CN2144848Y - 手控力度电子钢琴 - Google Patents

Abstract

一种手控力度电子钢琴，包括主机振荡源(1)、音 名集成电路(2)、开关控制电路(3)、前置放大电路 (8)、功放电路(10)、电源(11)及琴壳，还包括连接到 电路(3)的包络，止音电路，并且此电路还与手控力度 电路(5)相连，电路(3)还和音色形成电路(7)、延音电 路(6)相连，电路(7)可以和前置电路(8)或者话筒电 路(9)相接，弱音电路连接在电路(8)、(9)之后。这是 一个比钢琴成本低，移动方便，且不需调整，并具有传 统钢琴一切功能(如力度，包络，音色)，符合国际标准 的电子钢琴，能自弹自唱，连续演奏，同时还可两个人 以上演奏，适合单位和个人购买，弹奏。

Description

本实用新型涉及一种娱乐装置，特别涉及一种手控力度电子钢琴装置。

现在市场上的钢琴价格昂贵，挪动困难，就是不移动每年至少需专门的技术人员调整一次，也必须要付出较高费用，另外市场上的电子琴，或电子钢琴的音域不能完全模拟钢琴，尤其是钢琴的力度包络，音色，上述琴无法达到指标。

本实用新型的目的就是设计出一种价格便宜，移动方便，且不用调整和具有传统式钢琴一切新有的功能（如力度，包络音色等）及符合国际上对钢琴要求的标准的电子钢琴。

本实用新型是这样实现的：它除了和电子琴同样具有主机振荡源（1）音名集成电路（2），开关门控制电路（3）前置放大电路（8），未级功率放大器（10）以及电源（11）和琴壳（包括琴键和琴架）外，它还增加了包络电路（4）止音电路（12）手控力度控制电路（5），通过BG₂的发射极连接到包络电路（4）和止音电路（12）上，这二个电路又分别通过C₅和二极管D₄连接到开关门控制电路（3）上，另外电路（3）通过BH501的D₁－D₃复合输出端连到音色形成电路（7）上，电路（7）由BG₃通过C₉连至前置放大器（8）上或连至话筒电路（9）上，其中有一个弱音电路直接连到W₂输入端，最后电路（8）或（9）均可通过W₂连到未级功率放大器（10）上。

本实用新型具有的优点是：

1）与传统的钢琴比，体轻，移动方便，移动后不必调整，每年不必调琴，价格和维修费便宜（至少，便宜50％）且可以自弹自唱，能连续演奏。

2）与同类电子琴相比，音色纯正、优美、浑厚、透亮、高雅、音名准确。

3）与同类电子钢琴相比，增加了力度控制，包络，止音，音色电路，所以声音，优美，浑厚，透亮。

4）本实用新型的特点，开启琴箱盖即可演奏，指示灯，指示在中央C上，使初学者容易记音名。

5）音域范围宽，符合国际标准可方便教学。

6）力度控制效果好、范围大、表现力强，键盘触感好，能模仿传统钢琴，在行程中力的变化及惯性。

图1为外观结构示意图。

图2为整机方块图。

图3为主机振荡源示意图。

图4为音名集成电路用BH200系列管脚图。

图5为开关门控制电路用BH501管脚图。

图6为包络电路图。

图7为手控力度控制电路图。

图8为延音电路图。

图9为止音电路图。

图10为音色形成电路图。

图11为前置级放大电路和话筒电路图（包括弱音电路）

图12为未级功率放大器电路图。

如图1所示这是木结构传统式。采用高档树脂油漆平整，光亮、高雅、完全像一架钢琴，另外还有几种型式如简易型即结构简单折叠型，（便携式）三角型，（传统式三角钢琴）舞台演奏。

图1中上盖板（12）可打开、关闭为放音用，键盘盖板（13）开启盖即可弹奏因盖压着暗开关（20），左右山（14），键盘箱（15）将键盘（19）放在内固定，变压器，未级功放电路均放其内，主机线路板也在其内，机箱上体（16）与后背板（30）形成音箱内装扬声器，机箱下体（17）装延音，弱音踏板及固定支架，机箱腿（18），键盘左右档板（19），普架（20）固定在键盘盖（13）上，在演奏时摆放乐谱用，前键盘档板（21），键盘盖前档板（22）用合页固定在键盘盖（13）上放下后与前档板（21）合拢保护键盘，上下通套合页（23）固定上盖板（12）和键盘盖板（13）还起装饰作用，上箱盖支架（24）是活动臂支撑上盖用，键盘（25）满度88标准键盘，电源暗开关（26）键盘盖开启后电源可自动启动即可演奏，指示灯（27）电源指示灯并是中央C的指示位置，左踏板（28）弱音踏板，右踏板（29）延音踏板踩下后声音宏亮，后背档板（30）使机箱背面全部封闭、电源插座（31），220V交流电源插座，话筒插孔（32）插上话筒可自弹自唱。

如图2所示是电子钢琴整机方块图。主机振荡源（1）可用CD4069集成电路块或其它线路是产生，2MHz振荡频率，加至音名集成电路（2）中用BH200系列（或其它组件）共用12块，开关门控制电路（3）用BH501集成电路19块，包络电路（4）用分立元件组成和电路（3）相连，手控力度控制电路（5）连到上述电路上。电路（5）可用LM324集成电路共22块，线圈88个与电路（4）相连，延音电路（6）经BH5013脚（Go）引出外加RC电路和电路（3）相连接的，音色形成电路（7）用分立元件组成纯钢琴音色，前置放大级电路（8）和话筒电路（9）由分立元件组成和电路（7）相连，未级功率放大电路（10）采用TDA2030组成高保真电路和（8、9）电路相接，电源电路（11）提供多路直流电源12V、18V、32V、3V。以上线路（1－3、6、7）为一块印刷线路板，（4、5、12）为另一块线路板与上一块用引线连接每键一条线为88条引线连接，线路（10、11）和（8、9）为一块线路板与主机板一条引线＋12V，给力度控制板＋18V一条引线，右踏板延音电路用屏蔽线接，左踏板与弱音电路一条引线连接。

如图3所示：是2MHz的主机振荡源由CD4069或CO33时基电路块与2MHz晶体振荡器，电容器C₁、C₂和R₁组成主信号源（信号发生器）该发生器新产生的2MHz方波信号输入到BH201～212的CP输入端使音名电路依次分频。

如图4所示：主机电路用BH200系列音名集成电路十二块该电路采用CMOS工艺制作它具有功耗低，性能较稳定，一致性好音名准等特点，每块电路含有一个特殊的分频器，输出频率准误差小，输出频率共有109个输入信号，共用一个2MHz振荡源，使用方便，调试简单，根据国际协议，以钢琴中央C上的A键440Hz定为标准音高，推出相邻十二个律音的频率值，并以C、C^＃、D、D³、E、F、F^＃、G、G^＃、A、A^＃、B十二音名表示，即201202～212其频率为A₂组的A继27.501Hz起至C₅组的C键4148¹Hz计88键为七组（每组十二音名）半（A₂组A、A^＃、B）即以大字二组（A₂）至小字五组C、A₂组（三键）A₁十二音名，A十二音名，C₁十二音名，C₂十二音名，C₃十二音名C₄十二音名C₅一音名，计为88键。

如图5所示，是开关门控制电路BH501集成电路共用19块，此电路是BH200系列配套专用的开关门电路各管脚作用为S₁～S₆琴键控制端G₀延音控制，D₀接地，D₁16′低音输出端D₂8′本音（中音）输出端，D₃4′为高音输出端Q₁～Q₈音名输入端，B电源，Q₁～Q₈接由音源电路（BH200）输出的依次二分频的方波信号S₁～S₆为音型开关门控制端各接一只电解电容器，D₁、D₂和D₃分别为16′、8′、4′信号输出端，当按下某琴键时都能够产生三个经过包络的八度音输出，其中D₃端输出4′（英尺）信号一即比到按键音名高出八度音信号，D₂输出的是所按键的同音名的频率，D₁则是输出低八度音名的信号，如果同时按下数键时输出的是这三个尺度音的不失真的复合信号。Go为延音控制端，当踩下右踏板时，琴音延长响亮，Do为接地端，B为电源端接＋12^V直流电源。

如图6所示：为包络电路，在传统琴机械式的是以锤击弦发声，当手指击键时锤即打在弦上发声音，手不抬起音经一定时间即止，必须再二次击，而电子琴则是开关闭合即发声，因电流总是通过，只要手不抬起音永不止，这样就不成为钢琴了，无钢琴效果，作到传统式钢琴就必须模拟出这一包络，因此加上包络电路即可有此效果。

如图6中当开关闭合后电流对C₅充电至一定时间，电容C₅径电阻R₂，二极管D₄放电，包络长短决定R₂，C₅的大小，需根据各音名组来决定，高音C₄、C₅组短，低音A₂、A₁组长，R₂可用1K－10K，C₅＝10Nf／16V－33Nf／16V、D₄、D₅可为1N4148，或其它型号，其线路组成为C₅一端接R₂开关K、C₅另端接D₄负端和D₅正端，R₂与D₄正端相接并接地。

如图7所示，为手控力度控制电路图，这个电路是电子钢琴的关键电路，它要模拟出传统式的钢琴击锤效果，轻击则轻，重击则重，不用电位器控制，这是一般电子技术的不易解决的问题，本电路用了指法控制音量的大小，不用电位器和多触点法，而用了无触点办法，随心所欲双手同时击键亦可分出轻重高低，使演奏者节奏分明，当键击下时磁钢在线卷L₁内、上下运动，作切割磁力线的快慢（轻则慢，重则快）这样产生一个可变电压，以电压的大小决定磁钢的运动速度，这个输出电压给F₁运算放大集成电路（可用LM324等组件）经二极管D₆（可用1N4148）输出再经复合三极管BG₁BG₂联接放大后，控制包络门电路BH501，L，连到F₁上而，输出端和D₆正端，R₄相接，D₆负端和BG，基极C₆相接，BG₂发射极接R₅并输出，R₅和C₆，R₄另端接地，该电路控制每个键，故互相不干扰，可同时二人弹奏不受影响，该电路一致性好，节奏感强，调整范围宽可在0V～12V间调整但不击键，轻轻下压时则无声，与传统琴相符合。

如图8所示：为延音电路，在演奏时，需大的气氛混响效果时即踩下右踏板开关K闭合，电源经R₆（4.7K）限流电阻，供电给BH501包络门电路3脚（Go）端与电路内部延音接通，延音加长，延音的长短取决于包络电容和BH501控制端电容容量的大小，故踩下延音踏板后音宏亮，琴音延长，气氛增加，其构成R₆与开关K串联而成，电流通过K、R₆，控制包络门电路。

如图9所示：为止音电路，模拟传统式钢琴的靠克，抬键后靠住琴弦立即止音，该电路即起此作用，琴键下击时有一定时间的包络音，当键抬起后则立即止音，防止混响连音，致使音名听不准也不清脆，故设止音电路。当开关K闭合时，电路不工作，晶体管BG₃处于截止状态，因基极电位高于射极电位（PVP管）琴键抬起后，开关K打开此时基极电位为零，射极由于电容C₈放电，使BG₃射极电位升高，BG₃饱和导通形成对地，通过R₁₅放电因此音即止，当踩下延音踏板时，因眨音是＋12V二极管D₉给晶体管BG₃的基极，此基极电位升高管子仍截止不工作延音延长不受影响声音宏亮。R₁₅为1－10K，R₁₆为30－100KC₈为1－10μf（其构成为BG₃基极接R₁₆D₈D₉的负端，BG₃发射极和C₈、D₇的负端相接集电极连R₁₅到地。

如图10所示：为音色形成电路图，由BH501输出端D₂D₃电阻R_7·8（1～30K）输出给BG₄经放大后与D₁输出端经R₉（1－10K）W₁全成后波形见图即形成了钢琴的音色，调W₁，可使音色更为优美，输出给前置级。R₁₂为100－160ΩR₁₀为10～51KR₁₁为3.9～10KC₇＝2200Pf，R₁₃＝51～100K，R₁₄＝5.1～20K（其构成为BG₄基极和R₁₀、R₇、R₈相连，发射极和R₁₂相连，集电极和R₁₀、R₁₁、C₃相连W₁一端连R₁₄、R₁₃与输出端另端连R₉）。

如图11所示：为前置级放大电路和话筒电路，由音色形成电路输出的音色信号径B₁端至电容C₉（1～10μf）耦合至BG₅经放大并经射随器管BG₆耦合电容C₁₁（1～10μf）至内部音量控制器W₂（1～51K）调整合适的音量给未级功率放大电路。

本实用新型可自弹自唱，可外接话筒插入B₂端（话筒插孔）即可可自弹自唱，互不干扰，此插孔连至耦合电容C₁₅至BG₇放大再经射随器管BG₈至W₂用音色一起送至未级功放（和前置放大器并列排列）BG₇基极和C₁₅R₂₉连集电极连R₂₈、R₂₉、C₁₆发射极接地，BG₈基极连C₁₆R₇，集电极接＋12V发射极连C₁₇并经R₂₄接W₂和弱音电路R₂₃相接。在图11中还有一个弱音电路（由R₂₃（1－30K）连C₂₀（0、1μf）C₂₀另端连开关K（左踏板）及R₂₅（1～5MΩ）组成。

弱音电路控制在左踏板上，当弹奏时需轻音则踩下，左踏板，演奏音很轻，使人感到轻松愉快，可衰减10db。

如图12所示：为普通功放电路，采用TDA2030高保真电子＝分频功率放大器，输出最大功率，低音14W高音8W，此电路功耗低，输出功率大，不失真声音宏亮，浑厚，C₂₁＝0.22μf R₃₆＝10～30K，R₃₇＝10～30K R₃₀＝1～100Ω，R₃₂＝1～30K C₂₂＝1000～8200Pf R₃₁＝1～1.5k C₂₃＝1000～5100Pf C₂₄＝1～100μf R₃₃，R₄₀＝1～10K R₁₀＝1～10K R₃₄＝10～100K C₂₅＝0.01～0.1uf D₁₀～D₁₃为1N4148 C₂₇＝100～200μf R₃₅R₄₂＝1～16Ω，C₂₆C₃₃＝0.1～0.47uf C₂₈＝0.01～0.1 C₂₉＝1000～3300P5 R38＝1～10K R₃₉＝30～68K C₃₀C₃₁＝10～47μf R₄₁＝10～30K。

另外电源电路采用一般的电路220V经变压器，整流稳压用三端电源7812输出t12V，7818输出＋18V整流泸波后输出32V分别至主振，功放，力度控制等电路中的电源供电。

本实用新型的主要技术指标为：

1）88标准满度键，由A₂组的A键（27.501Hz）起至C₅组的C键频率为4184.1Hz。

2）标准音，根据国际标准协议以钢琴中央C上面的A键为标准，440Hz，音准＜5音分纯钢琴音色，音域F₁＝f₅

3）信噪比＞60db～70db高于国家标准钢琴的55db。

4）音量输出，最大不失真功率15W直接用220V交流电源，

5）踏板，左踏板弱音，右踏板延音。

6）手控力度，10db控制范围大，手感好。

Claims (8)

1、一种手控力度电子钢琴，它包括主机振荡源(1)音名集成电路(2)开关控制电路(3)前置放大电路(8)未级功放(10)及电源(11)和琴壳(包括琴键和琴架)，其特征在于它还包括包络电路(4)止音电路(12)手控力度控制电路(5)音色形成电路(7)及话筒电路(9)延音电路(6)，另外前置放大电路中还有一个弱音电路，手控力度控制电路(5)通过BG₂的发射极连接到包络电路(4)和止音电路(12)上，这二个电路又分别通过电容C₅和二极管D₇连到开关控制电路(3)上同时延音电路(6)也可通过R₆连到电路(3)上，电路(3)通过BH501的D₁D₂D₃连到音色形成电路(7)上，此电路(7)由BG₃通过C₉连至前置放大器(8)上(同时弱音电路直接连到W₂的输入端)或者电路(7)通过C₁₅连到话筒电路(9)上，最后电路(8)或(9)均可通过W₂连到未级功放(10)中。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包络电路是由R₂的上端与C₅及K一端相接D₄的正端与R₂的另一端相接到地，D₄负端与C₅的另一端相接和D₅的正端相接，其值R₂＝1－10K C₅＝1～33μf

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，手控力度控制电路由L₁直接连到F₁的输入端，F₁的输出端和D₆正端相连，D₆负端接BG₁的基极，BG₁BG₂为复合联接组成复合放大级R₄，C₆分别接于D₆的正负端。由BG₂发射极输出并接R₅、R₅、C₆、R₄另端接地。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的延音电路由R₆与开关K串联而成电源通过K，R₆直接控制包络门电路。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的止音电路的BG₃基极接有电阻R₁₆，D₉，D₈的负极，发射极和C₈和D₇的负极相接集电极和R₁₅相接并到地。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的音色形成电路的BG₄的基极和R₁₀，R₇，R₈，相连，发射极和R₁₂连，集电极和R₁₀，R₁₁，C₇，R₁₃，相接，W₁一端和R₉相接，另一端和R₁₄，R₁₃及输出端相接。

7、根据权利要求1所述的装置其特征在于所述的话筒电路和前置放大器并行排列，BG₇的基极和C₁₅，R₂₉相接，集电极和R₂₈，R₂₉C₁₆相接，发射极接地，BG₈的基极接C₁₆，R₂₇；集电极接电源＋12V而发射极接C₁₇并经R₂₄接W₂和弱音电路的R₂₃一端相接，弱音电路由C₂₀一端接R₂₃另一端接R₂₅和开关K组成。

8、根据权利要求1所述的装置其特征在于，其技术指标为：

a、八十八标准满度键A₂组的A键（27.501Hz）起至C₅组的C键频率为4104Hz

b、标准音，以钢琴中央C上面的A键为标准440Hz音准＜5音分纯钢琴音色，音域F₁＝f₅，

c、信噪比＜60db～70db，

d、音量、输出最大不失真功率15W直接用220V交流电源，

f、踏板，左踏板弱音，右踏板延音，

g、手控力度10db控制范围。

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