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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft allgemein eine Anordnung für ein elektrisch bespielbares Instrument, insbesondere eine Klaviaturanordnung dafür.
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Stand der Technik
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Eine Klaviatur für ein elektrisch spielbares Instrument ist mit einer Sensor-Anordnung versehen, um eine Position einer Taste zu erfassen. Im einfachsten Fall wird hierzu als Sensor ein Schalter verwendet, der mechanisch beim Herunterdrücken der Taste betätigt wird und somit eine Erzeugung eines Tones auslösen kann. Kontaktlose Systeme sind bekannt, die beispielsweise optische Sensoren verwenden, deren Lichtstrahl bei einer bestimmten Position der Taste unterbrochen wird.
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Sollen zusätzlich zu einer EIN-/AUS-Information weitere Daten der Tastenbewegung gewonnen werden, etwa zur Übertragung der Tastenposition in Echtzeit oder zur Messung einer Anschlaggeschwindigkeit, ist es nötig, die Position der Taste über ihren gesamten Betätigungsweg mit hoher Präzision zu ermitteln. Hierzu werden beispielsweise magnetische Sensoren, beispielsweise Hall-Sensoren, eingesetzt, die ein Spannungssignal erzeugen, das abhängig von der einwirkenden magnetischen Flussdichte B ist. Eine solche Variation wird dadurch erreicht, dass ein an der Taste befestigter Magnet bei Betätigung der Taste seinen Abstand zum magnetischen Sensor ändert.
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Eine Schwierigkeit bei diesem Messprinzip ist die Tatsache, dass sich die lokale Flussdichte, und somit die dazu proportionale Hall-Spannung des Sensors, eines Magneten nicht linear mit dem Abstand ändert, sondern im Wesentlichen exponentiell, wobei der genaue Verlauf auch von der Geometrie des Magneten abhängen kann.
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3 zeigt einen typischen Verlauf eines Sensorsignals als Funktion eines Abstands eines Magneten vom Sensor. In diesem Beispiel ist eine Flussdichte eines Stabmagneten, genauer gesagt, das erfasste Hall-Signal, gegenüber dem Abstand des Magneten vom Sensor aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass der Kurvenverlauf 301 beginnend bei einer maximalen Flussdichte P von 1,0 in willkürlichen Einheiten bei einem Abstand 0 zunächst sehr stark, 305, mit zunehmendem Abstand abfällt und ab einem Abstand von etwa 5 mm bis 7 mm, 307, der Abfall der Flussdichte mit zunehmendem Abstand sich verlangsamt.
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Da ein Betätigungsweg der Tasten einer Orgel oder eines Klaviers an der dem Benutzer zuweisenden Tastenspitze etwa 9 mm bis 12 mm beträgt, ist die Wahl von Sensorempfindlichkeit, Magnetstärke und Minimal- sowie Maximal-Abstand zwischen Magnet und Sensor sehr kritisch. Einerseits muss die Stärke des Magneten hinreichend groß, beziehungsweise der Abstand zwischen Magnet und Sensor klein genug, sein, um am weitest entfernten Punkt der Bewegung, beim Maximal-Abstand, ein hinreichend großes Signal zu erzeugen, das sicher von einem Rauschen oder elektrischen Störungen unterschieden werden kann. Andererseits darf der Sensor am Punkt der größten Annäherung zwischen Sensor und Magnet, also beim Minimal-Abstand, nicht in eine Sättigung geraten, weil ansonsten das Signal keine Informationen über eine Veränderung des Abstands mehr enthält.
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Wie 3 zeigt, nimmt die Empfindlichkeit der Anordnung bei Bewegungen größer als 8 mm stark ab. Üblicherweise strebt der Fachmann eine Situation an, in der der Magnet einen möglichst großen Weg zurücklegt, damit die Dynamik des Messsignals möglichst groß ist. Bei den auf dem Markt befindlichen Systemen wird daher eine Einbausituation empfohlen, bei der die Änderung des Magnetabstands beim Niederdrücken der Taste 5 mm bis 8 mm beträgt.
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Diese Situation lässt sich dadurch erreichen, dass der Magnet an einer Position der Taste zwischen Drehpunkt und Tastenende angebracht wird, an der sich die üblicherweise am Tastenende anzutreffende Bewegung von ca. 10 mm durch die Übersetzung des Tastenhebels auf dieses Maß von etwa 5 mm bis 8 mm verringert hat. Dabei spielt es keine Rolle, ob der Sensor am hinteren oder am vorderen Arm einer zweiarmigen Taste, über oder unter der Taste angebracht wird. Die „hängende” Anordnung über der Taste gilt insofern als vorteilhaft, weil die besonders genau zu erfassende Phase der Tastenbewegung im Bereich der ersten Millimeter, die sogenannte Leerreise, bis zur Auslösung des Tons in den Bereich des kleinsten Abstands zwischen Magnet und Sensor fällt, und somit in den Bereich der größten Empfindlichkeit des Systems.
