专利名称:触摸式多功能电子琴的制作方法
本实用新型是一种具有民族特色，适合于弦乐演奏习惯的电子乐器，用于专业或业余团体小乐队及个人演奏。
目前国内外电子琴种类很多，但大部分电子琴控制采用键盘式或金属弦式。从电子线路结构上看，键盘式电子琴靠琴键控制频率不同的振荡器或分频器，产生不同频率的音阶。弦控制式电子琴是靠金属弦改变音阶电阻值，使其产生不同的频率变化。而强弱表情变化靠脚踏板去控制；各种功能的转换靠开关完成。《无线电》杂志86年1期介绍的《无键电子琴》是用一个触摸部位代替一个键位，控制一个振荡器，不能摸拟弦乐，且操作时受手的干湿度影响，手太干或太湿均影响音准。键盘式电子琴对于摸拟我国民族乐器达到较佳的弦乐效果无法胜任，而弦控电子琴虽能摸拟弦乐器效果，但体积较大，不便携带，且功能较少。
本实用新型的目的就是制作一种体积小，功能多，即能摸拟民族乐器，又能摸拟部分西洋乐器，大部分演奏部件均采用触摸方式控制的电子琴。
本实用新型的总体结构由四部分组成。(1)主旋律部分音阶发生器由主振荡器、分频器及触摸式音阶指板电路组成，主振荡器采用射板耦合自激多谐振荡器，振荡频率决定于RC乘积值，用改变电阻R值的方法改变频率，用一组音阶电阻同时控制两个主振器的振荡频率；在需要的频率范围内，使两个主振器的频率永远保持纯五度音平行，再通过分频器的配合，达到用一组音阶电阻控制四组音阶的效果，即用一条音阶指板控制四根不同音高的弦(即A－D－
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四根空弦)，音阶指板采用触摸式，利用手指作为直流放大管BG的偏流电阻，手触到指板上后使BG管导通，双向开关K与电源接通，促使开关三极管BG′完全导通，触摸位置不同，相对应的音阶电阻阻值也不同，使振荡器的频率发生变化，达到控制音阶的目的。指板音阶位置排列的规律按一般弦乐器规律而设计，采用十二平均律多品制；每个半音占用7～4个品，这样，在演奏滑音时就没有品的痕迹，近似于弦乐的滑音，该琴共用114个品，控制19个半音阶。用触摸式单音开关控制弦转换及单音输出，经触摸式手踏板控制输出音量的大小，完成强弱表情的控制；然后进入音乐滤波器，摸似出各种不同音色，由触摸式音色选择器选择出所需音色，经过一级音频放大进入主放大器输出。(2)自动合声伴奏部分和声发生器是由三组主振器和分频器组成，转调是由触摸式转调解码器、计数器完成。本实用新型设有24个大小调，当手指触摸任一调的触摸点时，计数器自动形成该调的二进制代码，经过转调解码器，由可选出该调四个功能的和弦功能计数器计数后形成功能代码，经和弦功能解码器选择出四个功能和弦中的一个。和弦的形成是由和弦解码器完成的，和弦解码器中包括三组音阶电阻，和声由三组音阶电阻控制，每个音阶电阻由其相应的电子开关控制，共计36个音阶电阻和开关，形成三个十二平均律音阶，成为和弦的根音、三音、五音。和弦功能计数器和解码器是由两个双稳态电路和二极管组成，转调解码器是由五个双稳态电路组成的计数器。本实用新型24个大小调中分12个大调和12个小调，每个调有四个功能的和弦，共96个和弦。由于采用了数字控制，由3×12个音阶电阻控制自动和声振荡器和分频器，完成96个和弦功能，简化了线路和调音工程。自动和声节奏由时序计数器和自动和声节奏解码器组成，时序计数器包括时序脉冲发生器和由四个双稳态电路组成的四位二进制计数器。当和声节奏型转换触摸器触发后，输出各种不同节奏型的和声伴奏，经音色滤波器和音频放大器进入主放大器输出。