆对琴键的下压，启动电路控制系统，由压力传感器感知高压气罐内的压强，空气压缩机启动，高压气体进入高压管道，经电磁阀A推动活塞，带动活塞杆下压琴键；为实现琴键的复位，位置传感器m感应，电磁阀A关闭，高压气体不再进入，单向阀N打开，缸体内气体外排，此时高压气缸下方的排气孔平衡了压强，活塞杆借助弹簧的弹力复位，进而使琴键复位；为实现琴键对下一音符的演奏，当弹簧复位，位于此处的位置传感器n接受到感应，则电磁阀A打开，单向阀N关闭，高压气体继续压缩活塞，带动活塞杆下压，如此往复循环；为实现音调的强弱，可控制高压气体的不同比例的气压即控制活塞带动活塞杆的向下运动速度，当需要强音，电磁阀A打开，此时高压气体未经过解压，压强最大，高压气体推动活塞带动活塞杆向下运动的速度最大，会产生强音的效果，当需要较强音，解压阀B和电磁阀B或解压阀C和电磁阀C打开，此时高压气体经过一次解压，压强较弱，高压气体推动活塞带动活塞杆向下运动的速度有所减小，会产生较强音的效果，以此类推，可得到不同强弱的音效；为实现音调的长短，可控制单向阀N的导通时间，进而控制活塞杆在琴键上的停留时间；为实现该钢琴自动演奏系统的固定，采用一种易装易卸的稳定结构，架在钢琴板上，横跨钢琴，模拟人工操作情景；为实现钢琴发音的弱音等音效，同时设计了模拟脚踏组件，该装置运作原理与模拟琴键下压部分大致相同，区别在于该部分不需要控制活塞的不同下落速度；为实现对琴键的保护，该装置设置了双重保护，在高压气缸内设置了硬质障碍，即绊环a和绊环b，同时位于绊环a处的位置传感器也可以感应到信号，阻止高压气体再进入高压气缸，同时单向阀N开启，使活塞上方的高压气体排出，活塞杆不再下压琴键，也进一步对琴键起到保护作用。最后，该系统使用完毕，为实现安全保护功能，高压软管与高压气罐的硬连接处设置电磁总阀。
本发明中的指垫由安全无毒、耐高温耐寒、抗氧化、电绝缘、耐光防霉的硅橡胶材料制成；所述管道固定装置采用质轻、硬度适中的耐压材料；所述绊环a和绊环b均由硬度较高、耐磨的材料制成；所述弹簧采用硬度适中、耐冲击性强、塑性变形性强的材料制成，尽量减轻弹簧的反应时间；所述活塞由质轻、耐磨性较高、摩擦性较小、硬度适中的材料制成。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。