CN101807391A - 钢琴自动调音装置及其自动调音的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到钢琴的技术领域，公开了一种钢琴自动调音装置，包括钢琴本体和自动调音装置，其特征在于所述的自动调音装置包括音频输入装置、滤波器，音频输入装置和滤波器相连接，音频输入装置的音频信号声波经过滤波器滤掉高次谐波，滤波器与波形放大器相连接，经过滤波器过滤的波形经过波形放大器把进行放大，波形放大器与波形整型电路相连接，声波经过波形整型电路整型以后输入到中央处理器，中央处理器根据标准频率对声波频率处理，中央处理器控制驱动电路，驱动电路驱动所述自动调音装置的调节机构。能够实现调音高精度，同时整个调音过程实现全自动化。

Description

钢琴自动调音装置及其自动调音的方法

技术领域

本发明涉及到钢琴的技术领域，特别涉及到钢琴调音方面的技术领域。

背景技术

早期调节钢琴是由听力超群、音乐素养很高的钢琴调音师完成钢琴调音的。但是，随着钢琴的普及，而听力超群、音乐素养很高的钢琴调音师的数量很少，现在就有一些素质不高的钢琴调音师利用钢琴调音仪来调节。

中国专利号为：97123257.1公开了一种钢琴调律标准发生器，该发生器用于钢琴调律时，检测并显示被调音钢琴每一个琴键对应的声音频率，同时显示标准音频率，与标准音频率进行比较，作出钢琴音律偏高或偏低的判断，并作出调节琴弦紧或松的提示，人们根据该种发生器的提示进行调节钢琴的频率。这种钢琴调音仪实际上是一种音频测量仪器，钢琴调音师调节钢琴的频率仍然是人手用工具扳手进行调节。素质不高的钢琴调音师就很难将钢琴调到最好的状态。而且调音的精度不高。

发明内容

本发明目的旨在提供钢琴自动调音装置及其自动调音的方法，能够实现调音高精度，同时整个调音过程实现全自动化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：钢琴自动调音装置，包括钢琴本体和自动调音装置，所述的自动调音装置包括音频输入装置、滤波器，音频输入装置和滤波器相连接，音频输入装置的音频信号声波经过滤波器滤掉高次谐波，滤波器与波形放大器相连接，经过滤波器过滤的波形经过波形放大器把进行放大，波形放大器与波形整型电路相连接，声波经过波形整型电路整型以后输入到中央处理器，中央处理器根据标准频率对声波频率处理，中央处理器控制驱动电路，驱动电路驱动所述自动调音装置的调节机构。

所述钢琴自动调音装置，该钢琴自动调音装置所述的的调节机构采用步进电机、机器手和减速传动装置，步进电机和减速传动装置带动机器手转动。

所述钢琴自动调音装置，该钢琴自动调音装置所述的调节机构采用减速电机和机器手。

所述钢琴自动调音装置，该钢琴自动调音装置所述中央处理器还连接LCD显示面板，中央处理器测量的声波频率显示在LCD显示面板上。

钢琴自动调音的方法，先音频输入装置接收钢琴发出的声波，声波经过滤波器进行滤波，滤波后经过波形放大器把所述的声波进行放大，经过放大与钳位变成方波，将方波信号送中央处理器进行高精度周期的测量并计算出频率，存储器存有钢琴88个键盘的标准频率，中央处理器将测量频率与标准频率数据进行比较与运算，计算出钢琴调音的方向与角度，中央处理器根据钢琴调音的方向与角度指令驱动电路驱动调节机构进行调节，调节后，使钢琴的发出声波频率与标准频率一样，钢琴自动调音完成。

所述钢琴自动调音的方法，该钢琴自动调音的方法所述的中央处理器将方向与角度处理变为步进电机的输出指令，从IO端口输出到电压放大电路进行放大、再送功率放大电路进行电压放大、再驱动步进电机带动机器手传动。

所述钢琴自动调音的方法，该钢琴自动调音的方法在中央处理内将当前测量到的音的频率与已经设置好标准的音频进行比较，用标准音频率减去测量音的频率，如果得到的是正值的话，说明比标准音频比这个按键的音高，那么单片机就会自动控制电机右转，反之，说明比标准音频比这个按键的音低，那么单片机就会自动控制电机左转。

所述钢琴自动调音的方法，该钢琴自动调音的方法中央处理器在调整电机的正转和反转的时间，我们用单片机根据测量的数据与标准数据进行比较来自动控制电机的正转和反转的时间，使琴弦达到我们所需的振动频率，调整完成。

本发明有益效果

使用工业计算机高新技术控制的高精密机械手，替代现有的人手调节钢琴的音高。用话筒、放大器、滤波器、工业计算机实现超高精度频率测量来代替人耳听音。并能用工业计算机计算应调节的量，从而控制高精密机器手完成钢琴的调音。

能够实现调音高精度，同时整个调音过程实现全自动化。可用经过训练的工人替代听力超群、音乐素养很高的钢琴调音师而达到很好的调节钢琴的效果。弥补听力超群、音乐素养很高的钢琴调音师的不足。计算机控制钢琴调音机器手完成钢琴调音的时间短，可提高钢琴调音的效率。

