CN1818663B - 用于键盘乐器的速度检测设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于键盘乐器的速度检测设备，即使在开闭器的连接中包含错误，也能够不受错误的影响准确地检测音锤和琴键的转动速度。该键盘乐器的速度检测设备包括：可转动的琴键；由支点可转动地支撑的音锤，并且配置成与该琴键的转动相关联转动；整体连接到该音锤的开闭器；多个检测器，每个检测器都具有光发射器和用于接收从该光发射器发射的光的光接收器，布置在该开闭器转动路径的一侧和另一侧；CPU，用于响应于当该音锤转动时该开闭器打开和关闭该多个检测器的光的光路的时间，检测该音锤的转动速度。该多个检测器在来自该光发射器的光的每条光路上具有检测点，并且设置成使得该检测点位于以该音锤的支点为中心的弧上。
Description
技术领域
本发明涉及一种速度检测设备，该设备应用到例如电子键盘乐器中以用于检测琴键或音锤转动(pivotal movements)的速度，该电子键盘乐器例如电子钢琴和组合钢琴如静音钢琴和自动演奏钢琴。
背景技术
一般地，当演奏电子钢琴或静音演奏静音钢琴时，通常对于琴键或音锤与在琴键上的按压相关而转动的速度进行检测，基于该检测的转动的速率确定速度(velocity)，以及基于该确定的速度确定要产生的音量。这是因为声学钢琴等的音量是根据琴键被按的速度、音锤敲击琴弦的速度等而确定的。
例如，日本专利申请公开No.02-160292号公开了一种用于检测音锤的转动速度的现有的速度检测设备。如图1所示，该公开的速度检测设备61包括可转动的键(未示出)，被中心销68可转动地支撑以便与在键上的按压相关联地转动以敲击琴弦62的音锤63，设置在音锤63上的开闭器64，第一到第三传感器65、66、67，等等。开闭器64形成为平面扇形，并且固定到音锤63的销柄(catch shank)63a上。该第一到第三传感器65-67被设置成一条直线，其中两两之间相距一定间隔。第一到第三传感器65-67中的每一个都包括一对光发射器和光接收器(二者都未示出)，并且配置成通过该光接收器接收从光发射器发射的光。这些光发射器和光接收器被设置在开闭器运动路径的两侧，并且在琴键释放状态下(部件的设置如图1中的实线所示)，该开闭器64不会与任何传感器交迭，而是在附近定位。
在如上所述的结构中，按下琴键导致音锤63与该按压相关联地、以图1中的逆时针方向围绕中心销68转动。音锤63的这种转动导致开闭器64依次挡住来自第一到第三传感器65-67的光，从而该第一到第三传感器65-67响应于其所发射光的遮挡而生成检测信号。在这些检测信号中，来自该第一传感器65的检测信号用于检测该琴键的位置信息，而来自第二和第三传感器66、67的检测信号用于检测音锤63的转动速度。特别地，分别基于光在第二和第三传感器66、67处被挡住的时间来检测开闭器64在第二传感器66和第三传感器67之间运动所需的时间，并且根据该检测的运动时间确定音锤63的转动速度。
在这个传统的速度检测设备61中，因为音锤63是围绕中心销68转动，所以与音锤63集成一体的开闭器64也沿着以该中心销68为中心的弧运动。另一方面，该第一到第三传感器65-67仅仅是布置在一条直线上，从而如果开闭器64由于部件尺寸或组装的错误而被连接在偏差的位置或者角度上，则开闭器64会在偏离该正确点的实际点(下文中称为“遮光点”(light blockingpoints))处阻挡来自第一到第三传感器65-67的光，导致实际上需要音锤63行程(stroke)(下文中称为“遮光行程”(light blocking stroke))以便在其阻挡来自某个传感器的光之后可以阻挡来自下一个传感器的光的相关变化。由于遮光行程的这种变化导致所检测的开闭器64在传感器之间的运动时间的变化，因而以该开闭器64的运动时间为基础确定的音锤63的转动速度是以较低的准确性得到检测的。
这种缺点可以通过校正开闭器64的连接位置或角度来解决。然而，由于开闭器64一般是打入或者附着到销柄63a以连接在其上，所以修改开闭器64的连接位置或角度要花费很大的努力，这就导致制造成本增加。
例如日本专利申请公开No.09-068981也公开了一种用于检测琴键转动速度的速度检测设备。如图2所示，该公开的速度检测设备71包括可旋转的琴键72、整体布置在琴键72底面上的开闭器73、布置在开闭器73下面的两个光耦合器74、75，等等。开闭器73在左右和上下方向延伸，并且形成为矩形形状。该开闭器73具有光学透明窗口76。该光学透明窗口76形成为倒L形，由实质上在垂直方向沿整个开闭器73延伸的左半部76a和从左半部76a的上半部分向右延伸的右半部76b构成，其中右半部76b的底端高于左半部76a的底端。该两个光耦合器74、75布置成彼此并排相邻，并且分别包括一对光发射器74a和光接收器74b、以及一对光发射器75a和光接收器75b。这些光发射器74a、75a和光接收器74b、75b被布置在该开闭器73运动路径的两侧。
