一种键盘乐器数字化输入系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种键盘乐器数字化输入系统，包括琴键、磁铁、磁性传感器和传感器板，每个所述琴键的底部均设有磁铁，琴键的下方设有传感器板，传感器板上对应每个磁铁的位置均设有磁性传感器，每个微控制器均安装在微控制器板上，传感器板与微控制器板连接，所述微控制器通过数据总线连接到主微控制器，主微控制器通过外设接口与后端设备连接；微控制器根据磁性传感器读数判断出琴键的状态，微控制器得到了琴键状态后，将该状态转换成数字信号发送给后端设备。本发明采用的是磁感应的原理，经过实际测试，具有采集灵敏度高，工作稳定，不受外界光线，温度和湿度的影响。
【专利说明】
一种键盘乐器数字化输入系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及乐器设备领域，具体是一种键盘乐器数字化输入系统。【背景技术】
[0002]现市场上所使用的非接触式键盘乐器数字化输入系统，利用的是光电传感的原理和技术，市售的输入系统，采用的是反射型光电传感器的元件，缺点是:信号采集不稳定，线性度不好，存在丢失音符的现象，并且对琴键弹奏力度的捕捉不准确，不灵敏，并且容易受到外界的光污染。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种键盘乐器数字化输入系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种键盘乐器数字化输入系统，包括琴键、磁铁、磁性传感器和传感器板，每个所述琴键的底部均设有磁铁，琴键的下方设有传感器板，传感器板上对应每个磁铁的位置均设有磁性传感器，每个微控制器均安装在微控制器板上，传感器板与微控制器板连接，所述微控制器通过数据总线连接到主微控制器，主微控制器通过外设接口与后端设备连接;所述磁性传感器的读数和磁性传感器到磁铁的距离相关，当磁性传感器到磁铁的距离发生连续变化的时候，磁性传感器的读数也会发生连续变化，微控制器根据磁性传感器读数判断出琴键的状态，微控制器得到了琴键状态后，将该状态转换成数字信号发送给后端设备。
[0005]作为本发明进一步的方案:每个所述磁性传感器分别通过AD转换器连接到微控制器。
[0006]作为本发明再进一步的方案:所述外设接口为标准MIDI接口、USB接口或蓝牙接□ 〇
[0007]作为本发明再进一步的方案:所述的键盘乐器数字化输入系统的使用方法，包括以下步骤:(1)在每个琴键下面安装磁铁；(2)琴键底部的传感器板上对应每个磁铁下方，均放置一个磁性传感器；(3)将传感器板与微控制器板连接；(4)微控制器板通过外设接口与后端设备连接；(5)使设备进入调试模式，微控制器记录每个琴键处在初始位置和按下位置的传感器值；(6)回到正常模式演奏琴键，微控制器板将通过外设接口发送演奏信息。
[0008]作为本发明再进一步的方案:步骤(4 )中的外设接口为标准MI DI接口、USB接口或蓝牙接口。
[0009]作为本发明再进一步的方案:步骤(6 )中的外设接口为标准MI DI接口、USB接口或蓝牙接口。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明采用的是磁感应的原理，经过实际测试，具有采集灵敏度高，工作稳定，不受外界光线，温度和湿度的影响。
【附图说明】
[0011]图1为键盘乐器数字化输入系统的结构示意图。
[0012]图2为键盘乐器数字化输入系统的俯视图。
[0013]图3为键盘乐器数字化输入系统中传感器板和微控制器板的结构示意图。
[0014]图4为键盘乐器数字化输入系统中琴键弹起时的结构示意图。
[0015]图5为键盘乐器数字化输入系统中琴键按下时的结构示意图。
[0016]图6为键盘乐器数字化输入系统的系统流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]请参阅图1?6，本发明实施例中，一种键盘乐器数字化输入系统，包括琴键1、磁铁
2、磁性传感器3和传感器板4，每个所述琴键I的底部均设有磁铁2，琴键I的下方设有传感器板4，传感器板4上对应每个磁铁2的位置均设有磁性传感器3，每个磁性传感器3分别通过AD转换器连接到微控制器，每个微控制器均安装在微控制器板5上，传感器板4与微控制器板5连接，所述微控制器通过数据总线连接到主微控制器，主微控制器通过标准MIDI接口、USB接口或蓝牙接口与后端设备连接。
