CN105913721A - 一种管乐辅助训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管乐辅助训练装置，该装置包括：基于外部按压力，产生与该按键相对应的按键控制信号的按键单元和将所述按键控制信号发送至外部设备的控制单元；和/或，基于按键同步运动信号，产生与外部设备同步的按键运动的按键单元和基于外部设备发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号的控制单元。本方案能够提供标准的演奏指法节奏，主动带动练习者学习熟练指法，使管乐吹奏者通过多次练习产生肌肉记忆，提高学习效率，节约时间精力。

Description

一种管乐辅助训练装置

技术领域

本发明涉及乐器领域，特别是涉及一种用于管乐器指法训练的辅助训练装置。

背景技术

管乐是指以管发声的乐器，起源于欧洲，历史可以追溯到数千年前，经历了历代不断的改良发展出了现在的管乐体系，管乐因材料不同主要可分为木管和铜管两类。管乐发声的原理是吹奏者吹入的气流在管乐内的周期性振动产生声音，管乐按键通过改变乐器内的空气柱长度来变化音律高低，因此，管乐的学习训练重点主要有吹奏口型和按键指法两方面。

随着越来中国经济的腾飞，广大民众对艺术，尤其是对高雅艺术的需求也在扩大。在北京等发达地区，已经有无数的专业与业余的管弦乐团，无数的中小学甚至大学以不同的形式组建了军乐队、管弦乐队、行进管乐团、交响乐团等。面对如此巨大的市场，管乐教学资源缺及其匮乏且分布不均匀，管乐人才多集中在北上广等沿海东部发达地区，而广大的中西部地区的管乐教学人才极其缺乏。而且就算是在北上广等一线城市，管乐教学人才资源也没有得到充分的应用，并且教学水平参差不齐。

目前市场上并没有用于辅助管乐吹奏者学习的教学设备，管乐学习者一般通过老师面对面教授或视频、书籍自学来掌握吹奏方法，但是线上线下的教学资料参差不齐，指法练习有一定的门槛，没有一定基础很难通过自学掌握技巧。并且，在学习的过程中，不管是有老师教还是自学，大部分时间都需要自己练习，而练习固定曲目时需要通过大量的练习次数来熟悉指法，方法不当很容易造成时间和精力的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种管乐辅助训练装置，以解决管乐吹奏者在练习指法时缺乏指导以及学习效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种管乐辅助训练装置，该装置包括：

按键单元，基于外部按压力，产生与该按键相对应的按键控制信号；

控制单元，将所述按键控制信号发送至外部设备；和/或

按键单元，基于按键同步运动信号，产生与外部设备同步的按键运动；

控制单元，基于外部设备发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号。

优选地，所述按键单元包括：按键受力板1和支撑杆2，所述支撑杆2垂

直固定在按键受力板1下方；

所述支撑杆2上设有压片3，该压片3与套设在支撑杆2上的弹簧4相配合，实现按键在垂直方向上的往复运动。

优选地，所述按键单元进一步包括：压力信号采集单元，用于采集按键当前的按压状态信号，并将其转换为按键控制信号；

所述控制单元包括：无线传输模块，用于将所述按键控制信号发送至外部设备。

优选地，所述压力信号采集单元为压力传感器；无线传输模块为蓝牙。

优选地，所述按键单元进一步包括：驱动模块，基于所述同步运动信号，驱动所述支撑杆2

所述控制单元包括：

接收模块，用于接收外部设备发出的按键控制信号；

信号处理模块，基于外部设备发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号。

优选地，所述驱动模块包括：基于所述同步运动信号进行通断电控制的继电器和基于继电器通断电控制进行按键驱动的电磁铁5。

优选地，所述接收模块为蓝牙；所述数信号处理模块为微处理器。

优选地，所述控制单元进一步包括：状态切换模块，用于切换当前训练装置的主动或被动状态。

优选地，用于为训练装置内各功能模块供电的电源模块和电源控制开关11。

优选地，该装置进一步包括：

用于显示当前装置使用状态的第一指示灯13；

用于显示当前充电状态的第二指示灯14。

优选地，该装置进一步包括：节拍模块，用于将按键组合按压下的节拍播放给用户；所述节拍模块包括用于播放训练装置发出的音乐节拍的扬声器9和与其电连接的扬声器控制开关10。

