专利名称：一种基于电子标签的半自动钢琴调音器的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢琴及有弦轴乐器技术领域，基于电子标签的半自动钢琴调音器是由 可编程伺服机构、可编程控制器、电子标签和导轨式钢琴调音机构所组成的专业调音工具。
背景技术：
传统的钢琴调音器采用的是“L”型调音扳手的非同轴扭力设计的缺点开始得到广 泛关注，并对此进行了大量的改进。但大部分改进还没有走出手动的限制，特别是钢琴弦码 众多，弦码对应的频率记忆起来很费精力，也容易弄错。因此引入半自动方法甚至自动方法 是未来钢琴调音的一个主要趋势，并且通过电子标签技术，不必推算弦码的频率，而把精力 放在高精密的弦码调音上来，成为钢琴调音一个迫切解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电子标签的半自动钢琴调音器，其特点是操作简 单、省力、半自动、调音精度高、调音后弦轴无变形。在使用中，能够实现钢琴调音的半自动 连续微调控制。适合钢琴调音职业者及调音爱好者都能方便使用钢琴调音工具。为实现上述目的，设计一种基于电子标签的半自动钢琴调音器，其组成包括控制 器、动力传递机构、电子标签和导轨式钢琴调音机构部件所组成的专业调音工具。控制器由控制器中央处理单元、电子标签读取模块、拾音器、键盘及按钮、反馈信 号、驱动信号、显示单元、电源模块及外围电路构成。中央处理单元由单片机、DSP或者其他 嵌入式芯片构成。电源模块主要完成对控制器中央处理单元、拾音器、电子标签读取模块、 键盘及按钮、显示单元及位置传感器等的电源供给。电子标签模块读取待调节弦码设定的 频率，拾音器读取待调节弦码的频率，键盘及按钮主要功能包括电子标签的频率设定、电机 步长驱动量的设定和其他的输入，显示单元主要是设定频率、拾音器频率、电机步长驱动量 及方向等的显示问题。导轨式钢琴调音机构的特征在于是在导轨定轨上，通过内八角钢琴扳手头和需 要调音的弦码相连接，可以对弦轴进行同轴调节。导轨动轨上的半圆式的支撑套筒和另一 弦码相连，主要起支撑作用。半圆式支撑套筒使得调音器的拆装更方便简易。弦码调节端 采用同轴扭力输出，可以克服传统扳手作用于弦轴单边受力、导致琴弦轴变形及所形成的 气质性伤害的弊端。动力传递机构包括电机、行星齿轮减速箱、主轴、涡轮蜗杆机构所组成并同轴连 接，涡轮蜗杆机构末端与内八角钢琴扳手头同轴连接。动力传递机构与控制器通过数据线、 电源线相连接，电机上安装有如编码器的位置传感器计算出位置反馈信号，反馈到控制器 中央处理单元做位置闭环控制从而保证一定步长驱动量的准确执行。其中行星齿轮减速箱 可选择一级或两级甚至多级，根据电机驱动能力加以计算选择，涡轮蜗杆机构也是根据要 求取舍，如同轴安装就不再需要，电机包括步进电机或者其他伺服电机。控制器的电子标签模块读取弦码上的电子标签值，并与弦码对应的实际频率值对应，解放了钢琴调音人员对各个弦码的频率的反复推算。通过算法完成可编程伺 服机构的半自动调节，解决了手动调节的体力，同时通过修改步长提高了调节的精度和 灵活性。电子标签及电子标签读取模块，可以是基于射频识别RFID(Radic) Frenquency Indentificaiton)或类似的技术。本钢琴的半自动调节流程如下首先控制器的电子标签模块读取弦码上的电子标 签值得到弦码设定频率，并与拾音器测得的软件测量频率作差，并驱动电机以一定步长紧 弦和松弦，带编码器的电机可以把实际的旋转量反馈到可编程控制器中央处理单元，通过 闭环控制从而实现电机执行的准确性。重新通过拾音器测量频率，重新驱动电机进行紧弦 和松弦，当出现紧弦和松弦反复时，减小步长继续调节直到允许的精度范围之内，从而实现 钢琴调音的渐进式调节。该方法解放了钢琴调音人员对各个弦码的频率的反复推算，其可编程的半自动调 节，解决了手动调节的体力，同时通过修改步长提高了调节的精度和灵活性。该钢琴调音器 具有省力、方便灵活、精度高、调音后弦轴无变形优点，是一种适于专业调音师、调音爱好者 进步提高调音精度的专用工具。
图1.是本发明半自动调音器的构造图。图2.是本发明的控制器模块组成。图3.是本发明半自动调音器的控制系统框图。指定图1为摘要附图。参见图1. 1内八角钢琴扳手头、2涡轮蜗杆减速器、3主轴、4电机、Bl行星减速器、 B2行星减速器、Al导轨动轨、A2导轨定轨、5半圆式支撑套筒、6位置传感器、7电子标签、 Cl弦码、C2弦码、D控制器。4电机、6位置传感器与D控制器通过电源线、数据线相连接，通过D控制器控制4 电机运动并传送6位置传感器的反馈信号做位置闭环控制。参见图2. 21电子标签读取模块、22拾音器、23键盘及按钮、24控制器中央处理单 元、25反馈信号、26驱动信号、27显示单元、28电源模块。控制器模块分四部分输入部分、24控制器中央处理单元、输出部分和28电源模 块。输入部分包括21电子标签读取模块、22拾音器、23键盘及按钮。输出部分包括25反 馈信号、26驱动信号、27显示单元，其中25反馈信号为通过6位置传感器得到的位置25反 馈信号，26驱动信号为通过24控制器中央处理单元的算法计算的一定步长驱动量。参见图3. 31弦码设定频率、32软件测量频率、33电子标签读取模块、34待调节弦 码电子标签、35减速机构、36控制器中央处理单元、37电机、38拾音器、39信号反馈。D控制器中的38拾音器得到32软件测量频率，D控制器中的33电子标签读取模 块读取待调节弦码的31弦码设定频率。32软件测量频率与31弦码设定频率输入到36控 制器中央处理单元，通过算法把频率差转换为37电机的驱动信号，37电机传送39反馈信号 到36控制器中央处理单元，从而完成37电机的准确的驱动。