在上述结构中，当琴键72被按下时，开闭器73与琴键72的转动相关联地向下转动，导致开闭器73的底端到达两个光耦合器74、75，从而阻挡到达各个光接收器74b、75b的光。然后，当该光学透明窗口76左半部76a的底端到达左侧光耦合器74时，光就到达了光耦合器74的光接收器74b。当开闭器73进一步转动，该光学透明窗口76右半部76b的底端就到达了右侧光耦合器75，从而允许光到达光耦合器75的光接收器75b。每个光耦合器74、75响应于到达该光接收器74b、75b或者被开闭器73阻挡的光而生成检测信号。根据这些检测信号检测琴键72的转动速度。
不利的是，在上述现有速度检测设备71中，是根据该单个开闭器73到达两个光耦合器74、75的时间来检测琴键72的转动速度。这样，如果开闭器73如图3所示倾斜连接，则会使得该左和右光耦合器74、75之间的遮光行程d发生偏移，从而导致作为结果的转动速度检测准确性的下降。虽然这一问题可以通过修正开闭器73的连接角度来解决，但是根据与前述日本专利申请公开No.02-160292相同的理由，该修正会需要大量工作，导致制造成本的增加。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的，本发明的目的是提供一种用于键盘乐器的速度检测设备，能够准确地检测音锤或琴键的转动速度，即使开闭器被错误连接，该设备也不会受到这种错误的影响。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种一种用于键盘乐器的速度检测设备，包括：可转动的琴键；音锤，其由支点可转动地支撑，并且配置成与所述琴键的转动相关联而转动；整体连接到所述音锤的开闭器；沿所述开闭器的转动路径布置的多个检测器，每个检测器具有光发射器和用于接收从所述光发射器发射的光的光接收器，布置在所述开闭器转动路径的一侧和另一侧，所述检测器在来自所述光发射器的光的每条光路上具有检测点，并且设置成使得所述检测点位于以所述音锤的支点为中心的弧上；和，音锤速度检测装置，其用于根据当所述音锤转动时所述开闭器打开和关闭来自所述多个检测器的所述光发射器的光的光路的时间，来检测所述音锤的转动速度。
根据这种用于键盘乐器的速度检测设备，该音锤与琴键的按下相关联地围绕该支点转动。音锤的这种转动导致整体连接到音锤的开闭器依次打开和关闭来自多个检测器的光发射器的光的光路。音锤速度检测装置根据这些光路被打开和关闭的时间而检测音锤的转动速度。
根据本发明的第一方式，多个检测器被设置成使得它们的检测点位于以音锤支点为中心的弧上，从而即使该开闭器由于部件尺寸或组装的错误而被连接在偏移的位置或偏移的角度，因而实际上是在偏离正确点的点阻挡该光路，该开闭器也能够在多个检测器中该开闭器的相同点打开和关闭光路。因此保持音锤所实际需要的正确行程，以在其打开和关闭某个检测器的光路之后打开和关闭下一个检测器的光路是可能的。所以，即使存在开闭器连接的错误，音锤的转动速度也能够被准确检测而不受到开闭器连接错误的影响。
而且，为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供一种用于键盘乐器的速度检测设备，包括：可围绕支点转动的琴键；整体连接到所述琴键的开闭器；沿所述开闭器的转动路径布置的多个检测器，每个检测器都具有光发射器和用于接收从所述光发射器发射的光的光接收器，布置在所述开闭器转动路径的一侧和另一侧，所述检测器在来自所述光发射器的光的每条光路上都具有检测点，并且设置成使得所述检测点位于以所述琴键的支点为中心的弧上；和，琴键速度检测装置，其用于根据当所述琴键转动时所述开闭器打开和关闭来自所述多个检测器的所述光发射器的光的光路的时间，来检测所述琴键的转动速度。
根据这种用于键盘乐器的速度检测设备，当琴键被按下时，该琴键围绕支点转动，导致整体连接到该琴键的开闭器依次打开和关闭来自该多个检测器的光发射器的光的光路。琴键速度检测装置根据这些光路被打开和关闭的时间而检测琴键的转动速度。
根据本发明的第二方式，该多个检测器被设置成使得它们的检测点位于以琴键支点为中心的弧上，从而即使该开闭器由于部件尺寸或组装的错误而被连接在偏移的位置或偏移的角度，保持该琴键所实际需要的正确行程以打开和关闭该光路也是可能的，如前述第一方面的速度检测设备的情况。所以，琴键的转动速度能够被准确检测而不受任何如果存在的开闭器连接错误的影响。