(3)自动打击乐伴奏部分是由自动打击乐节奏解码器、打击乐发生器和打击乐音频放大器组成。自动打击乐节奏解码器工作原理同自动和声节奏解码相同，打击乐节奏的形成是由单结管组成的时序脉冲发生器控制由四个双稳态电路组成的四位计数器完成，由二极管解码器按时序形成16种状态的循环，形成节奏，速度连续可调。从时序脉冲发生器引出另一路输出脉冲信号进入节拍器，控制三极管按时序脉冲频率有规律地截止导通，使发光二极管按节奏一拍一次，作为发光节拍器兼作电源指示灯，电源接通即工作，可很方便的选择节奏进行速度。打击乐发生器的鼓电路采用一般的双T型受激振荡器，钗电路采用噪声发生器，板电路采用LC振荡器，电子鼓是采用双T型受激振荡器，由晶体管控制振荡电阻阻值变化，形成下滑音，摸拟电子鼓音色。(4)自然音响部分采用自然音响效果发生器，用分立插件方式，将各种摸拟自然音响(如鸟叫、风声、雨声、雷电、水声等等)的电路装入独立的小盒内，需要时插入琴体上方，盒上装有触摸开关，控制音响的输出与关闭。
本实用新型有两组主振荡器，第一组主振荡器频率范围为2640～7920HZ，第二组主振荡器频率范围为1760～5280HZ，经分频器分频后总范围为57～7920HZ(约七个八度音域)。自动和声总的频率范围为130HZ～1320HZ(约三个八度音域)，自动打击乐伴奏节奏型共计十九种(十六种固定程序、三种插入程序)。自动和声伴奏节奏型共计十九种(十五种固定程序、四种插入程序)，音色摸拟十六种，摸拟打击乐器12种，自动节奏速度范围控制在40拍／分～200拍／分之间。该琴演奏部件的控制大部分采用触摸式，转换速度之快是一般开关做不到的，该琴的体积近似于中号吉他，演奏姿式与吉他、琵琶、三弦、中阮乐器基本相同，可坐着演奏，也可加背带站着演奏。
本实用新型有如下优点。
1.由于采用了触摸式音阶指板以及大部分演奏部件控制采用触摸式，形成了无键无弦琴，减轻了演奏负担，简化了演奏方法。
2.控制转换速度快，无机械噪声，在演奏过程中转换衔接无空隙，不破坏乐曲的速度，转换机构寿命长。
3.强弱表情变化采用触摸式手踏板控制，它与弦转换触摸式开关组合在一起，不必另设脚踏板，操作起来更为方便。
4.体积小，功能多，便于携带，使用方便，演奏不受条件限制，凡是有弦乐基础的人经短时间的学习就可演奏，便于普及，在摸拟弦乐器和民族乐器方面是键盘式电子琴无法比拟的。
本实用新型的附图结合实施例加以说明。
图1是本实用新型的外形图图2是本实用新型的总体电路方框图图3是本实用新型触摸式音阶指板电路图图4是本实用新型触摸式强弱表情踏板电路图图5是触摸式功能转换解码器基本原理图如图1所示1－触摸式音阶指板2－弦转换和强弱表情踏板控制触摸器3－主旋律音量控制旋扭4－自动伴音音量控制旋扭5－插座6－弹拨乐转换开关7－音型选择触摸器8－3／4、4／4节奏转换开关9－自动节奏速度控制旋扭10－打击乐与和声音量平衡控制旋扭11－小调转换触摸器12－大调转换触摸器13－和声节奏型转换触摸器14－打击乐节奏型转换触摸器15－余音选择触摸器16－颤音强度控制旋扭17－效果控制旋扭18－音色选择触摸器