优选地，盖装置进一步包括：管体7和与其固定的按键壳体6，所述按键单元置于所述壳体6中；

所述管体7上进一步设有用于为用户提供该训练装置支撑的固定环8。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案考虑管乐的学习训练重点和现今国内资深管乐师资匮乏的现状，将互联网+、局域网和自动控制技术融入指法教学设备中，提供标准的演奏指法节奏，主动带动练习者学习熟练指法，使管乐吹奏者通过多次练习产生肌肉记忆，提高学习效率，节约时间精力。指法辅助教学设备适用于吹奏者指法熟悉入门、固定曲目的练习，两种不同的模式不仅可以让管乐学习者借助移动端教学资源实现自学，并且可以通过建立局域网，实现小范围面对面教学，使学生实时感受老师的指法，提升教学效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本方案所述一种管乐辅助训练装置的示意图；

图2示出本方案所述辅助训练装置的内部功能模块示意图；

图3示出本方案所述同步运动信号产生过程的硬件搭接示意图；

图4示出本方案所述按键单元的示意图；

图5示出本方案所述按键单元受外力作用下被按压的示意图；

图6示出本方案所述辅助训练装置主、从动装置配合工作的示意图。

附图标号

1、按键受力板，2、支撑杆，3、压片，4、弹簧，5、电磁铁，6、壳体，7、管体，8、固定环，9、扬声器，10、扬声器控制开关，11、电源控制开关，12、充电接口，13、第一指示灯，14、第二指示灯，15，盒体。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

本实例1中将训练装置作为主控装置，即例如导师或辅导人员等使用的主控装置。

如图1所示，本发明公开了一种管乐辅助训练装置，该装置包括带有设有用于为用户提供该训练装置支撑的固定环8的管体7和与该管体7固定的按键壳体6。该装置还包括设置与壳体6内的按键单元和固定在壳体6外部的控制单元。其中，所述按键单元基于外部按压力，产生与该按键相对应的按键控制信号；所述控制单元将所述按键控制信号发送至外部设备，并对外部设备中的按键进行相应的同步运动控制。对于按键单元的设置可以根据用户具体需要进行训练的管乐器的类型而定，本实例中，以小号为例，设置3组按键单元。

所述按键单元包括：圆盘型按键受力板1和圆柱形支撑杆2，所述支撑杆2垂直固定在按键受力板1下方，其一端与按键受力板1的几何中心固接。所述支撑杆2上进一步设置有压片3，该压片3与支撑杆2固接。所述按键单元进一步包括套设在支撑杆2上的弹簧4，该弹簧4的一端与所述压片3紧压。用户按压按键时，通过所述压片3压缩弹簧4，直至按键受力板1触碰到所述壳体6；当用户松开按键停止按压时，通过弹簧4的反弹力将按键恢复至初始状态。如图4和图5所示，从而通过所述压片3和弹簧4的配合，实现按键在垂直方向上的往复运动。本实例中为了对用户按压信号进行采集，在每个按键单元的所述按键受力板1的表面设置有例如压力传感器的压力信号采集单元，用于实时检测用户的按压信号，该压力传感器将每个按键的用户按压信号转换为与该按键对应的按键控制信号，通过控制单元中的例如蓝牙的无线传输设备，将所述按键控制信号发送至外部设备。

本实例1中，将控制单元置于一控制盒中，并将该盒体15固定在所述按键壳体6上。所述控制盒内进一步设置有用于为训练装置内各功能模块供电的电源模块和电源控制开关11。用户可以通过电源控制开关11开启或关闭电源，同时，如图3所示，为了保证各功能模块的供电安全，可以在不同的功能模块前进一步增加变压模块，通过变压模块对电源提供的电压进行转换，以使最终提供给各功能模块的电压符合各功能模块的用电需求。如图1所示，为了保证训练装置的供电，用户可以通过与电源模块电连接的充电接口12为电源模块充电，同时，为用户配备了第二指示灯14，该第二指示灯14采用LED灯，当给电源模块充电时，LED灯为红色，当充电完毕时，LED灯为绿色，从而实现提示用户当前充电情况，保证训练装置的充电安全。为了让学员能够获知按键组合使用下的发音情况，在控制盒内进一步设置有用于将按键组合按压下的音效播放给其他用户的节拍模块，该节拍模块包括扬声器9和与其电连接的控制开关。用户可以通过扬声器控制开关10控制扬声器9是否播放当前按键组合按压下的音效。