优选地，该第一和第二方式的速度检测设备的每一个进一步包括调节装置，用于调节该多个检测器从而将该多个检测点定位在该弧上。
根据该速度检测设备的这一优选方式，该调节装置可以有助于所作的调节以使得该多个检测点定位在以该支点为中心的弧上。
优选地，在该第一和第二方式的速度检测设备中，检测器被安装在预定的安装位置上，并且调节装置包括插入在每个检测器和该预定安装位置之间的隔板。
根据该速度检测设备的这一优选方式，调节装置包括隔板，通过将该隔板插入在检测器和该检测器被安装的预定安装位置之间，能够对该检测器的安装位置和角度进行较好的调节，从而有助于该检测点在弧上的定位。
优选地，该第一和第二方式的每个速度检测设备进一步包括将该多个检测器安装在其上的基板，其中该多个检测器安装在其上以使得该多个检测点中的至少两个以距离该基板不同的距离而相互间隔。
根据该速度检测设备的这一优选方式，该多个检测器被安装在基板上以使得该多个检测点中的至少两个以距离该基板不同的距离而相互间隔。因此，即使将三个或更多的检测器例如安装在单个基板上，当使用该单个基板时，也能将所有的检测点定位在该弧上。
优选地，该第一和第二方式的每个速度检测设备进一步包括多个基板，每个基板上具有安装在其上的多个检测器，其中该多个基板被布置成互相成不同角度。
根据该速度检测设备的这一优选方式，因为其上安装有多个检测器的多个基板被布置成互相成不同的角度，所以可以仅通过设定对于每个基板的这些角度而不使用隔板来将该检测点容易地定位在该弧上。此外，可以对于每个基板较好地调节该检测点的位置。
优选地，在该第一和第二方式的速度检测设备中，该多个基板的结构是彼此相同的。
根据该速度检测设备的这一优选方式，由于将多个检测器安装在结构彼此相同的多个基板上，从而使得共用该基板和安装在其上的检测器，从而相应地减少制造成本成为可能。
附图说明
图1是用于检测音锤转动速度的现有速度检测设备的侧视图；
图2是用于检测琴键转动速度的现有速度检测设备的部分透视图；
图3是图2所示开闭器被倾斜连接时的前视图；
图4是概括示出根据本发明第一实施方式的速度检测设备、以及应用该速度检测设备的静音钢琴的结构的侧视图；
图5是图4中第一和第二光中断器(photo-interrupter)的电路图；
图6是图4的部分放大图；
图7示出了当按下琴键和释放琴键时的第一和第二检测信号的时序图；
图8是示出图4中声音生成器的一部分的示意图；
图9是示出由图8中的CPU执行以确定声音生成和声音停止时间的例程的流程图；
图10是示出由图8中的CPU执行以确定速度的例程的流程图；
图11是根据本发明第二实施方式的速度检测设备的部分放大图；
图12A和12B是示出在本发明的第一示范性变体中分别用于音锤(图12A)和琴键(图12B)的速度检测设备的侧视图；
图13A和13B是示出在本发明的第二示范性变体中分别用于音锤(图13A)和琴键(图13B)的速度检测设备的侧视图；
图14A和14B是示出在本发明的第三示范性变体中分别用于音锤(图14A)和琴键(图14B)的速度检测设备的侧视图。
具体实施方式
以下，将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。图4-6示出了根据本发明第一实施方式的一种应用速度检测设备1的直立式静音钢琴2(键盘乐器)。在以下说明中，当从演奏者观察该静音钢琴2的前侧(图4中的右手侧)被定义为“前”的时候，则远侧(图4中的左手侧)被定义为“后”，左侧和右侧分别被定义为“左”和“右”。
如图4所示，静音钢琴2包括承载在键床(keybed)3上的多个(例如88个)琴键4(仅显示了1个)，设置在每个琴键4后上方的机械结构(action)9，和为每个琴键4提供以敲击琴弦S的音锤5。静音钢琴2还包括与该音锤5相关联的开闭器6，第一和第二光中断器7、8，用于电子生成演奏声音的声音生成器10(见图8)，等等。在这个静音钢琴2中，演奏模式在通过音锤5敲击琴弦S来生成声学演奏声音的正常演奏模式和由声音生成器10生成演奏声音而阻止音锤5敲击琴弦S的静音演奏模式之间切换。
琴键4被插入到平衡导轨3a上的平衡销11可转动地支撑，并穿过在琴键4中心形成的平衡销孔(未示出)，该平衡导轨3a设置在键床3上。
引起音锤5与琴键4的按下相关联地转动的机械结构9包括在前后方向上延伸并且通过绞盘螺钉12承载在每个琴键4后部的舟形杆(wippen)13，连接到舟形杆13的举起杆(jack)14，等等。每个舟形杆13由位于其后端的中心导轨15可转动地支撑。举起杆14形成为L形，由在垂直方向上延伸的上冲部分(upthrust)14a和从该上冲部分14a底端基本以直角向前延伸的接合部分14b构成，并且可转动地连接到位于L形拐角处的舟形杆13。制音器16可转动地连接到该中心导轨15的后端。