附图说明

图1自动调音钢琴的自动调音装置的示意结构图

图2钢琴自动调音方法流程图

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

自动调音钢琴，包括钢琴本体，本发明适合任何一款式的钢琴，钢琴是现在大家公知常识，以前钢琴的调音都是一种非常专业的工作。该发明创造性地实现了钢琴自动调音，全过程都是全自动化的。

如图1所示，钢琴自动调音装置，在钢琴上安装有自动调音装置，所述的钢琴可以任意一款式的钢琴，在任意款式的钢琴上安装该自动调音装置。自动调音装置包括音频输入装置、滤波器、波形放大器、波形整形电路、中央处理器、电源、驱动电路、按键面板、LCD显示面板、步进电机、减速电机等组成，音频输入装置与滤波器相连接，所述音频输入装置可以是一般话筒或者其他音频输入装置，包括了所有音频输入装置，音频输入装置能够接收到钢琴按键的声音的声波信号，音频输入装置接收到的声波信号再输入到滤波器中，所述的滤波器是能够过滤高次谐波的仪器，声波经过滤波器滤掉高次谐波，滤波器与波形放大器相连接，声波经过波形放大器把声波的波形放大，波形放大器与波形整型电路连接，声波经过整型变成一定时间段的波，输入到中央处理器，由中央处理器进行运算，运算出此声波的频率，存储芯片存有钢琴的标准频率，中央处理器把所测量出来的声波频率跟相对应的频率进行对比，中央处理器判断所测量的频率和标准频率是否相同。中央处理器与LCD显示面板相连接，中央处理器所测量的频率数据能够在LCD显示面板上显示，中央处理器与驱动电路连接，中央处理器控制着驱动电路，驱动电路驱动钢琴调音调节机构。该调节机构有两种方式，一种是钢琴自动调音装置所述的调节机构采用步进电机、机器手和减速传动装置，步进电机和减速传动装置带动机器手转动。两外一种是钢琴自动调音装置所述的调节机构采用减速电机和机器手。

音频信号经过麦克输入到波形放大器进行放大，滤波器进行消除高次谐波。再送入到另外一个比较器里产生方波，送入到中央处理器。在中央处理器内部进行检测在一个时钟周期里的波形，用标准的频率进行比较，用LCD显示面板显示出来。在中央处理器内部控制存储芯片来调整电机的正转和反转的时间，我们用单片机根据测量的数据与标准数据进行比较来自动控制电

使用工业计算机高新技术控制的高精密机械手，替代现有的人手调节钢琴的音高。用话筒、放大器、滤波器、工业计算机实现超高精度频率测量来代替人耳听音。并能用工业计算机计算应调节的量，从而控制高精密机器手完成钢琴的调音。

钢琴自动调音装置，包括钢琴本体和自动调音装置，所述的自动调音装置包括音频输入装置、滤波器，音频输入装置和滤波器相连接，音频输入装置的音频信号声波经过滤波器滤掉高次谐波，滤波器与波形放大器相连接，经过滤波器过滤的波形经过波形放大器把进行放大，波形放大器与波形整型电路相连接，声波经过波形整型电路整型以后输入到中央处理器，中央处理器根据标准频率对声波频率处理，中央处理器控制驱动电路，驱动电路驱动所述自动调音装置的调节机构。

所述钢琴自动调音装置，该钢琴自动调音装置所述的的调节机构采用步进电机、机器手和减速传动装置，步进电机和减速传动装置带动机器手转动。

所述钢琴自动调音装置，该钢琴自动调音装置所述的调节机构采用减速电机和机器手。

所述钢琴自动调音装置，该钢琴自动调音装置所述中央处理器还连接LCD显示面板，中央处理器测量的声波频率显示在LCD显示面板上。

如图2所示，是一种流程图，所述的流程方法图显示出来的方法为，初始化时，钢琴进入正常发音状态，LCD显示为00。按下第一个按键时，LCD第一排显示第一个按键的标准音的频率，第二排显示当前测量到的音的频率。同时在单片机内将当前测量到的音的频率与已经设置好标准的音频进行比较。用标准音频率减去测量音的频率。如果得到的是正值的话，说明比标准音频比这个按键的音高，那么单片机就会自动控制电机右转。反之，说明比标准音频比这个按键的音低，那么单片机就会自动控制电机左转。算法上用黄金分割点来控制旋转程度，知道2个频率的误差在我们规定的百万分之一的范围内，结束第一个键的调整。依次类推的测量并调整其他的键，直到完成88个钢琴键的频率调整。按下输出按键就可以听见我们调试后理想的钢琴的音频。

钢琴自动调音的方法，先音频输入装置接收钢琴发出的声波，声波经过滤波器进行滤波，滤波后经过波形放大器把所述的声波进行放大，经过放大与钳位变成方波，将方波信号送中央处理器进行高精度周期的测量并计算出频率，存储器存有钢琴88个键盘的标准频率，中央处理器将测量频率与标准频率数据进行比较与运算，计算出钢琴调音的方向与角度，中央处理器根据钢琴调音的方向与角度指令驱动电路驱动调节机构进行调节，调节后，使钢琴的发出声波频率与标准频率一样，钢琴自动调音完成。