本实例1中为了增加用户的体验感，在所述控制盒上进一步设置有用于显示当前装置使用状态的状态第一指示灯13，该第一指示灯13采用LED灯，当用户使用装置时，该第一指示灯13亮起，当用户关闭该装置时，第二指示灯14熄灭。

实施例2

本实例2中将训练装置作为被控装置，即例如学生或被辅导人员等使用的被控装置。

如图1所示，本发明公开了一种管乐辅助训练装置，该装置包括带有设有用于为用户提供该训练装置支撑的固定环8的管体7和与该管体7固定的按键壳体6。该装置还包括设置与壳体6内的按键单元和固定在壳体6外部的控制单元。其中，所述控制单元基于外部设备或作为主控装置的实施例1中的装置发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号；所述按键单元基于按键同步运动信号，产生与外部设备同步的按键运动。对于按键单元的设置可以根据用户具体需要进行训练的管乐器的类型而定，本实例中，以小号为例，设置3组按键单元。

如图4所示，所述按键单元包括：圆盘型按键受力板1和圆柱形支撑杆2，所述支撑杆2垂直固定在按键受力板1下方，其一端与按键受力板1的几何中心固接。所述支撑杆2上进一步设置有压片3，该压片3与支撑杆2固接。所述按键单元进一步包括套设在支撑杆2上的弹簧4，该弹簧4的一端与所述压片3紧压。用户按压按键时，通过所述压片3压缩弹簧4，直至按键受力板1触碰到所述壳体6；当用户松开按键停止按压时，通过弹簧4的反弹力将按键恢复至初始状态。如图4和图5所示，从而通过所述压片3和弹簧4的配合，实现按键在垂直方向上的往复运动。本实例2中为了实现外部设备或主控装置对实施例2中被控装置的按键单元进行驱动控制，所述按键单元进一步包括基于所述同步运动信号，驱动所述支撑杆2的驱动模块。所述驱动模块包括基于所述同步运动信号进行通断电控制的继电器和设置在壳体6内部的与弹簧4另一端固接的电磁铁5，支撑杆2的另一端伸入电磁铁5内。当继电器通电使电磁铁5工作时，电磁铁5驱动支撑杆2向下运动，直至按键受力板1触碰至壳体6。

本实例2中所述控制单元将控制单元置于一控制盒中，并将该盒体15固定在所述按键壳体6上。所述控制单元包括所述控制单元包括用于接收外部设备货主控装置发出的按键控制信号的接收模块和基于外部设备发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号的信号处理模块。本实例2中所述接收模块采用低能耗的蓝牙进行信号传输。所述信号处理模块采用微处理器MCU对按键控制信号进行处理，获得同步运动信号。如图3所示，为了保证该同步运动信号的质量，将该同步运动信号依次通过光耦合器、三极管和场效应管处理，获得最终用于继电器的同步运动信号，控制继电器的通断。从而实现对按键单元的驱动控制。具体的，微处理器通过管脚输出一个开关信号传给光耦和器，经过光耦合器隔离之后传给三极管来驱动场效应管导通，场效应管与继电器串联在12伏的电路中当微处理器的高电平信号输出时就可以使继电器闭合，反之则使其打开，完成动作。

本实例2中，将控制单元置于一控制盒中，并将该盒体15固定在所述按键壳体6上。所述控制盒内进一步设置有用于为训练装置内各功能模块供电的电源模块和电源控制开关11。用户可以通过电源控制开关11开启或关闭电源，同时，如图3所示，为了保证各功能模块的供电安全，可以在不同的功能模块前进一步增加变压模块，通过变压模块对电源提供的电压进行转换，以使最终提供给各功能模块的电压符合各功能模块的用电需求。如图1所示，为了保证训练装置的供电，用户可以通过与电源模块电连接的充电接口12为电源模块充电，同时，为用户配备了第二指示灯14，该第二指示灯14采用LED灯，当给电源模块充电时，LED灯为红色，当充电完毕时，LED灯为绿色，从而实现提示用户当前充电情况，保证训练装置的充电安全。为了让学员能够获知按键组合使用下的发音情况，在控制盒内进一步设置有用于将按键组合按压下的音效播放给其他用户的节拍模块，该节拍模块包括扬声器9和与其电连接的控制开关。用户可以通过扬声器控制开关10控制扬声器9是否播放当前按键组合按压下的音效。