音锤5还包括锤把(bat)5a、从锤把5a向上延伸的锤柄5b、连接到锤柄5b上端的锤头5c、从锤把5a向前延伸的销柄5d、连接到销柄5d前端的销5e等，并且由位于锤把5a底端的中心销17(支点)可转动地支撑。在图4所示的琴键释放状态，举起杆14上冲部分14a的前端与锤把5a啮合，锤柄5b与锤挡轨(hammer rail)18倾斜接触，并且锤头5c与琴弦S相对。
由不透光材料构成的开闭器6形成为沿前后和上下方向延伸的平板形状。开闭器6与销5e的上端集成为一体，向上延伸，并且与音锤5一起整体转动。
第一和第二光中断器7、8安装在基板20上，前者7设置在开闭器6转动路径的下端，而后者8设置在该路径的上端。沿左右方向延伸的基板20在预定位置和预定角度连接到连接导轨(attachment rail)(未示出)，从而使得基板20与该连接导轨倾斜。该连接导轨在设置于键床3左端和右端的支架(未示出)之间延伸。对于每个琴键4，该第一和第二光中断器7、8并排设置在基板20上。
如图5所示，该第一和第二光中断器7、8具有彼此相同的结构，并且包括设置在外壳7c、8c中的一对光发射二极管7a和光电晶体管7b或一对光发射二极管8a和光电晶体管8b，外壳7c、8c形成为顶部平面图为倒转的C形，从而使得光发射二极管7a、8a分别与光电晶体管7b、8b相对。这些部件电连接到基板20。该光发射二极管7a、8a和光电晶体管7b、8b设置在开闭器6转动路径的两侧，从而使得它们的光发射表面(未示出)与相关联的光接收表面(未示出)在相同的高度相对。光发射二极管7a、8a分别从它们的光发射表面向光电晶体管7b、8b发射光。该光电晶体管7b、8b又在它们的光接收表面接收光，并且将所接收的光转换为电信号。根据转动的音锤5的位置将该电信号作为第一和第二检测信号S1、S2输出。
特别地，在分别将光发射二极管7a、8a的光发射表面连接到光电晶体管7b、8b的光接收表面的每条光路上的检测点检测光。当该光路被阻挡(关闭)以阻止光接收表面接收光时，使得该光电晶体管7b、8b从它们的集电极和发射极之间的传导中断开，并且因而从它们的发射极输出L电平信号。另一方面，当该光路被打开以允许光接收表面接收光时，使得该光电晶体管7b、8b进行它们的集电极和发射极之间的传导，并且因而从它们的发射器输出H电平信号。如图6所示，在本实施方式中，该第一和第二光中断器7、8被设置成使得它们的光路定位成穿过以中心销17为中心的弧。
回到图4，在音锤5和琴弦S之间设置制动器19。该制动器19阻止音锤5在静音演奏模式中敲击琴弦S，并且包括主体19a、连接到该主体19a前端表面的缓冲垫(未示出)等。该制动器19由位于该主体19a近端的支点19b可转动地支撑，并且由电动机(未示出)驱动。在正常演奏模式中，制动器19在垂直方向上延伸，并且被驱动到缩回位置(retracted position)(图4中实线所示的位置)，在该位置制动器19从音锤5的锤柄5b的可转动范围缩回。另一方面，在静音演奏模式中，制动器19在前后方向上延伸，并且被驱动到进入位置(advance position)(图4中两点点划线所示的位置)，在该位置制动器19进入锤柄5b的可转动范围中。前述电动机由来自CPU 23的驱动信号所驱动。
通过前述结构，当琴键4被按下时，琴键4以图4中的顺时针方向围绕平衡销11转动，导致舟形杆13与该琴键4的转动相关联地以逆时针方向转动。该舟形杆13的转动引起举起杆14与舟形杆13一起向上运动，从而举起杆14的上冲部分14a向上推锤把5a，导致音锤5以逆时针方向转动。在正常演奏模式中，制动器19被驱动到缩回位置，从而允许锤头5c敲击琴弦S。另一方面，在静音演奏模式中，制动器19被驱动到进入位置，导致在锤头5c敲击琴弦S之前锤柄5b与制动器19紧密相邻，因而阻止了锤头5c对琴弦S的敲击。而且，在音锤5转动期间，开闭器6依次阻挡该第一和第二光中断器7、8的光路，导致它们输出第一和第二检测信号S1、S2。
图7示出了与音锤5的转动相关联的第一和第二检测信号S1、S2的时序图。首先，在图4所示的琴键释放状态下，开闭器6打开该第一和第二光中断器7、8的光路，允许它们均生成H电平的第一和第二检测信号S1、S2。当琴键4在琴键释放状态中被按下，导致音锤5转动，在开闭器6的前端到达该第一光中断器7的光路的时间，在该转动的中途阻挡了该第一光中断器7的光路，从而使得该第一检测信号S1从H电平降为L电平(在时间t1)。当音锤5进一步转动时，当在锤柄5b与制动器19相邻的位置附近、开闭器6的前端到达该第二光中断器8的光路时，该第二光遮断器8的光路被阻挡，使得该第二检测信号S2从H电平降为L电平(在时间t2)。因而，当琴键4被释放时，音锤5以与琴键4被按下时相反的方向转动以便返回该原始位置。在音锤5转动的中途，第二光中断器8的光路被打开，使得该第二检测信号S2从L电平升为H电平(在时间t3)。当开闭器6进一步转动到更接近该原始位置时，光中断器7的光路也被打开，使得该第一检测信号S1从L电平升为H电平(在时间t4)。