[0019]所述的键盘乐器数字化输入系统的使用方法，包括以下步骤:
(1)在每个琴键I下面安装磁铁2;
(2)琴键I底部的传感器板4上对应每个磁铁I下方，均放置一个磁性传感器3;
(3)将传感器板4与微控制器板5连接；
(4)微控制器板5通过标准MID1、USB接口或蓝牙接口与后端设备连接；
(5)使设备进入调试模式，微控制器记录每个琴键处在初始位置和按下位置的传感器值；
(6)回到正常模式演奏琴键，微控制器板5将通过标准MID1、USB接口或蓝牙接口发送演奏信息。
[0020]本发明的工作原理是:在每个琴键I下方安装一个磁铁2，在每个磁铁2正下方琴键2底部安装一个线性磁性传感器3。磁性传感器3的读数和磁性传感器3到磁铁2的距离相关，所以当磁性传感器3到磁铁2的距离发生连续变化的时候，磁性传感器3的读数也会发生连续变化。使用微控制器连续扫描磁性传感器3的值。事先记录琴键I在不同位置(琴键初始位置、琴键按下、琴键回弹)的时候的磁性传感器读数S。微控制器就可以根据磁性传感器读数判断出琴键的状态，微控制器得到了琴键状态后，就可以将该状态转换成数字信号发送给后端设备。同时，微控制器测量单位时间内的传感器读数变化量AS。根据牛顿定律F=ma，琴键的质量m不变，不同的按键力度会有不同的加速度a，而单位时间内按键移动的距离和加速度相关。所以通过变化量AS就可以测量出按键力度F，通过事先建立不同F与变化量AS对应关系表，就可以通过测量变化量AS来得到按键力度F，微控制器将按键力度F也转换成数字信号发送给后端。这样通过每个琴键下方安装的磁铁和传感器，微控制器就可以完美的记录琴键乐器的演奏过程(按键时刻、释键时刻、按键力度等)，并将该过程转换成数字信号。
[0021]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0022]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种键盘乐器数字化输入系统，包括琴键(I)、磁铁(2)、磁性传感器(3)和传感器板(4)，其特征在于，每个所述琴键(I)的底部均设有磁铁(2)，琴键(I)的下方设有传感器板(4)，传感器板(4)上对应每个磁铁(2)的位置均设有磁性传感器(3)，每个微控制器均安装在微控制器板(5)上，传感器板(4)与微控制器板(5)连接，所述微控制器通过数据总线连接到主微控制器，主微控制器通过外设接口与后端设备连接;所述磁性传感器(3)的读数和磁性传感器(3)到磁铁(2)的距离相关，当磁性传感器(3)到磁铁(2)的距离发生连续变化的时候，磁性传感器(3)的读数也会发生连续变化，微控制器根据磁性传感器(3)读数判断出琴键(I)的状态，微控制器得到了琴键(I)状态后，将该状态转换成数字信号发送给后端设备。2.根据权利要求1所述的键盘乐器数字化输入系统，其特征在于，每个所述磁性传感器(3)分别通过AD转换器连接到微控制器。3.根据权利要求1所述的键盘乐器数字化输入系统，其特征在于，所述外设接口为标准MIDI接口、USB接口或蓝牙接口。4.一种如权利要求1-3任一所述的键盘乐器数字化输入系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)在每个琴键下面安装磁铁； (2)琴键底部的传感器板上对应每个磁铁下方，均放置一个磁性传感器； (3)将传感器板与微控制器板连接； (4)微控制器板通过外设接口与后端设备连接； (5)使设备进入调试模式，微控制器记录每个琴键处在初始位置和按下位置的传感器值； (6 )回到正常模式演奏琴键，微控制器板将通过外设接口发送演奏信息。5.根据权利要求4所述的键盘乐器数字化输入系统的使用方法，其特征在于，步骤(4)中的外设接口为标准MIDI接口、USB接口或蓝牙接口。6.根据权利要求4所述的键盘乐器数字化输入系统的使用方法，其特征在于，步骤(6)中的外设接口为标准MIDI接口、USB接口或蓝牙接口。
【文档编号】G10H1/34GK106033667SQ201610389347
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】徐璟
【申请人】附点信息科技（上海）有限公司