具体实施例方式某位有过调音经验的钢琴调音爱好者，运用基于电子标签的半自动钢琴调音器， 对自用的KAWAI K-3钢琴进行调音。拾音、检测部分采用的是电脑软件系统。电子标签采 用的是抗金属电子标签。本次调整内容是对中央C音进行调整(其标准音高值440hz)，首 先手持读卡器接近弦码，随着位置不同，手持读卡机显示不同弦码对应的琴键编号及标准 音频数值，接近中央位置读卡器显示“C4440hz”、此弦码即是预备调整的C4中央C音，1内 八角钢琴扳手头套入上方第一弦码上。通过听音及检测，1#琴弦实测437. 7hz、2#琴弦实 测439. 5hz、3#琴弦实测436. 30hz。首先2和3琴弦止音，滑动Al导轨动轨，半圆式支撑套 筒连接弦码作为支点。控制器设定脉冲数24000个、方向、转速取系统默认值，正向、250转 /分，按下“执行按键”，此时、D控制器显示屏显示AD反馈信号曲线、和实际转动角度“2. 25 度”。再次击琴弦测量，实测339. 20hz,因为在Ihz误差下，按下“分音调整键” 4次，重新击 琴弦测量，实测1号琴弦440hz，取下扳手。同样步骤，调准第2#、第3#琴弦。经过调整后， C按键为一个纯音(440hz)，共用时1分50秒，本次调音结束。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的 技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
权利要求
一种基于电子标签、可编程控制、半自动、导轨式钢琴调音器，该调音器包括动力传递机构、控制器、电子标签和导轨式钢琴调音机构所组成。
2.根据权利要求1所述的钢琴调音器，其导轨式钢琴调音机构的特点是在导轨定轨 (A2)上，通过内八角钢琴扳手头(1)和需要调音的弦码(Cl)相连接，可以对弦轴进行同轴 调节，导轨动轨(Al)上的半圆式支撑套筒(5)和另一弦码(C2)相连。
3.根据权利要求1所述的钢琴调音器，其控制器由控制器中央处理单元(24)、拾音器 (22)、电子标签读取模块(21)、电源模块(28)、键盘及按钮(23)、显示单元(27)、驱动信号 (26)和反馈信号(25)模块构成，控制器中央处理单元(24)由单片机、DSP或其他嵌入式芯 片所构成，电子标签模块(21)读取待调节弦码设定的频率，拾音器(22)读取待调节弦码的 基准频率得到软件测量频率，把弦码设定的频率和软件测量频率做差并转换为一定步长的 电机驱动量发送驱动信号(26)动力传递机构中的的电机。
4.根据权利要求3所述的钢琴调音器的可编程控制器，以一定步长的电机驱动量发送 指令到动力传递机构中的电机(37)，反馈信号(39)模块通过安装在电机上的位置传感器， 把位置反馈信号到控制器中央控制单元(36)，实现位置闭环控制，保证给定步长的电机驱 动量准确的执行。
5.根据权利要求1所述的钢琴调音器，其动力传递机构包括电机(4)、行星齿轮减速箱 (B2)、主轴(3)、涡轮蜗杆机构⑵所组成并同轴连接，涡轮蜗杆机构末端(2)与内八角钢琴 扳手头(1)同轴连接从而实现扭矩的放大。
6.根据权利要求1所述的钢琴调音器，其电子标签(7)以环型模式套装在钢琴弦码 (Cl)上，通过权利要求3的控制器对弦码的电子标签(7)进行读取，并转换为弦码设定频 率。
7.根据权利要求1所述的钢琴调音器，其半自动调节流程如下，首先通过权利要求3的 控制器对待调节弦码电子标签(34)进行读取，并转换为弦码设定频率(31)；再通过权利要 求3的控制器中的拾音器(32)读取待调节弦码频率得到软件测量频率(32)，把弦码设定 频率(31)和软件测量频率(32)做差并转换为一定步长的电机驱动量发送到动力传递机构 中的的电机(37)，从而完成该弦码的半自动调节；调节完毕后继续重复上述步骤并减小步 长，直到调节精度在允许范围之内。
全文摘要
本发明公开了一种基于电子标签、可编程控制、半自动、导轨式钢琴调音器。该发明包括电机、行星减速器及蜗轮蜗杆机构的动力传递机构、控制器、电子标签和导轨式钢琴调音机构。其中动力传递机构固定在导轨式钢琴调音机构上，电子标签以环套形式粘贴在钢琴的弦码上。本发明的调音方法是控制器的电子标签模块读取待调节弦码设定的频率，通过拾音器读取待调节弦码得到软件测量频率，通过控制器中央处理单元的算法把频率差值转换为一定步长驱动量发送指令到动力传递机构，从而完成该弦码的半自动调节，步长可根据精度和经验灵活调整，从而实现对钢琴弦码的渐进式调节。解放了手动调节的体力，是适于专业调音师、调音爱好者的高精度的专用调音工具。
文档编号G10G7/02GK101958115SQ20101024818
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者许文辉, 谭福生 申请人:谭福生;许文辉