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Allerdings ist diese Art der Anbringung zugleich baulich am kompliziertesten, weil insbesondere bei Instrumenten mit mehreren Manualen der Bauraum oberhalb einer Klaviatur durch die Mechanik der darüber liegenden Klaviatur beschränkt ist. Die Ausführung als zweiarmige Tastatur erlaubt mehr bauliche Freiheiten, führt jedoch zu einem insgesamt deutlich höheren Platzbedarf der Klaviatur, mehr Materialbedarf und somit zu höheren Kosten.
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1 zeigt eine typische Bauform einer zweiarmigen Klaviatur mit einem Hall-Sensor mit den zuvor beschriebenen Abständen zwischen Magnet und Sensor. Eine Taste 101 ist mittels einer Lagerung 105 auf einer Kippauflage 151 gelagert. Die Kippauflage 151 ist Bestandteil eines Klaviaturrahmens. Die Lagerung 105 der Taste ist durch einen in ein mit Filz ausgekleidetes Langloch der Taste hineinragenden Stift bereitgestellt.
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1a zeigt die Taste 101 in einer Ruhelage, verdeutlicht durch die Unterseite 115 des Tastenkörpers 111 in nicht betätigter Stellung. Die Taste 101 kann durch einen Benutzer durch Betätigen der vorderen Tastenspitze 103 betätigt werden. Im Bereich der vorderen Tastenspitze 103 gegenüberliegenden Endes der Taste 101 ist eine Anordnung zur Erfassung eines Abstandes unter Verwendung eines Magneten und eines Magnetsensors dargestellt. Ein Magnet 181 ist an einem einen Gewinde aufweisenden Magnethalter befestigt. Dieser Magnet ist fest zur Taste 101 und somit beweglich zum Instrument angeordnet. Fest am Instrument, beispielsweise am Klaviaturrahmen ist eine Sensorelement-Haltungskomponente 170 angeordnet, die einen Hall-Sensor aufweist. Um einen vorbestimmbaren Abstand zu erreichen, kann der Magnet 181 mit einer mechanischen Verstellmöglichkeit ausgestattet sein, beispielsweise der mit dem Gewinde versehene Magnethalter, wodurch der Arbeitsabstand zwischen Magnet und Sensor so eingestellt werden kann, dass der Sensor über den Tastenweg optimal ausgesteuert wird.
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In einer nicht betätigten Stellung beträgt der Abstand zwischen dem Magneten 181 und dem Magnetsensor 183 d_100, wobei für d_100 in der Regel ein Wert von 4 mm empfohlen wird.
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1b zeigt die Taste 101 aus 1a in einer betätigten Stellung. In der betätigten Stellung hat der Benutzer die Taste 101 durch Niederdrücken der vorderen Tastenspitze 103 an ihrem dem Benutzer zugewandten Ende auf einen im Querschnitt dargestellten vorderen Steg 123 des Klaviaturrahmens gedrückt. Die Unterseite 115' des Tastenkörpers in dieser maximal betätigten Stellung weist somit eine gekippte Lage auf, in der ein nun größerer Abstand zwischen dem Magneten 181 und dem Magnetfeldsensor 183 entstanden ist. Dieser Abstand d'_100 beträgt bei dieser Bauform nach den üblichen Empfehlungen etwa 9 mm bis 12 mm.
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2 veranschaulicht eine bekannte Anordnung einer Tastatur mit einem Magneten und Magnetfeld-Sensor, wobei hier eine „hängende” Montage eines Sensors über einer einarmigen Tastatur dargestellt ist. 2a zeigt einen Tastenkörper 211, der auf einer Kippauflage 251 mittels einer Lagerung 205 gelagert ist. Die Lagerung 205 der Taste ist durch ein in ein mit Filz ausgekleidetes Langloch der Taste hineinragenden Stift bereitgestellt. Die Taste 211 ist durch einen Benutzer an der vorderen Tastenspitze 203 betätigbar. Die Kippauflage 251 sowie ein vorderer Steg 223 des Klaviaturrahmens sind Bestandteil des gesamten Klaviaturrahmens, der hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist.
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In dieser Bauform ist zwischen der Kippauflage 251 und der vorderen Tastenspitze 203 ein mittels einer Justierschraube 282 gehaltener Magnet 281 in einem Abstand zu einem Magnetfeld-Sensor 283 haltenden Sensorelement-Halterungskomponente 270 angeordnet.
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2 veranschaulicht die Taste 211 in einer nicht betätigten Stellung, bei der der Abstand d_200 zwischen dem Magneten 281 und dem Magnetfeld-Sensor 283 gemäß dem allgemein empfohlenen Wert etwa 4 mm beträgt.
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2b veranschaulicht die zuvor beschriebene Taste 211 in einem niedergedrückten Zustand, worin ein Benutzer die Taste 211 an der vorderen Tastenspitze derart niedergedrückt hat, dass das dem Benutzer zugewandte vordere Ende der Taste auf dem vorderen Steg 223 des Klaviaturrahmens zum Ruhen kommt. Die Unterseite 215' des Tastenkörpers 211 in dieser maximal betätigten Stellung erscheint somit gekippt gegenüber der Unterseite 215 des Tastenkörpers der in 2a gezeigten nicht betätigten Stellung. Der Abstand zwischen dem Magneten und dem Magnetfeldsensor d'_200 beträgt nun etwa 9 mm bis etwa 12 mm.
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Ein weiteres Problem einer Anbringung von Hall-Sensoren an den Positionen des herkömmlicherweise für optimal erachteten Tastengangs entstand aus mechanischen Problemen. Soll der Aufwand einer zweiarmigen Tastenkonstruktion vermieden werden, muss unterhalb der Klaviatur ein freistehender Träger für die Sensoren angebracht werden. Dies ist üblicherweise ein Metallprofil oder Metallwinkel. Da die übrigen Teile der Klaviatur üblicherweise aus Holz gefertigt werden, führen unvermeidliche Verformungen der Klaviatur als Folge der natürlichen Alterung des Holzes zu einer Änderung des Abstands zwischen Magnet und Sensor. Infolge müssen diese Anordnungen periodisch nachjustiert werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Klaviatur für ein elektrisch zu spielbares Instrument anzugeben.
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Im Dokument
US 2008/0307944 A1 ist eine Tastaturvorrichtung für ein elektronisches Musikinstrument mit einem Magnetsensor offenbart.
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US 5 977 466 A offenbart ein Musikinstrument mit Tastatur, welches mit einem kleinen, einfachen, wirtschaftlichen Tasten-Berührungs-Generator versehen ist.
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Die Schrift
US 2008/0066608 A1 offenbart eine Tastaturvorrichtung für ein elektronisches Musikinstrument.
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Die Patentschrift
US 4 111 091 A offenbart einen berührungs-responsiven Sensor für ein elektronisches Musikinstrument.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung für ein elektrisch bespielbares Instrument gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Anordnung für ein elektrisch bespielbares Instrument bereitgestellt, umfassend: eine Kippauflage; wenigstens eine kippbar auf der Kippauflage aufliegende Taste; wenigstens eine der Taste zugeordnete Sensoranordnung, wobei eine Sensorelement-Haltungskomponente der Sensoranordnung unmittelbar an der Kippauflage angebracht ist.
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Bei dieser Anordnung kann es sich insbesondere um eine Klaviaturanordnung handeln.
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Ermöglicht ist somit eine Erfassung einer Tastenbewegung eines Musikinstruments, mithilfe eines magnetischen Sensors, der von einem an der beweglichen Taste befestigten Magneten beeinflusst wird. Dabei kann die Sensoreinheit unterhalb der Klaviatur montiert sein. Eine derartige Anordnung ist sowohl bei einer einarmigen Tastatur wie auch bei einer zweiarmigen Tastatur möglich. Die Sensoreinheit kann derart an der Klaviatur befestigt werden, dass die relative Anordnung der Sensoreinheit zur Klaviatur beziehungsweise zum Klaviaturrahmen, unempfindlich gegen eine mechanische Verformung der aus Holz gefertigten Tasten und Klaviaturrahmens ist.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist die Erkenntnis, dass der üblicherweise gewählte Anbringungspunkt der Sensoranordnung nicht optimal ist. Zwar strebt man bei der Konstruktion von Sensorsystemen üblicherweise eine möglichst große Amplitude des Sensorsignals an, eine genaue Analyse des Problems zeigt jedoch, dass weniger eine Gesamtamplitude des Signals über den Tastenweg von Bedeutung ist, als vielmehr die Empfindlichkeit, das heißt, die Signaländerung am kritischen Punkt der Tonauslösung.
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Im Orgelbau wird üblicherweise eine sensible Reaktion des Instruments nach einer Leerreise von ca. 2 mm am vorderen Ende der Taste angestrebt. Unter Leerreise kann insbesondere der Betätigungsweg der Taste bis zu dem Punkt, an dem ein Ton ausgelöst wird, verstanden werden.
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Wird der Magnethub am Tonauslösepunkt als Funktion der Entfernung des Sensors vom hinteren Drehpunkt oder Kipppunkt der Taste und daraus die relative Änderung der magnetischen Flussdichte am Ort des Sensors berechnet, so zeigt sich, dass die durch diese Tastenbetätigung bewirkte Änderung eines Signals ΔU ein Maximum für Positionen nahe am hinteren Drehpunkt der Taste aufweist.
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4 zeigt eine Simulation des Signals ΔU als Funktion des Abstands der Magnet-Sensor-Anordnung vom Drehpunkt oder Kipppunkt einer typischen Orgelklaviatur. 4 zeigt in ihrem Kurvenverlauf 401, dass in einem Bereich eher kleiner Abstände p von Magnet und Sensor vom Drehpunkt mit zunehmendem Abstand zunächst ein relativ stark zunehmendes Signal 403 im Auslösepunkt erzielt wird. Der Kurvenverlauf 401 weist bei einer Tastatur üblicher Bauart ein Maximum 405 des Signals ΔU bei einem Abstand p von Magnet und Sensor vom Kipppunkt der Klaviatur bei etwa 80 mm auf. Mit weiter zunehmendem Abstand des Magneten und des Sensors vom Kipppunkt der Klaviatur zeigt der Kurvenverlauf 401 des Signals ΔU wiederum einen abfallenden Verlauf 407. Die exakte Lage des Maximums kann von einer Länge des Tastenhebels oder einer Bauform des Magneten abhängen.
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Obwohl der Tastengang in einer Entfernung von 60 mm bis 80 mm vom hinteren Drehpunkt der Tasten nur ca. 2 mm beträgt, ist die Signaländerung am Auslösepunkt höher als bei einer Anordnung mit deutlich größerem Tastengang. Anders als üblicherweise intuitiv angenommen führt eine Verringerung des Tastengangs nicht zu einer Verschlechterung der Signalqualität.
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Überraschenderweise kann es durch den verringerten Hub des Magneten möglich sein, den Abstand zwischen Sensor und Magnet zu verringern und somit den Arbeitspunkt in einen steileren Bereich der Empfindlichkeitskurve, vergleiche hierzu die zuvor erörterte 3, einzustellen. Der Verlust an Signalhub durch den geringeren mechanischen Hub wird durch die stärkere differenzielle Änderung der magnetischen Flussdichte überkompensiert.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung, die bei geringerem Magnethub und verringertem Abstand zwischen Magnet und Sensor arbeitet, liegt darin, dass der Signalverlauf als Funktion des Tastenhubs am Tastenende annähernd linear ist, weil der exponentielle Verlauf der Kurve bei größeren Abständen zwischen Magnet und Sensor nicht zum Tragen kommt.
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Durch die Wahl eines passend dimensionierten Magneten kann der Sensor auch bei geringem Magnethub hoch ausgesteuert werden:
5 veranschaulicht einen Signalverlauf in Abhängigkeit vom Tastengang bei einer erfindungsgemäß ausgeführten Anordnung für ein elektrisch bespielbares Instrument. Wie deutlich erkennbar ist, ist der Verlauf der Signalspannung 501 in Abhängigkeit vom Tastenweg s nahezu linear.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensoranordnung eine an einer Unterseite der Taste angebrachte erste Sensorkomponente und eine zweite Sensorkomponente, welche an einer an der Kippauflage angebrachten Sensorelement-Haltungskomponente angebracht ist, umfassen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Sensorkomponente eine sensierbare Komponente und die zweite Sensorkomponente eine sensierende Komponente ist. Dem Fachmann ist klar, dass die sensierende Komponente zur sensierbaren Komponente korrespondiert.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die sensierbare Komponente ein Magnet und die sensierende Komponente ein Magnetfeldsensor, insbesondere ein Hall-Sensor, sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein Hub zwischen der ersten Sensor-Komponente und der zweiten Sensor-Komponente weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 4 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, vorzugsweise etwa 2,5 mm oder weniger als 2,5 mm beträgt. Mit Hub kann hier insbesondere eine Differenz zwischen einem Minimal-Abstand zwischen der ersten Sensor-Komponente und der zweiten Sensor-Komponente und einem Maximal-Abstand zwischen der ersten Sensor-Komponente und der zweiten Sensor-Komponente gemeint sein.
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Trotz dieses anscheinend geringen Hubs kann somit eine Betätigung der Taste über den gesamten Betätigungsweg hinweg in überraschender Weise gut und linear erfasst werden.
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Insbesondere kann der Hub zwischen der ersten Sensor-Komponente und der zweiten Sensor-Komponente derart eingerichtet sein, dass er sich im linearen Kennlinienbereich der sensierenden Komponente befindet.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Kippauflage aus Holz und die Sensorelement-Halterungskomponente aus einem gegen Umwelteinflüsse widerstandsfähigen Material gefertigt sein. Beispielsweise kann die Sensorelement-Halterungskomponente aus einem einem Metall-Profil oder einem Kunststoffprofil gefertigt sein. Selbst, wenn sich der Klaviaturrahmen durch Alterung oder einen Einfluss einer Witterung verzieht, bleibt der Abstand zwischen dem an der Taste angeordneten Magneten und dem an der Sensorelement-Haltungskomponente angebrachte Sensor auf diese Weise im Wesentlichen unverändert. Ein aufwendiges Nachjustieren entfällt somit, oder ist zumindest seltener im Vergleich zu bekannten Anordnungen erforderlich.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Falle einer einarmigen Klaviatur die Sensorelement-Halterungskomponente an einer zu den Tastaturspitzen hinweisenden Fläche der Kippauflage und im Falle einer zweiarmigen Klaviatur die Sensorelemente-Halterungskomponente entweder an einer zu den Tastaturspitzen hinweisenden Fläche oder einer spiegelverkehrt dazu von den Tastaturspitzen fortweisenden Fläche der Kippauflage befestigt sein.
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Auf diese Weise ist eine Flexibilität bei der Fertigung einer Anordnung für ein elektrisch bespielbares Instrument geschaffen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Anordnung von Tastatur und Sensor aus dem Stand der Technik;
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2 eine alternative Anordnung von Taste und Magnet sowie Magnet-Sensor gemäß einem weiteren Stand der Technik;
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3 einen Verlauf einer magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit des Abstands zwischen Sensor und Magnet;
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4 eine Signaländerung während der Leerreise in Abhängigkeit vom Anbringungsort des Sensors gemessen vom hinteren Drehpunkt der Taste;
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5 ein Signal eines nahe dem hinteren Drehpunkt angebrachten Sensors als Funktion des Tastenwegs am vorderen Tastenende;
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6 eine erfindungsgemäße Anordnung für ein elektrisch bespielbares Instrument in einem Ruhezustand; und
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7 die erfindungsgemäße Anordnung nach 6 in einem betätigten Zustand.
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Ähnliche oder gleiche Bezugszeichen bezeichnen ähnliche oder gleiche Komponenten.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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6 zeigt eine Taste 1 einer Anordnung für ein elektrisch bespielbares Instrument. Die Taste 1 weist eine vordere erste Tastenspitze 3 sowie eine vordere zweite Tastenspitze 4 auf. Die Taste ist an einem als eine Lagerung 5 ausgebildeten Bereich 5 kippbar gelagert. Die Lagerung 5 der Taste 1 ist durch einen in ein mit Filz ausgekleidetes Langloch der Taste hineinragenden Stift bereitgestellt. Ferner kann die Taste 1 einen Tastenaufsatz einer Obertaste 7 oder einen Tastenaufsatz einer Untertaste 9 aufweisen. Unabhängig davon, ob die Taste 1 als Obertaste 7 oder Untertaste 9 ausgeführt ist, weist sie einen Tastenkörper 11 sowie eine Oberseite 13 und eine Unterseite 15 auf. Für eine nicht betätigte Stellung ist die Unterseite des Tastenkörpers 15 hier waagerecht dargestellt; für eine betätigte Stellung ist die Unterseite des Tastenkörpers 15' in einer gekippten Stellung gezeigt.
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An dem dem Benutzer zuweisenden vorderen Ende der Taste ist ein an einem vorderen Steg 23 des Klaviaturrahmens (hier im Querschnitt gezeigt) Führungsstift 17 vorgesehen, der als elliptischer Stift ausgeführt sein kann, welcher in einen mit Filz ausgekleideten Schlitz der Taste fasst. Der vordere Steg des Klaviaturrahmens ist ferner mit einem Polster 19 zum Schutz der Taste 1 an ihrem Aufschlagpunkt 14 versehen.
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Aus ästhetischen Gründen ist der vordere Steg 23 des Klaviaturrahmens mit einer Abdeckung 21 versehen. Die Taste ist auf einer Kippauflage 51, die in der Beschreibung auch als Waagbalken 51 bezeichnet werden kann, auf einem Kipppunkt 57, gelagert. Die Kippauflage 51 weist eine nach vorne zum Benutzer hin schräge, einen Bewegungsraum der Taste 1 freigebende und/oder ermöglichende Fläche 55 der Kippauflage auf. Die Kippauflage weist eine nach vorne zum Bereich, der durch einen Benutzer betätigbar ist, hinweisende senkrechte Fläche 53 auf sowie eine von dem Benutzungsbereich fortweisende Fläche 61 auf.
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An der von dem Benutzungsbereich fortweisenden senkrechten Fläche 61 der Kippauflage ist ein Steg 29 vorgesehen, über den ein ortsfest gehaltenes Ende eines Federelements 25 ortsfest relativ zur Kippauflage 51 gehalten ist. Das Federelement 25 weist somit ein ortsfest gehaltenes erstes Ende 26 auf sowie ein zweites Ende 27, das über eine in die Taste 1 eingelassene Öse 32, die mit einem Gewindeabschnitt an ihrem Schaft versehen ist, an der Taste befestigt ist. Die in die Taste eingelassene Öse 32 ist durch eine am Gewindeabschnitt 33 festgeschraubte Kontermutter 35 in der Taste gehalten. Eine Sensor-Anordnung 69 kann im Bereich der Kippauflage 51 vorgesehen sein. Die Sensor-Anordnung kann eine Sensorelement-Halterungskomponente aufweisen, die unmittelbar an der Kippauflage 51 angebracht ist, sowie einen an der Taste 1 angebrachten Permanentmagneten 81.
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Die Sensorelemente-Halterungskomponente 70 kann als einfaches L-Profil ausgeführt sein, wobei eine Fläche 75 der Sensorelemente-Halterungskomponente 70 unmittelbar an der Kippauflage 51 befestigt ist. In der Darstellung der 6 ist die Sensor-Halterungskomponente nicht als L-Profil, sondern als U-Profil ausgebildet. Im gezeigten Beispiel ist das die zur Sensor-Anordnung hinweisende senkrechte Fläche 53 der Kippauflage 51. Der zweite Schenkel der Sensorelement-Halterungskomponente 70 kann im rechten Winkel zur Fläche 75 ausgebildet sein, also im Wesentlichen parallel zur Unterseite 15 der Taste 1. An dem Schenkel 73 des der Sensorelement-Halterungskomponente 70 kann ein Magnetfeld-Sensor 83, insbesondere ein Hall-Sensor 83, angeordnet sein. Der an der Fläche 73 der Sensorelement-Halterungskomponente 70 angeordnete Magnetfeldsensor 83 und der an der Taste 1 angeordnete Magnet 81 können derart angeordnet sein, dass sie einander direkt gegenüber angeordnet sind.
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Der Buchstabe A bezeichnet einen maximalen Hub der Tastenbewegung am Ort des Sensor-Elements. Das ist diejenige Wegdifferenz A, die sich ergibt, wenn die Taste 1 von einer Ruhestellung mit einer Unterseite 15 in eine maximal betätigte Stellung mit einer Unterseite 15' überführt wird.
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Ein Abstand D des Magneten-Sensorpaars 81, 83 von der Lagerung 5 ist so gewählt, dass das Signal ΔU beim Triggerpunkt maximal gebildet sein kann, wie in 4 dargestellt ist. Eine gesamte Tastenlänge kann T betragen. Ein Abstand der vorderen ersten Tastenspitze 3, die zu einer Untertaste gehört, vom Kipppunkt der Taste weist einen Abstand L1 auf. Ein Abstand der vorderen zweiten Tastenspitze 4, welche einer Obertaste zugeordnet ist, weist einen Abstand L2 vom Kipppunkt 57 der Taste auf. In einer Ausführungsform kann der Abstand D etwa 60 mm bis 80 mm betragen, während eine Tastenlänge T etwa 400 mm betragen kann. An der Tastenspitze 3 oder an der Tastenspitze 4 ist die Taste in einem vorgeschriebenen Maße von 10 mm bis 12 mm betätigbar.
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Die Rückstellfeder 25 hält die Taste in der Ruhelage, sodass die Taste nach einer Betätigung wieder in die Ruhelage zurückgestellt wird. Wird die Taste 1 an der vorderen Spitze 3 im Falle einer Untertaste, oder an der vorderen Spitze 4 im Falle einer Obertaste um 10 mm bis 12 mm nach unten gedrückt, so kommt sie, in der Betätigungslage, auf dem vorderen Polster 19 zu liegen. Nach dem Loslassen wird die Taste durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 25 wieder in die Ruhelage zurückgestellt.
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Dieser beispielhafte Aufbau einer einarmigen Klaviatur ist im Orgelbau bekannt. Für die erfindungsgemäße Ausrüstung mit der Sensorelement-Halterungskomponente ist es unerheblich, ob die Taste ein- oder zweiarmig ausgeführt wird, oder ob verschiedene übliche Anordnungen von Druck- oder Zugfedern am vorderen oder hinteren Tastenarm eingesetzt werden. Dem Fachmann ist bekannt, dass eine Rückstellkraft alternativ auch ohne eine Rückstellfeder, beispielsweise durch ein geeignet angebrachtes Rückstellgewicht, bereitgestellt werden kann.
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Im vorliegend beschriebenen Falle einer einarmigen Klaviatur ist gezeigt, dass die Sensorelement-Halterungskomponente 70 an einer zu den Tastaturspitzen hinweisenden Fläche 53 der Kippauflage 51 befestigt ist. Sofern konstruktiv möglich wird alternativ – spiegelverkehrt zur vorstehend beschriebenen Konstruktion – erwogen, die Sensorelement-Halterungskomponente 70 an der von den Tastaturspitzen fortweisenden Fläche 61 zu befestigen, wobei dann die Rückstell-Elemente 25, 26, 27, 29, 30, 32, 33, 35 anders angeordnet wären.
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Alternativ wird erwogen, im Falle einer hier nicht gezeigten zweiarmigen Klaviatur, die Sensorelemente-Halterungskomponente 70 entweder an einer zu den Tastaturspitzen hinweisenden Fläche 53 oder einer spiegelverkehrt dazu von den Tastaturspitzen fortweisenden Fläche 61 der Kippauflage 51 befestigt sein.
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Die Sensorelement-Halterungskomponente kann an der Kippauflage 51, bzw. am Waagbalken 51, der Klaviatur angebracht sein, insbesondere kann die Sensorelement-Halterungskomponente 70 unmittelbar an der Kippauflage 51 angebracht sein. Dies kann durch einen Winkel oder ein U-Profil erzielt werden, das an der vorder- oder in gespiegelter Weise, an einer von dem Bedienbereich der Taste fortweisenden Fläche 61 der Kippauflage 51 angebracht werden. Die Sensor-Halterungskomponente 70 kann als Träger für eine Platine dienen, auf deren Ober- und/oder Unterseite die Magnetfeld-Sensoren angebracht sind.
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Durch eine Verschiebung der Sensorelement-Halterungskomponente in einer vertikalen Richtung kann ein Abstand des Magnetfeld-Sensors 83 zur Taste 1, insbesondere zum Magneten 81, eingestellt werden.
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7 stellt die Taste 1 aus 6 in maximal betätigter Stellung dar. Nach Betätigung der Taste 1 an der vorderen Tastenspitze 3 kommt das vordere Ende der Taste, auf dem vorderen Polster zu liegen. Die Unterseite des Tastenkörpers in maximal betätigter Stellung, angedeutet durch das Bezugszeichen 15', ist im Vergleich zu der Darstellung der die nicht betätigte Stellung darstellenden 6, angedeutet durch das Bezugszeichen 15, leicht nach unten geneigt. Auf diese Weise hat sich der Abstand zwischen dem Magneten 81 und dem Magnetfeld-Sensor 83 der Sensoranordnung 69 verringert. Es ist angedeutet zu erkennen, dass die um den Kipppunkt 57 gekippte Taste 1 an ihrer Lagerungsstelle 5 eine geringfügig gekippte Position einnimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Taste
- 3
- vordere erste Tastenspitze
- 4