19－频谱合成选择按键20－自然音响效果插件 21－自然音响效果插件22－调音旋扭23－自动节奏起动与终止触摸器24－功能和弦转换触摸器25－自动和声插入程序触摸器26－自动打击乐插入程序触摸器27－电子鼓转换控制触摸器图1中所示的琴体采用具有民族乐器特色的琵琶状，大部分演奏部件控制均采用触摸式，如触摸式音阶指板〔1〕，弦转换和强弱表情踏板控制触摸器〔2〕，音型选择触摸器〔3〕，大小调转换触摸器〔11、12〕，和声节奏和打击乐节奏转换触摸器〔1314〕，余音选择触摸器〔15〕，音色选择触摸器〔18〕，自动节奏起动与终止触摸器〔23〕，功能和弦转换触摸器〔24〕，自动和声和自动打击乐插入程序触摸器〔25、26〕，电子鼓转换控制触摸器〔27〕，触摸器由具有良导体功能的金属片及与之匹配的触摸式电路构成。
如图2所示1－触摸式音阶指板电路2－主振荡器
3－分频器4－触摸式单音开关电路5－触摸式强弱表情踏板电路6－主旋律音色滤波器7－触摸式音色选择器8－主旋律音频放大器9－自然音响效果发生器10－和弦解码器11－自动和声振荡器12－自动和声分频器13－触发开关14－自动和声音色滤波器15－自动和声音频放大器16－转调解码器17－触摸式转调计数器18－和弦功能解码器19－触摸式和弦功能计数器20－时序计数器21－节拍器
22－自动和声节奏解码器23－自动打击乐节奏解码器24－打击乐发生器25－打击乐音频放大器26－主放大器及音箱如图3所示，指板N是与正9V电源相接的一整条金属片，指板M是按音阶关系排列的许多小金属片，音阶排列采用十二平均律多品制，每个半音占用7～4个品，小金属片排列成114个品，控制19个半音阶，M与N之间的间隙为0.8毫米，各小金属片之间的间隙也为0.8毫米，A和D为两组主振荡器，R1～R114为限流电阻，BG1～BG114为直流放大管，电子开关K1～K114采用小规模集成电路C514(双向开关)，BG1′～BG114′为压降相同的开关管，R1′～R114′为音阶电阻，W1为定弦调音电阻，W2是平行五度音纯度调节电阻，用一组音阶电阻R′可同时控制两个主振荡器A、D，使两主振荡器永远保持纯五度音的平行。演奏时，手指触摸指板N与M，由于N与正9V电源相接，M与N通过手指接通，电流经过限流电阻R进入BG的基板(BG的集电板与＋9V电源相连接)使BG管导通，进而接通双向开关K，这时BG′管饱和导通，音阶电阻R′得到电流。触摸位置不同，音阶电阻R′值不相同，振荡器的频率亦不相同。电路要求BG管β值在50～200范围之间，W1调节范围0～10K，W2调节范围为0～1K，限流电阻R值40～50K之间。
如图4所示，电路中X是信号输入端，Y是信号输出端，R1～R12是衰减电阻，R13和R14为输出电阻，BG1～BG12，BG1′～BG12′均为开关晶体管，K1～K12是由双向开关C514组成，触摸点1～12为密集排列，相应的触摸点控制相应的电子开关，当手指触到触摸点时，人体感应电流经BG′放大使BG管导通，从而双向开关K接通，触摸点不同，电阻阻值不同，使信号输出强弱发生变化，以控制表情强弱的变化。
如图5所示，触摸式功能转换解码器数字电路由解码器、RS触发器、编码器和触摸器四部分组成，RS触发器由两输入端与非门组成，作为数字寄存器，其复位端R，置位端S与二极管组成数字代码，由触摸端A、B、C、D控制二进制数字转换，输出端Q和
Q与二极管组成解码器，以完成数字代码的转换任务。音色选择器〔2～7〕、转调计数器〔2～17〕、和弦功能计数器〔2～19〕、自动和声节奏和自动打击乐节奏解码器〔2～22、23〕均采用触摸式功能转换解码器数字电路，根据不同的要求采用不同位数的二进制，音色选择器〔2～7〕、和弦功能计数器〔2～19〕自动和声节奏和自动打击乐节奏解码器〔2～22、23〕采用两组二位二进制数字电路，通过两输入端与非门再转换为四进制，转调计数器〔2～17〕采用五位二进制数字电路。
