CN209993339U - 琴键组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种琴键组件，包括：键盘支架；键盘，设置于所述键盘支架上；琴键限高柱，与所述键盘中各琴键一一对应设置，且一端固定于对应琴键的下表面；压力检测装置，一一对应设置于各琴键限高柱的下方，检测各琴键限高柱的按压力度；以及柔性支撑结构，设置于各琴键限高柱的下方且分别位于各压力检测装置的至少一侧，所述柔性支撑结构包括柔性材料。本实用新型的琴键组件增加柔性支撑结构后可避免误触发触后效果，且从柔性支撑结构向下按下相同深度可得到一致性高的触后效果，演奏效果可控；同时采用压敏电阻传感器检测触后及触后力度，成本低。

Description

琴键组件
技术领域
本实用新型涉及电子乐器领域，特别是涉及一种琴键组件。
背景技术
随着数字技术的发展，处理器的运算和处理能力越来越强，电子乐器可以创造出很多效果和音色，而这些效果在传统乐器产品的演奏工具并不能够很好的诠释和演绎出来。
电子乐器产品在模拟传统的钢琴和风琴等乐器产品的基础上，通过一些压力或者电感的传感器检测来完成一些传统乐器不能够完成的演奏效果；比如键盘的触后功能(After Touch)。但是现有的电子键盘的触后功能都是单音(MONO)，如图1所示，整个键盘(比如49个琴键)只有一个电阻传感器，所有琴键共用一个触后传感器(电阻传感器)，在演奏时同时只能表现一个琴键的触后效果，比较单调，并不能很好的诠释演奏者的情感。现有技术中也有使用电感和电磁检测原理实现复音触后(Poly After touch)效果的键盘，如图2所示，每个琴键对应一个触后传感器，每个传感器是相互独立的，可以单独工作；但是这种键盘组件价格昂贵，生产工艺复杂，需要多次校准，并没有普及到一些大众的电子乐器产品上。
对于复音触后设备，即每个琴键对应一个触后传感器的设备而言，是否能保持一致性显得尤为重要。目前，现有带触后的键盘装置中琴键通过做在键盘支架上的限位绒棉进行限位，琴键下压碰到限位绒棉后，再给琴键施加更大的压力，这时限位绒棉会发生变形，变形到能感应到传感器电路板后再产生触后效果。由于键盘的平整度不能保证绝对平，传感器电路板也无法做到绝对平整，电路板上的传感器也会存在高低差异，这样将发生感应的两个部件都有品质隐患的缺陷，造成每个琴键的触后所需压力和触后性能效果不一致。(比如，AB两个琴键不平整，A琴键位置高，B琴键位置低：A琴键与B琴键按下相同的深度，A琴键刚碰到传感器表面输出信号幅度AA，B琴键则下压传感器使得输出信号幅度是BB，AA值明显小于BB值。即由于键盘表面的不平整，导致用户手感觉弹下的深度是一致的，但输出信号(触后压力值)却不同，产生的声音效果也不同，当多个琴键一起演奏时导致用户无法很好控制演奏)。
因此，提出一种成本低、触后效果一致的压力传感技术实现复音触后(Poly AfterTouch)效果，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种琴键组件，用于解决现有技术中触后效果不一致、成本高等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种琴键组件，所述琴键组件至少包括：
键盘支架；
键盘，设置于所述键盘支架上；
琴键限高柱，与所述键盘中各琴键一一对应设置，且一端固定于对应琴键的下表面；
压力检测装置，一一对应设置于各琴键限高柱的下方，检测各琴键限高柱的按压力度；
以及柔性支撑结构，设置于各琴键限高柱的下方且分别位于各压力检测装置的至少一侧。
更可选地，所述压力检测装置包括压力感应单元及位于所述压力感应单元下方的压敏电阻传感器。
更可选地，所述压力感应单元包括感应部件、连接部件及传感器固定部件；所述连接部件设置于所述感应部件的侧面，所述传感器固定部件设置于所述连接部件的下表面用以固定所述压敏电阻传感器。
更可选地，所述压力感应单元的下表面为弧面。
更可选地，所述压力感应单元的材质包括导电硅胶或下表面涂布导电膜的柔性材料。
更可选地，所述压敏电阻传感器包括相互绝缘隔离的第一电极及第二电极，所述第一电极与所述第二电极呈叉指结构。
如上所述，本实用新型的琴键组件，具有以下有益效果：
1、本实用新型的琴键组件增加柔性支撑结构后可避免误触发触后效果，且从柔性支撑结构向下按下相同深度可得到一致性高的触后效果，演奏效果可控。