声音生成器10在静音演奏模式中生成声音，并且包括传感器扫描电路22、CPU 23、ROM 24、RAM 25、声源电路26、波形存储器27、DSP 28、D/A转换器29、功率放大器30、扬声器31等。传感器扫描电路22基于该第一和第二光中断器7、8输出的第一和第二检测信号S1、S2来检测琴键4的ON/OFF信息，和标识该按下或释放琴键4的琴键号码信息，并且将该ON/OFF信息和琴键号码信息与第一和第二检测信号S1、S2一起作为该琴键4的按键信息数据输出到CPU 23。并且该传感器扫描电路22包括向下计数型计数器(down-counting type counter)(未示出)，用于测量在该第一检测信号S1从H电平下降到L电平之后该第二检测信号S2从H电平下降到L电平的时间，并且将计数值cnt输出到CPU 23。
ROM 24存储由CPU 23执行的控制程序和用于控制音量等的固定数据。RAM 25还临时存储表示静音演奏模式中的工作状态的状态信息等，并且也用于作为CPU23的工作区。
声源电路26根据来自CPU 23的控制信号，从波形存储器27获取声源波形数据和包络数据，并且将包络数据添加到所获取的声源波形数据以生成作为源声音的声音信号MS。DSP 28将预定的声学效果添加到由声源电路26生成的声音信号MS中。D/A转换器29将该已经被DSP 28添加了声学效果的声音信号MS从数字信号转换为模拟信号。功率放大器30以预定的增益放大该转换的模拟信号，并且扬声器31再生该放大的模拟信号以播出声音。
CPU 23控制在静音演奏模式中声音生成器10的工作。CPU 23根据来自第一和第二光中断器7、8的第一和第二检测信号S1、S2确定声音生成开始和停止时间，并且根据音锤5的转动速度V确定用于控制音量的速度。
图9是示出由CPU 23执行以确定前述声音生成开始和停止时间的例程的流程图。该例程对于所有88个琴键4依次执行。在该例程中，在步骤1首先将琴键4的琴键号码n(n＝1-88)初始化为1(在图中标为“S1”。同样应用于以下图中)。
然后，CPU 23确定在前一次和本次之间，来自第一光中断器7的第一检测信号S1是否保持在L电平以及来自第二光中断器8的第二检测信号S2是否已经从H电平变为L电平(步骤2)。如果该确定的结果为“是”，即如果该时刻是紧接在该第二光中断器8的光路被开闭器6阻挡而第一光中断器7的光路已经被开闭器6阻挡之后，则CPU 23将声音生成开始标记F_MSTR设定为“1”以假定该琴键4被按下，开始声音的生成(步骤4)。
如果在步骤2的确定结果为“否”，则CPU 23确定在前一次和本次之间该第一和第二检测信号S1、S2是否均已从H电平变为L电平(步骤3)。如果 该确定结果为“是”，表示该第一和第二光中断器7、8的光路已经同时被开闭器6所阻挡，则例程进行到步骤4，其中CPU 23将声音生成开始标记F_MSTR设定为“1”。
基于以下给出的原因，根据该第一检测信号S1和第二检测信号S2确定声音生成开始时间。假定琴键4被正常按下，当第二检测信号S2从H电平变为L电平时，第一检测信号S1保持在L电平或者如果琴键按下速度非常快的话必须从H电平变为L电平。因此，在第二检测信号S2变到L电平时，如果第一检测信号S1指示的不是前述1的值，则假定琴键4没有被正常按下，该时刻的检测结果被排除，从而能够防止错误检测。并且，当声音生成开始标记F_MSTR被设定为“1”时，用于开始该声音生成的控制信号被输出到声源电路26以启动声音生成开始操作。
另一方面，如果在步骤3的确定结果为“否”，则CPU 23确定第一检测信号S1是否已经从L电平变为H电平(步骤5)。如果该确定结果为“是”，表示该时刻是紧接在第一光中断器7的光路打开之后，则假定琴键已经被释放，CPU 23将声音生成停止标记F_MSTP设定为“1”以停止声音生成(步骤6)。当以这种方式将声音生成停止标记F_MSTP设定为“1”时，用于停止声音生成的控制信号被输出到声源电路26以启动声音生成停止操作。
另一方面，如果步骤5的确定结果为“否”，或者在CPU 23执行前述步骤4或步骤6之后，CPU 23递增琴键号码n并且设定所得到的琴键号码n用于下一时刻使用(步骤7)。然后，CPU 23确定该设定的琴键号码是否大于88(步骤8)。如果该确定结果为“否”，表示n≤88，则例程返回到步骤2，于是CPU 23再次执行上述例程。另一方面，如果该确定结果为“是”，表示n＞88，即当已经对所有88个琴键确定声音生成开始和停止时间后，CPU 23终止该例程。