权利要求
1.一种由琴体、演奏部件、主振荡器、分频器、音色滤波器、音频放大器、自然音响效果发生器、自动和声与自动打击乐节奏解码器、自动和声振荡器、和弦和转调解码器、和弦功能与转调计数器、时序计数器、节拍器、打击乐发生器、主放大器及音箱组成的多功能电子琴，其特征在于琴体采用具有民族乐器特色的琵琶状。大部分演奏部件如音阶指板、弦转换强弱表情踏板、音型选择、大小调转换、和声节奏和打击乐节奏转换、余音选择、音色选择、自动节奏起动与终止、和弦功能转换、自动和声和自动打击乐插入程序、电子鼓转换的控制均采用触摸式，触摸器由有良导体功能的金属片和与之匹配的触摸器电路构成。
2.根据权利要求
1所述的多功能电子琴，其特征在于触摸式音阶指板电路 中的指板N是一整条金属片(与正9V电源相接)指板M是按音阶关系排列的许多小金属片，音阶排列采用十二平均律多品制，每个半音占用7～4个品，小金属片排列成114个品，控制19个半音阶，M与N之间的间隙为0.8毫米，各小金属片之间的间隙也为0.8毫米，A和D为两个主振荡器，R1～R114为限流电阻，BG1～BG114为直流放大管，电子开关K1～K114采用小规模集成电路C514(双向开关)，BG1′～BG114′为压降相同的开关管，R1′～R114′音阶电阻，W1为定弦调音电阻，W2是平行五度音纯度调节电阻，用一组音阶电阻R′可同时控制两个主振荡器A、D，使两主振荡器永远保持纯五度音的平行。
3.根据权利要求
1所述的多功能电子琴，其特征在于触摸式强弱表情踏板电路 采用相应的触摸点(1～12)控制相应的电子开点K1～K12，K1～K12由双向开关C514组成，触摸点(1～12)为密集排列，电路中X是信号输入端，Y是信号输出端，R1～R12是衰减电阻，R13和R14为输出电阻，BG1～BG12BG1′～BG12′均为开关晶体管。
4.根据权利要求
1所述的多功能电子琴，其特征在于音色选择器、转调计数器、自动和声节奏和自动打击乐节奏解码器、和弦功能计数器均采用触摸式功能转换解码器数字电路 ，此电路由解码器、RS触发器、编码器和触摸器四部分组成，RS触发器由两输入端与非门组成，作为数字寄存器，其复位端R，置位端S与二极管组成数字代码，由触摸端A、B、C、D、控制二进制数字转换，输出端Q和
Q与二极管组成解码器，以完成数字代码的转换任务。
5.根据权利要求
1和4所述的多功能电子琴，其特征在于触摸式转换解码器数字电路根据不同的要求采用不同位数的二进制，音色选择器、和弦功能计数器、自动和声节奏和自动打击乐节奏解码器采用两组二位二进制数字电路，通过两输入端与非门再转换为四进制，转调计数器采用五位二进制数字电路。
专利摘要
触摸式多功能电子琴，由主振荡器、分频器、音色滤波器、音频放大器、自然音响效果发生器、自动和声与自动打击乐节奏解码器、自动和声振荡器、和弦与转调解码器、打击乐发生器、主放大器及音箱等组成。音阶指板等大部分演奏部件控制采用触摸式。该琴体积小、功能多，既能模拟民族乐器，又能模拟部分西洋乐器，特别是模拟民族弦乐滑音。与同类电子琴相比效果更佳。
文档编号G10H3/12GK86203612SQ86203612
公开日1987年2月18日 申请日期1986年5月27日
发明者王锡林 申请人:宁夏回族自治区文化厅导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan