CN218939237U

CN218939237U - 一种电子尤克里里

Info

Publication number: CN218939237U
Application number: CN202222840326.8U
Authority: CN
Inventors: 陈尔铮
Original assignee: Sonix Technology Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Sonix Technology Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2032-10-27

Abstract

本实用新型公开了一种电子尤克里里，涉及电子乐器领域，该电子尤克里里包括：主控模块，用于综合控制电路，接收电压采集模块的输入的电信号，对输入电信号处理后输出给音频解码模块播放；电压采集模块，用于将琴弦波动的音频信号转化为电信号，输出给主控模块；电源模块，用于为主控模块、音频解码模块供电；存储模块，用于为主控模块存储音频信息；功能切换模块，用于音色切换、弹奏模式切换，将切换信号输出给主控模块；BLE midi模块，用于构建主控模块和上位机的通信；音频解码模块，用于通过喇叭或者AUX接口输出音频信号；与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型成本低，应用场景广阔，多音色切换，扩展性强。

Description

一种电子尤克里里

技术领域

本实用新型涉及电子乐器领域，具体是一种电子尤克里里。

背景技术

目前市面上的尤克里里主要有两种方案，一是传统的木制尤克里里，二是专采用拾音器收音的电子尤克里里。

采用拾音器方案的电子尤克里里，与木质尤克里里相似，结构和装配复杂；最重要的是核心的“拾音器”价格昂贵，目前市面上的拾音器主要价格从百元到千元不等；拾音器受限于电磁振动的工作原理，需要采用金属琴弦，金属琴弦如何拉紧、固定，使用过程中一旦琴弦松动还需要用户自己重新调整，这些都加大了设计、量产、使用的难度；拾音器输出信号模拟音频信号，后端需要经过功率放大器、效果器、声卡、音响系统等设备，主要面对的是乐队录音、现场演奏的应用场景。

总的来说以电子尤克里里高昂的成本并不适合于个人无声(接耳机)练习等应用场景，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电子尤克里里，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电子尤克里里，包括：

主控模块，用于综合控制电路，接收电压采集模块的输入的电信号，对输入电信号处理后输出给音频解码模块播放；

电压采集模块，用于将琴弦波动的音频信号转化为电信号，输出给主控模块；

电源模块，用于为主控模块、音频解码模块供电；

存储模块，用于为主控模块存储音频信息；

功能切换模块，用于音色切换、弹奏模式切换，将切换信号输出给主控模块；

BLE midi模块，用于构建主控模块和上位机的通信；

音频解码模块，用于接收主控模块的信号，通过喇叭或者AUX接口输出音频信号；

电源模块连接主控模块、音频解码模块，存储模块连接主控模块，功能切换模块连接主控模块，音频解码模块连接主控模块，BLE midi模块连接主控模块，电压采集模块连接主控模块。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电子尤克里里还包括品格按键模块接口，用于连接主控模块和品格按键模块。

作为本实用新型再进一步的方案：电压采集模块包括：

输入电路，用于使用蜂鸣片检测琴弦震动，引入琴弦波动的音频信号对应的频率信号；

偏置电路，用于为三极管放大电路通过偏置电压；

三极管放大电路，用于放大频率信号；

RC滤波电路，用于对放大后的频率信号进行滤波处理；

输出电路，用于将放大及滤波后的频率信号输出给主控模块；

输入电路连接偏置电路、三极管放大电路，偏置电路连接三极管放大电路，三极管放大电路连接RC滤波电路，RC滤波电路连接输出电路，输出电路连接主控模块。

作为本实用新型再进一步的方案：三极管放大电路包括电容C68、电阻R49、电阻R42、三极管Q2，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极连接电容C68的一端、电阻R49的一端，电容C68的另一端连接输入电路、偏置电路，三极管Q2的集电极连接电阻R42的一端、RC滤波电路，电阻R42的另一端连接电阻R49的另一端、供电电压VDD。

作为本实用新型再进一步的方案：RC滤波电路包括电阻R50、电容C69，电阻R50的一端连接三极管放大电路，电阻R50的另一端连接电容C69的一端、输出电路，电容C69的另一端接地。

作为本实用新型再进一步的方案：琴弦采用弹性、韧性的材质。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型成本低，电压采集模块通过成本低的蜂鸣片用于检测琴弦的振动效应，来判断琴弦被拨动，同时能通过振动幅度检测拨弦的力度；

应用场景广阔，尤其适用于个人练习：音频解码模块通过外接音频线能接外部的音响系统，应用于现场演奏；通过本机喇叭输出，能实现“木质”尤克里里的弹奏效果；通过耳机接口，能实现不“扰民”的静音弹奏效果；

多音色切换，可加伴奏功能：存储模块存放各种音色，随时可以切换弹奏，集所有风格于一身；

扩展性强，可通过BLE midi模块以有线/无线连接个人总端设备(手机、平板电脑)，集教学、练习、游戏于一体。

附图说明

图1为一种电子尤克里里的原理图。

图2为电压采集模块的电路图。

图3为播音流程图。

图4为主控模块检测拨弦发音流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种电子尤克里里，包括：

电源模块，用于为主控模块、音频解码模块供电；

存储模块，用于为主控模块存储音频信息；

BLE midi模块，用于构建主控模块和上位机的通信；

在具体实施例中：存储模块采用SPI Flash芯片存储音色，通过SPI串行总线与主控连接。

电源模块采用USB供电、可输出5V和3.3V，5V用于音频解码模块供电，3.3V用于主模块供电。

主控模块具备输入输出功能、ADC模拟输入、I2C总线、UART总线以及I2S总线，品格按键模块连接在主控模块的输入和输出端。ADC模拟输入端连接电压采集模块的输出端，用于蜂鸣片振动电信号采集输出端的电压。I2C总线和I2S总线用于连接音频解码模块，I2C总线用于传送控制信号，I2S总线用于向音频解码模块传送数字音频信号。UART总线用于连接BLE MIDI上传模块。主控模块在具备琴弦震动检测和力度分级、琴弦力度校准、品格按键和功能按键检测。

琴弦震动检测和力度检测：主控模块通过对ADC模拟输入端的输入波形，采用较高的采样速度对四根琴弦进行采样，尽可能还原采样波形。在采样值高于一定的触发阈值后，主控判断琴弦震动。震动后，当采样值低于一定阈值后，主控判断琴弦震动结束。

拨弦力度越大，蜂鸣片产生的电信号越强，输入到主控的信号幅值越大、持续时间也越长，开始和结束区间内与波形下的面积越大，反之力度越小开始和结束区间内与波形下的面积越小。根据牛顿莱布尼兹对定积分的定义，在区间[a，b]内，将曲线f(x)均分成n份，每份间隔为Δx，当n越来越大，Δx越来越小，∑f(x)Δx越接近曲线下面积。主控将每次的采样值Value作为切割的面积，所以输出波形的面积为S＝∑Value_x，即开始和结束区间所有的采样值之和。所以拨弦力度越大，主控获取的采样值之和也越大。

琴弦力度校准：为了让不同用户体验到舒适的手感，主控学习使用者的最大拨弦力度，通过计算出使用者在最大力度下的采样均值，并采用非线性分级算法计算出不同力度的触发阈值，来实现琴弦的力度校准。

功能切换模块具备音色切换、弹奏模式切换以及其他功能按键。

音频解码模块上设有使用I2C和I2S连接主控模块的音频解码芯片和音频输出接口，音频输出包括3.5MM的AUX接口和一个喇叭接口，AUX接口用于连接监听音响或者监听耳机。

请参阅图3和图4，通过拨弦通过喇叭发音的流程为：

主控模块通过模拟输入端进行电压采集，将采样点的值累加求和。

主控模块对累加值进行处理，计算出拨弦力度。

主控模块通过输入输出对品格按键模块进行控制，然后结合拨弦力度决定音高。

主控模块在检测到弦拨动后，通过I2S向音频解码模块发送数字音频信号，音频解码模块收到数字音频信号后，通过喇叭或者AUX接口输出音频信号，进而发出声音。

主控对琴弦震动检测和力度检测:主控对琴弦进行采样，判断琴弦是否震动。主控连续采样值累加求和，对累加值进行处理计算力度。

琴弦力度校准：累加多次拨弦的采样和，计算出多次拨弦的平均值，主控根据平均值计算出不同力度触发阈值。

使用蜂鸣片检测琴弦震动，以低成本方案实现琴弦检测。

在本实施例中：请参阅图1，所述电子尤克里里还包括品格按键模块接口，用于连接主控模块和品格按键模块。

通过品格按键模块接口控制品格按键模块(尤克里里包括品格和弦)，完成空弦和声调。

在本实施例中：请参阅图2，电压采集模块包括：

偏置电路，用于为三极管放大电路通过偏置电压；

三极管放大电路，用于放大频率信号；

RC滤波电路，用于对放大后的频率信号进行滤波处理；

在本实施例中：请参阅图2，三极管放大电路包括电容C68、电阻R49、电阻R42、三极管Q2，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极连接电容C68的一端、电阻R49的一端，电容C68的另一端连接输入电路、偏置电路，三极管Q2的集电极连接电阻R42的一端、RC滤波电路，电阻R42的另一端连接电阻R49的另一端、供电电压VDD。

在本实施例中：请参阅图2，RC滤波电路包括电阻R50、电容C69，电阻R50的一端连接三极管放大电路，电阻R50的另一端连接电容C69的一端、输出电路，电容C69的另一端接地。

在拨动琴弦时，琴弦震动会不断接触蜂鸣片，蜂鸣片会将琴弦的动能转化成电信号输出给电压采集模块的偏置电路的输入端后，产生一个幅值变化小且不规则的波形A，波形A经过电容C68，产生一个波形B作为三极管的输入波形，输入波形B经过三极管放大后，输出一个上升沿不规则下降沿平滑的波形C，波形C经过RC滤波电路后生成一个单周期的正弦信号，然后输出给主控模块的ADC模拟输入端进行采样。

在本实施例中：请参阅图1，琴弦采用弹性、韧性的材质。

采用拾音器的设计虽然也能实现“静音”的功能，但其受限于电磁振动的工作原理，需要采用金属琴弦，这样将加大了设计、量产的难度；再加上拾音器复杂的结构和高昂的成本，使得产品售价一直居高不下。

琴弦采用高弹性、韧性的材质，不需要用户自己调音。通过成本低的蜂鸣片用于检测琴弦的振动效应，来判断琴弦被拨动，同时能通过振动幅度检测拨弦的力度。算上电路主板中的信号放大电路，整体成本能控制在10元范围内。加上电路主板中的三极管放大电路、滤波电路等等，琴弦部分成本能控制在20元左右，整机成本控制在百元的定位，相比起动辄千元定价的电子尤克里里来说更容易拥有。

本实用新型的工作原理是：主控模块综合控制电路，接收电压采集模块的输入的电信号，对输入电信号处理后输出给音频解码模块播放，电压采集模块将琴弦波动的音频信号转化为电信号，输出给主控模块，电源模块为主控模块、音频解码模块供电，存储模块为主控模块存储音频信息，功能切换模块音色切换、弹奏模式切换，将切换信号输出给主控模块，BLE midi模块构建主控模块和上位机的通信，音频解码模块接收主控模块的信号，通过喇叭或者AUX接口输出音频信号。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种电子尤克里里，其特征在于：

该电子尤克里里包括：

电源模块，用于为主控模块、音频解码模块供电；

存储模块，用于为主控模块存储音频信息；

BLE midi模块，用于构建主控模块和上位机的通信；

2.根据权利要求1所述的电子尤克里里，其特征在于，所述电子尤克里里还包括品格按键模块接口，用于连接主控模块和品格按键模块。

3.根据权利要求1所述的电子尤克里里，其特征在于，电压采集模块包括：

偏置电路，用于为三极管放大电路通过偏置电压；

三极管放大电路，用于放大频率信号；

RC滤波电路，用于对放大后的频率信号进行滤波处理；

输入电路连接偏置电路、三极管放大电路，偏置电路连接三极管放大电路，三极管放大电路连接 RC滤波电路，RC滤波电路连接输出电路，输出电路连接主控模块。

4.根据权利要求3所述的电子尤克里里，其特征在于，三极管放大电路包括电容C68、电阻R49、电阻R42、三极管Q2，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极连接电容C68的一端、电阻R49的一端，电容C68的另一端连接输入电路、偏置电路，三极管Q2的集电极连接电阻R42的一端、RC滤波电路，电阻R42的另一端连接电阻R49的另一端、供电电压VDD。

5.根据权利要求3所述的电子尤克里里，其特征在于，RC滤波电路包括电阻R50、电容C69，电阻R50的一端连接三极管放大电路，电阻R50的另一端连接电容C69的一端、输出电路，电容C69的另一端接地。

6.根据权利要求1或3所述的电子尤克里里，其特征在于，琴弦采用弹性、韧性的材质。