本实例1中为为了增加用户的体验感，在所述控制盒上进一步设置有用于显示当前装置使用状态的状态第一指示灯13，该第一指示灯13采用LED灯，当用户使用装置时，该第一指示灯13亮起，当用户关闭该装置时，第二指示灯14熄灭。

实施例3

本实例3中所述训练装置同时具备主控装置和被控装置的功能，即可以作为指导方，也可以作为被指导方使用的训练装置。用户可以利用与状态切换模块电连接的切换控制开关，按当前使用需求将辅助训练装置的状态切换至主动状态或被动状态。

如图1所示，一种管乐辅助训练装置，该装置包括带有设有用于为用户提供该训练装置支撑的固定环8的管体7和与该管体7固定的按键壳体6。该装置还包括设置与壳体6内的按键单元和固定在壳体6外部的控制单元。当作为主控装置时，所述按键单元基于外部按压力，产生与该按键相对应的按键控制信号；所述控制单元将所述按键控制信号发送至外部设备，并对外部设备中的按键进行相应的同步运动控制。当作为被控装置时，所述控制单元基于外部设备或作为主控装置发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号；所述按键单元基于按键同步运动信号，产生与外部设备同步的按键运动。在为双功能合一的训练装置，需要进一步在控制单元中设置切换模块，以实现用户根据需要进行双功能的自由切换。

所述按键单元包括：圆盘型按键受力板1和圆柱形支撑杆2，所述支撑杆2垂直固定在按键受力板1下方，其一端与按键受力板1的几何中心固接。所述支撑杆2上进一步设置有压片3，该压片3与支撑杆2固接。所述按键单元进一步包括套设在支撑杆2上的弹簧4，该弹簧4的一端与所述压片3紧压。用户按压按键时，通过所述压片3压缩弹簧4，直至按键受力板1触碰到所述壳体6；当用户松开按键停止按压时，通过弹簧4的反弹力将按键恢复至初始状态。如图4和图5所示，从而通过所述压片3和弹簧4的配合，实现按键在垂直方向上的往复运动。本实例3中作为具有双功能的训练装置，为了对用户按压信号进行采集，在每个按键单元的所述按键受力板1的表面设置有例如压力传感器的压力信号采集单元，用于实时检测用户的按压信号，该压力传感器将每个按键的用户按压信号转换为与该按键对应的按键控制信号，通过控制单元中的例如蓝牙的无线传输设备，将所述按键控制信号发送至外部设备。以此同时，了实现外部设备或主控装置对按键单元进行驱动控制，所述按键单元进一步包括基于所述同步运动信号，驱动所述支撑杆2的驱动模块。所述驱动模块包括基于所述同步运动信号进行通断电控制的继电器和设置在壳体6内部的与弹簧4另一端固接的电磁铁5，支撑杆2的另一端伸入电磁铁5内。当继电器通电使电磁铁5工作时，电磁铁5驱动支撑杆2向下运动，直至按键受力板1触碰至壳体6。

本实例3中，将控制单元置于一控制盒中，并将该盒体15固定在所述按键壳体6上。所述控制单元包括所述控制单元包括用于接收外部设备货主控装置发出的按键控制信号的接收模块和基于外部设备发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号的信号处理模块。本实例3中所述接收模块采用低能耗的蓝牙进行信号传输。所述信号处理模块采用微处理器MCU对按键控制信号进行处理，获得同步运动信号。如图3所示，为了保证该同步运动信号的质量，将该同步运动信号依次通过光耦合器、三极管和场效应管处理，获得最终用于继电器的同步运动信号，控制继电器的通断。从而实现对按键单元的驱动控制。具体的，微处理器通过管脚输出一个开关信号传给光耦和器，经过光耦合器隔离之后传给三极管来驱动场效应管导通，场效应管与继电器串联在12伏的电路中当微处理器的高电平信号输出时就可以使继电器闭合，反之则使其打开，完成动作。

所述控制盒内进一步设置有用于为训练装置内各功能模块供电的电源模块和电源控制开关11。用户可以通过电源控制开关11开启或关闭电源，同时，如图3所示，为了保证各功能模块的供电安全，可以在不同的功能模块前进一步增加变压模块，通过变压模块对电源提供的电压进行转换，以使最终提供给各功能模块的电压符合各功能模块的用电需求。如图1所示，为了保证训练装置的供电，用户可以通过与电源模块电连接的充电接口12为电源模块充电，同时，为用户配备了第二指示灯14，该第二指示灯14采用LED灯，当给电源模块充电时，LED灯为红色，当充电完毕时，LED灯为绿色，从而实现提示用户当前充电情况，保证训练装置的充电安全。为了让学员能够获知按键组合使用下的发音情况，在控制盒内进一步设置有用于将按键组合按压下的音效播放给其他用户的节拍模块，该节拍模块包括扬声器9和与其电连接的控制开关。用户可以通过扬声器控制开关10控制扬声器9是否播放当前按键组合按压下的音效。

本实例3中为了增加用户的体验感，在所述控制盒上进一步设置有用于显示当前装置使用状态的状态第一指示灯13，该第一指示灯13采用LED灯，当用户使用装置时，该第一指示灯13亮起，当用户关闭该装置时，第二指示灯14熄灭。

当用户将模式切换至模式一时，即被控模式：通过移动设备APP播放小号的乐曲或主控装置发出的按键控制信号，并以无线的方式发送指令至作为被控装置的指法辅助训练装置。指法辅助训练装置器中的微处理器将接收到的乐曲或指令转化成继电器的开关信号，即同步运动信号，通过继电器控制电磁铁5运动，最终实现训练器按键的运动控制。

如图6所示，当用户将模式切换至模式二时，即主控模式：此时指法辅助训练装置作为指导人员的主动设备，通过指导人员按压主动设备按键，主动设备将组合按键的按键控制信号发送至被控装置，被控装置对信号进行处理，最终实现被控装置按键的同步运动。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种管乐辅助训练装置，其特征在于，该装置包括：

按键单元，基于外部按压力，产生与该按键相对应的按键控制信号；

控制单元，将所述按键控制信号发送至外部设备；和/或

按键单元，基于按键同步运动信号，产生与外部设备同步的按键运动；

控制单元，基于外部设备发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号。

2.根据权利要求1所述的辅助训练装置，其特征在于，所述按键单元包括：

按键受力板(1)和支撑杆(2)，所述支撑杆2垂直固定在按键受力板(1)下方；

所述支撑杆(2)上设有压片(3)，该压片(3)与套设在支撑杆(2)上的弹簧(4)相配合，实现按键在垂直方向上的往复运动。

3.根据权利要求2所述的辅助训练装置，其特征在于，

所述按键单元进一步包括：压力信号采集单元，用于采集按键当前的按压状态信号，并将其转换为按键控制信号；

所述控制单元包括：无线传输模块，用于将所述按键控制信号发送至外部设备。

4.根据权利要求2所述的辅助训练装置，其特征在于，

所述按键单元进一步包括：驱动模块，基于所述同步运动信号，驱动所述支撑杆(2)；

所述控制单元包括：

接收模块，用于接收外部设备发出的按键控制信号；

信号处理模块，基于外部设备发出的按键控制信号，产生与该按键控制信号相对应的按键同步运动信号。

5.根据权利要求4所述的辅助训练装置，其特征在于，所述驱动模块包括：基于所述同步运动信号进行通断电控制的继电器和基于继电器通断电控制进行按键驱动的电磁铁(5)。

6.根据权利要求1所述的辅助训练装置，其特征在于，所述控制单元进一步包括：状态切换模块，用于切换当前训练装置的主动或被动状态。

7.根据权利要求1所述的辅助训练装置，其特征在于，用于为训练装置内各功能模块供电的电源模块和电源控制开关(11)。

8.根据权利要求1所述的辅助训练装置，其特征在于，该装置进一步包括：

用于显示当前装置使用状态的第一指示灯(13)；

用于显示当前充电状态的第二指示灯(14)。

9.根据权利要求1所述的辅助训练装置，其特征在于，该装置进一步包括：节拍模块，用于将按键组合按压下的节拍播放给用户；所述节拍模块包括用于播放训练装置发出的音乐节拍的扬声器(9)和与其电连接的扬声器控制开关(10)。

10.根据权利要求1所述的辅助训练装置，其特征在于，盖装置进一步包括：管体(7)和与其固定的按键壳体(6)，所述按键单元置于所述壳体(6)中；

所述管体(7)上进一步设有用于为用户提供该训练装置支撑的固定环(8)。