- vordere zweite Tastenspitze
- 5
- Lagerung der Taste, bereitgestellt durch einen in ein mit Filz ausgekleidetes Langloch der Taste hineinragenden Stift
- 7
- Tastenaufsatz einer Obertaste
- 9
- Tastenaufsatz einer Untertaste
- 11
- Tastenkörper
- 13
- Oberseite des Tastenkörpers
- 14
- Anschlagpunkt der Taste
- 15
- Unterseite des Tastenkörpers in nicht-betätigter Stellung
- 15'
- Unterseite des Tastenkörpers in maximal-betätigter Stellung
- 17
- Führungsstift (elliptischer Stift, der in einen mit Filz ausgekleideten Schlitz der Taste fasst)
- 19
- Polster
- 21
- Abdeckung (Teil des Klaviaturrahmens)
- 23
- vorderer Steg des Klaviaturrahmens (im Querschnitt)
- 25
- Federelement
- 26
- ortsfest gehaltenes erstes Ende des Federelements
- 27
- an der Taste über eine Öse befestigtes zweites Ende des Federelements
- 29
- Steg, über den das ortsfest gehaltene Ende des Federelements ortsfest relativ zur Kippauflage gehalten ist
- 32
- in die Taste eingelassene Öse mit einem Gewindeabschnitt an ihrem Schaft
- 33
- Gewindeabschnitt
- 35
- Kontermutter zum Halten der Schraube in der Taste
- 51
- Kippauflage (in der Beschreibung „in der Regel als Waagbalken bezeichnet”)
- 53
- zur Sensoranordnung hinweisende senkrechte Fläche der Kippauflage
- 55
- schräge, einen Bewegungsraum der Taste freigebende und/oder ermöglichende Fläche der Kippauflage
- 57
- Kipppunkt, worauf die Taste auf dem Filzscheibchen aufgelagert ist
- 61
- von der Sensoranordnung fortweisende senkrechte Fläche der Kippauflage, woran das ortsfeste Ende der Feder befestigt ist
- 69
- Sensoranordnung
- 70
- Sensorelement-Halterungskomponente
- 71, 73, 75, 77
- Flächen der Sensorelement-Halterungskomponente
- 81
- Magnet
- 83
- Magnetfeld-Sensor, insbesondere Hall-Sensor
- 101
- Taste
- 103
- vordere Tastenspitze
- 105
- Lagerung der Taste, bereitgestellt durch einen in ein mit Filz ausgekleidetes Langloch der Taste hineinragenden Stift
- 111
- Tastenkörper
- 115
- Unterseite des Tastenkörpers in nicht-betätigter Stellung
- 115'
- Unterseite des Tastenkörpers in maximal-betätigter Stellung
- 123
- vorderer Steg des Klaviaturrahmens (im Querschnitt)
- 151
- Kippauflage
- 170
- Sensorelement-Halterungskomponente
- 181
- Magnet
- 182
- Justierschraube
- 183
- Magnetfeld-Sensor, insbesondere Hall-Sensor
- 201
- Taste
- 203
- vordere Tastenspitze
- 205
- Lagerung der Taste, bereitgestellt durch einen in ein mit Filz ausgekleidetes Langloch der Taste hineinragenden Stift
- 211
- Tastenkörper
- 215
- Unterseite des Tastenkörpers in nicht-betätigter Stellung
- 215'
- Unterseite des Tastenkörpers in maximal-betätigter Stellung
- 223
- vorderer Steg des Klaviaturrahmens (im Querschnitt)
- 251
- Kippauflage
- 270
- Sensorelement-Halterungskomponente
- 281
- Magnet
- 282
- Justierschraube
- 283
- Magnetfeld-Sensor, insbesondere Hall-Sensor
- 301
- Verlauf der Flussdichte eines Stabmagneten in Abhängigkeit vom Abstand
- 305
- stark abfallender Bereich des Flussdichte-Verlaufs
- 307
- weniger stark abfallender Bereich des Flussdichte-Verlaufs
- 401
- Verlauf der Signalstärke in Abhängigkeit von der Sensor-Position
- 403
- ansteigender Bereich der Signalstärke
- 405
- Maximum der Signalstärke
- 407
- abfallender Bereich der Signalstärke
- 501
- Signal in Abhängigkeit vom Tastengang
- A
- maximaler Hub der Tastenbewegung am Ort des Sensorelements
- d_100
- Abstand des Magneten vom Magnetfeld-Sensor in einer Ruhelage der Taste
- d'_100
- Abstand des Magneten vom Magnetfeld-Sensor in einer betätigten Lage der Taste
- d_200
- Abstand des Magneten vom Magnetfeld-Sensor in einer Ruhelage der Taste
- d'_200
- Abstand des Magneten vom Magnetfeld-Sensor in einer betätigten Lage der Taste
- D
- Abstand des Magneten vom Kipppunkt der Taste
- L1
- Abstand der vorderen ersten Tastenspitze von der Kippachse
- L2
- Abstand der vorderen zweiten Tastenspitze von der Kippachse