2、本实用新型的琴键组件采用压敏电阻传感器检测触后及触后力度，成本低。
附图说明
图1显示为现有技术中的一种触后键盘的结构示意图。
图2显示为现有技术中的另一种触后键盘的结构示意图。
图3显示为本实用新型的琴键组件的结构示意图。
图4显示为本实用新型的一种压力检测装置及柔性支撑结构的正视结构示意图。
图5显示为本实用新型的一种压力检测装置及柔性支撑结构的立体结构示意图。
图6显示为本实用新型的压敏电阻传感器的结构示意图。
图7显示为本实用新型的键扫描电路的结构示意图。
图8显示为本实用新型的另一种压力检测装置及柔性支撑结构的侧面剖视结构示意图。
元件标号说明
1 琴键组件
11 键盘支架
121 白键
122 黑键
13 琴键限高柱
14 压力检测装置
141 压力感应单元
141a 感应部件
141b 连接部件
141c 传感器固定部件
142 压敏电阻传感器
142a 第一电极
142b 第二电极
15 柔性支撑结构
161 第一触发部件
162 第二触发部件
17 键扫描电路
18 键盘托垫棉
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3～图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图3～图4所示，本实用新型提供一种琴键组件1，所述琴键组件1包括：
键盘支架11，键盘，琴键限高柱13，压力检测装置14及柔性支撑结构15。
如图3所示，所述键盘支架11位于所述键盘下方，用于支撑及固定所述键盘。
如图3所示，所述键盘设置于所述键盘支架11上。
具体地，所述键盘包括多个白键121及多个黑键122，一般键盘包括49个，61个，88个琴键，各琴键的分布在此不一一赘述。在本实施例中，各琴键的一端通过弹簧与所述键盘支架11连接，另一端延伸出所述键盘支架11。
如图3所示，所述琴键限高柱13与所述键盘中各琴键一一对应设置，且一端固定于对应琴键的下表面。
具体地，所述琴键限高柱13设置于所述琴键的下表面，在本实施例中，所述琴键限高柱13位于琴键延伸出所述键盘支架11部分的下表面，在实际应用中，所述琴键限高柱13可设置于琴键任何位置的下表面，所述琴键限高柱13能跟随对应琴键运动即可。在本实施例中，所述琴键限高柱13与所述琴键垂直设置，在实际使用中，不限于本实施例。
如图3所示，所述压力检测装置14一一对应设置于各琴键限高柱13的下方，检测各琴键限高柱13的下压力度。
具体地，所述压力检测装置14位于所述琴键限高柱13的下方，当所述琴键下压时，所述琴键限高柱13跟随所述琴键下压，所述琴键限高柱13接触到所述压力检测装置14后，所述压力检测装置14基于所述琴键限高柱13的下压深度得到所述琴键限高柱13的下压力度信息，并转化为电信号。
作为本实施例的一种实现方式，如图3及图4所示，所述压力检测装置14包括压力感应单元141及位于所述压力感应单元141下方的压敏电阻传感器142。所述压力感应单元141的材质包括但不限于导电硅胶或下表面涂布导电膜的柔性材料，任何受压可发生形变且底部导电的材料均适用于本实用新型。如图5所示，在本实施例中，各压力感应单元141包括感应部件141a、连接部件141b及传感器固定部件141c，各压力感应单元141为一个整体(为了清晰，图中仅显示3个压力感应单元141)；如图4及图5所示，所述感应部件141a的上表面及下表面均为平面，所述连接部件141b环绕于所述感应部件141a的四周，所述传感器固定部件141c设置于所述连接部件141b的下表面用以固定所述压敏电阻传感器所在电路板。当所述压力感应单元141的上表面受到压力后，所述压力感应单元141变形，当按压力度比较大时，所述压力感应单元141的下表面与所述压敏电阻传感器142的上表面接触，并产生相应的电信号。更具体地，如图6所示，在本实施例中，所述压敏电阻传感器142包括相互绝缘隔离的第一电极142a及第二电极142b，所述第一电极142a与所述第二电极142b呈叉指结构，正常情况下所述第一电极142a及所述第二电极142b处在开路状态，所述第一电极142a与所述第二电极142b的表面均设置有导电膜，当两个电极上任意两点接触时会连通两个电极，并产生相应的电阻，进而得到相应的检测信号。本实施例中，各压敏电阻传感器142形成于同一电路板上，在此不一一赘述。
需要说明的是，任意可实现压力检测的装置均适用于本实用新型，不限于本实施例。
如图3～图5所示，所述柔性支撑结构15设置于各琴键限高柱13的下方，且分别位于各压力检测装置14的外围。
具体地，在本实施例中，所述柔性支撑结构15分别位于各压力检测装置14的两侧，所述柔性支撑结构15的材质包括但不限于硅胶，所述柔性支撑结构15与所述压力感应单元141可一体成型。作为本实施例的一种实现方式，所述柔性支撑结构15的上表面不低于所述感应部件141a的上表面，所述柔性支撑结构15的上表面与所述感应部件141a的上表面的高度差为h，在本实施例中，所述柔性支撑结构15的上表面与所述感应部件141a的上表面的高度差h设定为0.3mm。随着所述琴键限高柱13的下压，当所述琴键限高柱13接触到所述柔性支撑结构15时表示启动触后；当所述感应部件141a的下表面接触到所述压敏电阻传感器142的上表面时，开始输出触后压力检测信号。
需要说明的是，在实际应用中，所述柔性支撑结构15的上表面也可以低于所述感应部件141a的上表面。随着所述琴键限高柱13的下压，当所述感应部件141a的下表面接触到所述压敏电阻传感器142的上表面时，所述压敏电阻传感器142开始输出信号；当所述琴键限高柱13接触到所述柔性支撑结构15时表示启动触后，此时所述压敏电阻传感器142对应的输出信号作为触后压力检测信号的起点；按压深度从所述感应部件141a的上表面到所述柔性支撑结构15的上表面之间获得的压力值作为预压值，不计为触后压力值。
如图3所示，所述琴键组件1还包括一端固定于琴键下表面的第一触发部件161，在本实施例中，所述第一触发部件161设置于所述琴键限高柱13与弹簧(连接琴键与键盘支架)之间，所述第一触发部件161与所述琴键相互垂直设置，所述第一触发部件161下方设置有键扫描电路17，对应琴键按下第一设定深度后所述第一触发部件161导通所述键扫描电路17中对应的开关，得到第一检测信号，以获得对应琴键的触发时间信息。
如图3所示，所述琴键组件1还包括一端固定于琴键下表面的第二触发部件162，在本实施例中，所述第二触发部件162设置于所述琴键限高柱13与弹簧(连接琴键与键盘支架)之间，且与所述第一触发部件161沿所述琴键的长度方向设置，所述第二触发部件162与所述琴键相互垂直设置，所述第二触发部件162位于所述键扫描电路17上方，对应琴键按下第二设定深度后所述第二触发部件162导通所述键扫描电路17中对应的开关，得到第二检测信号，结合所述第一检测信号，以获得对应琴键的触发力度信息。
具体地，所述键扫描电路17负责检测琴键的触发时间和触发力度，所述键扫描电路17上设置有很多检测琴键按下和释放的开关，每个琴键对应两个开关；可以通过检测两个开关触发时间不同测算出琴键按下和按压力度，如图7所示，所述键扫描电路17包括扫描处理模块、与各触发部件对应的开关及与各开关串联的二极管，每个琴键对应两个开关，对应琴键的开关导通则扫描处理模块得到一检测信号，通过对同一琴键对应的两个检测信号的处理得到对应琴键的触发时间及触发力度信息。在图7中为了便于显示仅标示一个白键及一个黑键，其它琴键对应的键扫描电路的连接关系均类似，在此不一一赘述。
如图3所示，所述琴键组件1还包括设置于各琴键与所述键盘支架11之间的键盘托垫棉18，用于减小琴键的左右晃动，保证琴键触后的稳定性。在本实施例中，所述键盘托垫棉18设置于所述琴键限高柱13与所述第一触发部件161之间，在实际使用中，所述键盘托垫棉18可根据需要设置合适的位置，不以本实施例为限。
本实施例的琴键组件1的工作原理如下：
琴键按下，首先触发所述第一触发部件161及所述第二触发部件162，所述键扫描电路17根据两个对应开关的触发和触发时间确定琴键的有效触发和触发力度。随着琴键的继续下压，当所述琴键限高柱13接触到所述柔性支撑结构15时，演奏者感知琴键下压停顿，继续向下按压则表示要启动触后，随着所述琴键限高柱13的下压，所述压力感应单元141发生形变，当所述压力感应单元141中感应部件141a的下表面接触到所述压敏电阻传感器142时，所述压敏电阻传感器142中两个电极经由所述感应部件141a的下表面导通，产生相应电信号，触发触后效果。由于所述柔性支撑结构15与所述压力感应单元141的相对高度一定，因此各琴键对应的触后按压的深度(所述柔性支撑结构15与所述压力感应单元141的相对高度)是相同的，各琴键对应同等弹奏力度下的触后效果也是一致的。
实施例二
如图8所示，本实施例提供一种琴键组件1，所述琴键组件1与实施例一的不同之处在于，所述压力检测装置14的下表面为弧面。
具体地，所述感应部件141a的上表面为平面(图8为被所述琴键限高柱13按压后的效果图，上表面为斜面)，所述感应部件141a的下表面为弧面，且最低点位于所述感应部件141a下表面的中心。
本实施例的琴键组件1的工作原理如下：
琴键按下，首先触发所述第一触发部件161及所述第二触发部件162，所述键扫描电路17根据两个对应开关的触发和触发时间确定琴键的有效触发和触发力度。随着琴键的继续下压，当所述琴键限高柱13接触到所述柔性支撑结构15时，演奏者感知琴键下压停顿，继续向下按压则表示要启动触后，随着所述琴键限高柱13的下压，所述压力感应单元141发生形变，当所述压力感应单元141中感应部件141a的下表面接触到所述压敏电阻传感器142时，所述压敏电阻传感器142中两个电极经由所述感应部件141a的下表面导通，产生电信号，触发触后效果；随着所述琴键限高柱13的持续下压，所述感应部件141a的下表面与所述压敏电阻传感器142的接触面积逐渐增大，所述压敏电阻传感器142中两个电极之间的阻值逐渐减小，两个电极之间的阻值变化通过处理电路转化为电压的变化(电压的变化曲线可以通过高速ADC采样得到)，经过进一步处理可得出每个琴键按下的触后信息。同理，由于所述柔性支撑结构15与所述压力感应单元141的相对高度一定，因此各琴键的触后效果也是一致的。
本实施例的琴键组件1通过所述感应部件141a下表面的弧度实现所述感应部件141a与所述压敏电阻传感器142的接触面积有一个从小到大的过程，进而获得两个电极之间的阻值从大到小的过程，以此增加电阻变化的动态范围。
本实用新型的琴键组件改善琴键的触后压力和触后效果，使不同琴键在按下相同深度后得到的触后压力和触后效果一致，保证整个键盘的触后性能一致性良好。
综上所述，本实用新型挺一种琴键组件，包括：键盘支架；键盘，设置于所述键盘支架上；琴键限高柱，与所述键盘中各琴键一一对应设置，且一端固定于对应琴键的下表面；压力检测装置，一一对应设置于各琴键限高柱的下方，检测各琴键限高柱的按压力度；以及柔性支撑结构，设置于各琴键限高柱的下方且分别位于各压力检测装置的至少一侧，所述柔性支撑结构包括柔性材料。本实用新型的琴键组件增加柔性支撑结构后可避免误触发触后效果，且从柔性支撑结构向下按下相同深度可得到一致性高的触后效果，演奏效果可控；且本实用新型的琴键组件采用压敏电阻传感器检测触后及触后力度，成本低。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具深度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种琴键组件，其特征在于，所述琴键组件至少包括：
键盘支架；
键盘，设置于所述键盘支架上；
琴键限高柱，与所述键盘中各琴键一一对应设置，且一端固定于对应琴键的下表面；
压力检测装置，一一对应设置于各琴键限高柱的下方，检测各琴键限高柱的按压力度；
以及柔性支撑结构，设置于各琴键限高柱的下方且分别位于各压力检测装置的至少一侧。
2.根据权利要求1所述的琴键组件，其特征在于：所述压力检测装置包括压力感应单元及位于所述压力感应单元下方的压敏电阻传感器。
3.根据权利要求2所述的琴键组件，其特征在于：所述压力感应单元包括感应部件、连接部件及传感器固定部件；所述连接部件设置于所述感应部件的侧面，所述传感器固定部件设置于所述连接部件的下表面用以固定所述压敏电阻传感器。
4.根据权利要求2所述的琴键组件，其特征在于：所述压力感应单元的下表面为弧面。
5.根据权利要求2所述的琴键组件，其特征在于：所述压力感应单元的材质包括导电硅胶或下表面涂布导电膜的柔性材料。
6.根据权利要求2所述的琴键组件，其特征在于：所述压敏电阻传感器包括相互绝缘隔离的第一电极及第二电极，所述第一电极与所述第二电极呈叉指结构。
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Inventor after: Ge Xinghua

Inventor after: Liu Guozong

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