图10是示出用于确定前述速度的例程的流程图。在该例程中，CPU 23首先确定该第一检测信号S1是否已经从H电平变为L电平(步骤11)。如果该确定结果为“是”，表示该时刻是紧接在该第一光中断器7的光路被开闭器6阻挡之后，则CPU 23将该时刻的计数器值cnt设定为第一计数值C1(步骤12)，然后转到步骤13。
另一方面，如果在步骤11的确定结果为“否”，表示第一检测信号S1没有从H电平变为L电平，则CPU23跳过步骤12，进入到步骤13。在步骤13，CPU 23确定是否该第一检测信号S1为L电平并且第二检测信号为H电平。如果该确定结果为“是”，表示在开闭器6阻挡第一光中断器7的光路之后该第二光中断器8的光路被开闭器6阻挡，则CPU 23递减该计数值cnt(步骤14)，并且进入到步骤15。
另一方面，如果步骤13的确定结果为“否”，则CPU 23跳过步骤14，进入到步骤15而不递减该计数值cnt。在步骤15，CPU 23确定该第二检测信号S2是否已经从H电平变为L电平。如果该确定结果为“否”，则CPU 23终止该例程。
另一方面，如果步骤15的确定结果为“否”，表示该时刻是紧接在第二光中断器8的光路被开闭器6阻挡之后，则CPU 23将该时刻的计数值cnt设定为第二计数值C2(步骤16)。
然后，CPU 23计算该第一计数值C1和第二计数值C2之间的差Δcnt(C1-C2)(步骤17)。根据目前为止所述的计算方法可以清楚，该差Δcnt对应于开闭器6在阻挡第一光中断器7的光路之后阻挡第二光中断器8的光路所需的时间，并且与音锤5的转动速度V成比例。然后，CPU 23用第一和第二光中断器7、8之间的遮光行程(检测点之间的长度)除以差Δcnt，并且将所得到的商乘以系数K以计算音锤5的转动速度V(步骤18)。系数K将差Δcnt转换为时间，并且被设定为预定值。然后，CPU 23基于在步骤18所计算的转动速度V确定速度(步骤19)，然后终止例程。
虽然在前面的例子中，CPU 23基于来自传感器扫描电路22的按键信息数据确定该速度，但是该传感器扫描电路22和CPU 23可以被专用检测装置代替，该专用检测装置用于检测该按键信息数据并且基于所检测的按键信息数据确定速度，该专用检测装置例如为大型集成电路(LSI)等。利用这种专用检测装置，可以减轻CPU23的负载。
如上所述，根据本实施方式，该第一和第二光中断器7、8设置成使得它们的检测点定位在以中心销17为中心的弧上。从而，即使开闭器6由于部件尺寸或组装的错误而被连接在偏移位置或偏移角度，并且因而实际上是在偏离正确点的点处阻挡该光路，开闭器6也能够在位于相同弧上的点处阻挡该第一和第二光中断器7、8的光路。因此保证音锤5所实际需要的正确的遮光行程ST，以在其阻挡第一光中断器7的光路之后阻挡第二光中断器8的光路是可能的。从而，可以准确检测音锤5的转动速度V而不受任何如果存在的开闭器6连接错误的影响。
图11示出了根据本发明第二实施方式的速度检测设备41。该第二实施方式的速度检测设备41与第一实施方式的速度检测设备的区别在于，前者具有与音锤5相关联以检测音锤5的转动速度V的开闭器6，而后者是具有与琴键4相关联以检测琴键4的转动速度V的开闭器6。在以下说明中，与第一实施方式中相同的部件用相同的参考数字表示，并且省略对其的详细说明。
在速度检测设备41中，开闭器6由不透光材料构成，并且形成为在前后和上下方向上延伸的平板形，如第一实施方式中的情形。开闭器6整体连接到琴键4底部表面的前部，并且向下延伸。第一和第二光中断器7、8安装在基板20上，其中前者7被布置在开闭器6下方的琴键4转动路径的上侧，而后者8被布置在该路径的下侧。基板20以预定的角度倾斜安装在连接到键床3的定位器(fixture)42上。定位器42包括在前后方向上延伸的主体42a和从主体42a后端向上倾斜弯曲的支架42b，并且基板20被安装到支架42b上。定位器42被安装到在键床3上表面前部形成的凹槽3b中，并且通过将螺钉43穿过主体42a中形成的孔(未示出)旋紧在键床3中而固定到键床3上。
与第一实施方式相似，第一和第二光中断器7、8分别包括电连接到基板20的发光二极管7a、8a和光电晶体管7b、8b。在本实施方式中，该第一和第二光中断器7、8设置成使得它们的光路定位成跨过以平衡销11(支点)为中心的弧。
在前述结构中，当琴键4转动时，开闭器6以与第一实施方式相似的方式依次阻挡第一和第二光中断器7、8的光路。然后，根据响应于该光路的阻挡而输出的第一和第二检测信号S1、S2的输出时间，对于琴键4确定声音生成开始和停止时间并且检测转动速度V。
如上所述，根据第二实施方式，由于该第一和第二光中断器7、8被设置成使得它们的检测点位于以平衡销11为中心的弧上，所以即使开闭器6以与第一实施方式相似的方式连接在偏移的位置或角度，也能够保持阻挡该光路所实际需要的、关于琴键4的正确的遮光行程ST。从而，可以准确检测琴键4的转动速度V而不受任何如果存在的开闭器连接错误的影响。
图12A示出了第一实施方式的第一示例性变体。本示例性变体与第一实施方式的区别在于基板20被连接的角度。特别地，在第一实施方式中，基板20以预定的角度倾斜连接，而在所示示例性变体中，基板20是以直角相连接。而且，隔板45被插入到该第二光中断器8的外壳8c和基板20之间。隔板45被提供用于调节该第二光中断器8，以使得它的检测点定位在以中心销17为中心的弧上，并且具有预定的厚度。并且，隔板45可以是从左向右延伸的单片，并且被第二光中断器8共用，或者也可以为每个第二光中断器8提供。
根据前述结构，可以通过插入在第二光中断器8和基板20之间的隔板45来调节该第二光中断器8的安装位置和角度，从而可以容易地将检测点定位在该弧上。
图12B示出了应用于第二实施方式中时的该第一示例性变体，在这种情况下，隔板45被插入到位于底侧的第二光中断器8和基板20之间，用于将该第二光中断器8的检测点定位在以平衡销11为中心的弧上，从而使得能够以相似的方式提供该第一示例性变体的前述优点。
图13A示出了第一实施方式的第二示例性变体。与第一实施方式不同，除了第一和第二光中断器7、8之外，该示例性变体还包括第二光中断器8上方的第三光中断器51。这些第一到第三光中断器7、8、51被安装在基板20上。并且，与第一示例性变体相似的具有预定厚度的隔板52被插入在第一光中断器7的外壳7c和基板20之间。通过隔板52调节该第一光中断器7，从而使其检测点定位在以中心销17为中心的弧上，并且该第一到第三光中断器7、8、51的任何检测点都位于以中心销17为中心的弧上。在该第二示例性变体中，例如，根据该第一和第二光中断器7、8的第一和第二检测信号S1、S2确定声音生成开始和停止时间，并且基于在第二光中断器8的光路被阻挡之后直到阻挡该第三光中断器51的光路所需的时间检测音锤5的转动速度V。
根据前述结构，由于该第一到第三光中断器7、8、51的检测点都位于以中心销17为中心的弧上，所以即使开闭器6如在第一实施方式的情形所述连接在偏移的位置或角度，也能够保持阻挡该光路所实际需要的、关于音锤5的正确的遮光行程ST。从而，可以准确检测音锤5的转动速度V而不受开闭器6的连接错误的影响。而且，与第一示例性变体相似，可以通过插入在第一光中断器7和基板20之间的隔板52较好地调节该第一光中断器7的安装位置和角度，并且即使使用单个基板20，也可以将所有该检测点定位在同一弧上。
图13B示出了应用于第二实施方式时的第二示例性变体，在这种情况下，在第二光中断器8下方添加第三光中断器51，并且将隔板52插入在第一光中断器7和基板20之间，从而将该第一到第三光中断器7、8、51的检测点都定位在以平衡销11为中心的弧上。因此，可以以相似的方式提供该第二示例性变体的前述优点。
图14A示出了第一实施方式的第三示例性变体。该示例性变体与第一实施方式的区别在于，使用两个基板20、30。第一光中断器7和第二光中断器8与第一实施方式中相似地安装在每个基板20、30上。这些基板20、30以彼此不同的预定角度连接到连接导轨(未示出)，从而以这种方式布置该安装到两个基板20、30上的第一和第二光中断器7、8，以将所有四个检测点定位在以中心销17为中心的弧上。在第三示例性变体中，例如，根据基板20上的第一和第二光中断器7、8的检测信号S1、S2确定声音生成开始和停止时间。基于依次阻挡基板20上的两个光中断器7、8和基板30上的两个光中断器7、8之间所需的时间的最大值或平均值来检测音锤5的转动速度V。以这种方式，可以更准确地检测音锤5的转动速度V而反映音锤5的实际转动速度V。此外，即使当开闭器6在连接中的位置或角度被偏移，位于同一弧上的四个检测点也可以确保检测的该准确性。
根据前述结构，由于该两个基板20、30被以彼此不同的角度布置，其中该两个基板20、30中的每个都具有安装在其上的第一和第二光中断器7、8，所以可以仅通过对于每个基板20、30设定角度而容易地将该检测点定位在弧上，而不象第一和第二示例性变体那样。而且，可以对于每个基板20、30较好地调节该检测点的位置。进一步地，由于这些基板20、30在结构上彼此相同，所以基板20、30以及安装在其上的第一和第二光中断器7、8可以共用，使得制造成本相应的减少。
图14B示出了应用于第二实施方式时的第三示例性变体，在这种情况中，在上侧添加基板30，并且这些基板20、30以彼此不同的角度相连接，从而使得第一和第二光中断器7、8的所有检测点都定位在以平衡销11为中心的弧上。因此，可以以相似的方式提供第三示例性变体的前述优点。