所述钢琴自动调音的方法，该钢琴自动调音的方法所述的中央处理器将方向与角度处理变为步进电机的输出指令，从IO端口输出到电压放大电路进行放大、再送功率放大电路进行电压放大、再驱动步进电机带动机器手传动。

所述钢琴自动调音的方法，该钢琴自动调音的方法在中央处理内将当前测量到的音的频率与已经设置好标准的音频进行比较，用标准音频率减去测量音的频率，如果得到的是正值的话，说明比标准音频比这个按键的音高，那么单片机就会自动控制电机右转，反之，说明比标准音频比这个按键的音低，那么单片机就会自动控制电机左转。

所述钢琴自动调音的方法，该钢琴自动调音的方法中央处理器在调整电机的正转和反转的时间，我们用单片机根据测量的数据与标准数据进行比较来自动控制电机的正转和反转的时间，使琴弦达到我们所需的振动频率，调整完成。

音频信号经过麦克输入到波形放大器进行放大，滤波器进行消除高次谐波。再送入到另外一个比较器里产生方波，送入到中央处理器。在中央处理器内部进行检测在一个时钟周期里的波形，用标准的频率进行比较，用LCD显示面板显示出来。在中央处理器内部控制存储芯片来调整电机的正转和反转的时间，我们用单片机根据测量的数据与标准数据进行比较来自动控制电机的正转和反转的时间，使琴弦达到我们所需的振动频率，调整完成。

初始化时，钢琴进入正常发音状态，LCD显示为00。按下第一个按键时，LCD第一排显示第一个按键的标准音的频率，第二排显示当前测量到的音的频率。同时在单片机内将当前测量到的音的频率与已经设置好标准的音频进行比较。用标准音频率减去测量音的频率。如果得到的是正值的话，说明比标准音频比这个按键的音高，那么单片机就会自动控制电机右转。反之，说明比标准音频比这个按键的音低，那么单片机就会自动控制电机左转。算法上用黄金分割点来控制旋转程度，知道2个频率的误差在我们规定的百万分之一的范围内，结束第一个键的调整。依次类推的测量并调整其他的键，直到完成88个钢琴键的频率调整。按下输出按键就可以听见我们调试后理想的钢琴的音频。

Claims (8)

1.钢琴自动调音装置，包括钢琴本体和自动调音装置，其特征在于所述的自动调音装置包括音频输入装置、滤波器，音频输入装置和滤波器相连接，音频输入装置的音频信号声波经过滤波器滤掉高次谐波，滤波器与波形放大器相连接，经过滤波器过滤的波形经过波形放大器把进行放大，波形放大器与波形整型电路相连接，声波经过波形整型电路整型以后输入到中央处理器，中央处理器根据标准频率对声波频率处理，中央处理器控制驱动电路，驱动电路驱动所述自动调音装置的调节机构。

2.根据权利要求1所述钢琴自动调音装置，其特征在于该钢琴自动调音装置所述的调节机构采用步进电机、机器手和减速传动装置，步进电机和减速传动装置带动机器手转动。

3.根据权利要求1所述钢琴自动调音装置，其特征在于该钢琴自动调音装置所述的调节机构采用减速电机和机器手。

4.根据权利要求1所述钢琴自动调音装置，其特征在于该钢琴自动调音装置所述中央处理器还连接LCD显示面板，中央处理器测量的声波频率显示在LCD显示面板上。

5.钢琴自动调音的方法，其特征在于先音频输入装置接收钢琴发出的声波，声波经过滤波器进行滤波，滤波后经过波形放大器把所述的声波进行放大，经过放大与钳位变成方波，将方波信号送中央处理器进行高精度周期的测量并计算出频率，存储器存有钢琴88个键盘的标准频率，中央处理器将测量频率与标准频率数据进行比较与运算，计算出钢琴调音的方向与角度，中央处理器根据钢琴调音的方向与角度指令驱动电路驱动调节机构进行调节，调节后，使钢琴的发出声波频率与标准频率一样，钢琴自动调音完成。

6.根据权利要求5所述钢琴自动调音的方法，其特征在于该钢琴自动调音的方法所述的中央处理器将方向与角度处理变为步进电机的输出指令，从IO端口输出到电压放大电路进行放大、再送功率放大电路进行电压放大、再驱动步进电机带动机器手传动。

7.根据权利要求5所述钢琴自动调音的方法，其特征在于该钢琴自动调音的方法在中央处理内将当前测量到的音的频率与已经设置好标准的音频进行比较，用标准音频率减去测量音的频率，如果得到的是正值的话，说明比标准音频比这个按键的音高，那么单片机就会自动控制电机右转，反之，说明比标准音频比这个按键的音低，那么单片机就会自动控制电机左转。

8.根据权利要求5所述钢琴自动调音的方法，其特征在于该钢琴自动调音的方法中央处理器在调整电机的正转和反转的时间，我们用单片机根据测量的数据与标准数据进行比较来自动控制电机的正转和反转的时间，使琴弦达到我们所需的振动频率，调整完成。

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