应当理解，本发明并不限于上述实施方式，而是可以以各种实施方式实现。例如，虽然分别使用了光电二极管和光电晶体管作为光发射器和光接收器，也可以使用光发射元件例如激光二极管和光接收元件例如光电二极管来代替。而且，在前述实施方式中，该发光二极管和光电晶体管被直接放置在外壳中，但是可以分别在外壳中的发光侧和光接收侧布置光纤，从而使它们彼此相对，并且光发射元件和光接收元件可以被设置在该联合光纤的远端。在这种可选方案中，由于光发射元件和光接收元件可以被设置在远离该开闭器转动路径的位置，从而可以增加它们的设置自由度。
而且，虽然在前述实施方式中，是根据开闭器6阻挡该第一和第二光中断器7、8的光路的时间来检测琴键4或音锤5的转动速度，但是本发明并不限于这种检测方式。可选地，开闭器6可以例如通过狭缝或窗口形成，从而根据该狭缝或窗口打开该光路的时间来检测该转动速度。而且，虽然前述实施方式和示例性变体对每个琴键4或音锤5应用2-4个光中断器，但是可以增加对于每个琴键4或音锤5的光中断器的数量。而且，虽然在第一实施方式中，开闭器6被连接到音锤5的销5e，但是本发明并不限于此，还可以例如将开闭器6连接到销柄5d、锤柄5b等。
另外，虽然前述实施方式显示为将本发明应用于直立型静音钢琴2，但是本发明并不限于这种特定类型的钢琴，而是也可以应用于三角型静音钢琴，以及进一步应用于其他类型的键盘乐器例如自动演奏钢琴、电子钢琴等。根据第二实施方式的该速度检测设备41还可以应用于其他类型的键盘乐器，例如不具有音锤的电子钢琴，更不用说具有音锤的自动演奏钢琴和电子钢琴。另外，还可以在本发明的范围内对细节作出适当的修改。
Claims (10)
1.一种用于键盘乐器的速度检测设备，包括：
可转动的琴键；
音锤，其由支点可转动地支撑，并且配置成与所述琴键的转动相关联而转动；
整体连接到所述音锤的开闭器；
沿所述开闭器的转动路径布置的多个检测器，每个检测器具有光发射器和用于接收从所述光发射器发射的光的光接收器，布置在所述开闭器转动路径的一侧和另一侧，所述检测器在来自所述光发射器的光的每条光路上具有检测点，并且设置成使得所述检测点位于以所述音锤的支点为中心的单个弧上；
音锤速度检测装置，其用于根据当所述音锤转动时所述开闭器打开和关闭来自所述多个检测器的所述光发射器的光的光路的时间，来检测所述音锤的转动速度；和
调节装置，其用于调节所述多个检测器以使得所述多个检测点位于所述单个弧上。
2.根据权利要求1的用于键盘乐器的速度检测设备，其中：
所述检测器被安装在预定的安装位置上，和
所述调节装置包括插入在每个所述检测器和所述预定安装位置之间的隔板。
3.根据权利要求1的用于键盘乐器的速度检测设备，进一步包括在其上安装有所述多个检测器的基板，
其中所述多个检测器被安装在所述基板上，以使得所述多个检测点中的至少两个以彼此不同的距离与所述基板隔开。
4.根据权利要求1的用于键盘乐器的速度检测设备，进一步包括多个基板，每个基板都具有安装在其上的所述多个检测器，
其中所述多个基板以相互不同的角度布置。
5.根据权利要求4的用于键盘乐器的速度检测设备，其中所述多个基板在结构上彼此相同。
6.一种用于键盘乐器的速度检测设备，包括：
可围绕支点转动的琴键；
整体连接到所述琴键的开闭器；
沿所述开闭器的转动路径布置的多个检测器，每个检测器都具有光发射器和用于接收从所述光发射器发射的光的光接收器，布置在所述开闭器转动路径的一侧和另一侧，所述检测器在来自所述光发射器的光的每条光路上都具有检测点，并且设置成使得所述检测点位于以所述琴键的支点为中心的单个弧上；
琴键速度检测装置，其用于根据当所述琴键转动时所述开闭器打开和关闭来自所述多个检测器的所述光发射器的光的光路的时间，来检测所述琴键的转动速度；和
调节装置，其用于调节所述多个检测器以使得所述多个检测点位于该单个弧上。
7.根据权利要求6的用于键盘乐器的速度检测设备，其中：
所述检测器被安装在预定的安装位置，和
所述调节装置包括插入在每个所述检测器和所述预定安装位置之间的隔板。
8.根据权利要求6的用于键盘乐器的速度检测设备，进一步包括在其上安装有所述多个检测器的基板，
其中所述多个检测器被安装在所述基板上，以使得所述多个检测点中的至少两个以彼此不同的距离与所述基板隔开。
9.根据权利要求6的用于键盘乐器的速度检测设备，进一步包括多个基板，每个基板都具有安装在其上的所述多个检测器，
其中所述多个基板以相互不同的角度布置。
10.根据权利要求9的用于键盘乐器的速度检测设备，其中所述多个基板在结构上彼此相同。
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