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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft den technischen Bereich elektronischer Schlaginstrumente, insbesondere ein elektronisches Schlaginstrument sowie einen zugehörigen berührungslosen Sensor und ein zugehöriges Verfahren zur Signalerfassung.
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Technischer Hintergrund
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Bei elektronischen Schlaginstrumenten, beispielsweise einem elektronischen Schlagzeug, ist es erforderlich, ein durch Schlagen erzeugtes mechanisches Signal mittels eines Wandlers (Sensors) in ein elektrisches Signal umzuwandeln, welches dann in eine Schallquelle aufgenommen wird. Diese wandelt das Signal in einen erwünschten Ton um, der dann mittels einer Lautsprecherbox oder eines Kopfhörers in einen für menschliche Ohren hörbaren Schall konvertiert wird.
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Bei herkömmlichen elektronischen Schlaginstrumenten werden in der Regel folgende zwei Verfahren zur Signalumwandlung eingesetzt: Bei dem einen Verfahren wird ein auf piezoelektrischer Keramik basierter piezoelektrischer Sensor als Schwingungserfassungselement eingesetzt, welches in unmittelbare oder mittelbare Berührung mit der Schlagfläche eines Instruments kommt, um das Schwingungssignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln und dieses an eine nachgelagerte Schaltung zur Verarbeitung weiterzuleiten. Bei dem anderen Verfahren wird hingegen ein kapazitiver Sensor mit zwei miteinander korrespondierenden leitfähigen Elektroden eingesetzt, wobei eine leitfähige Elektrode an der Rückseite der Schwingfläche (Schlagfläche) angebracht und die andere leitfähige Elektrode an einem Isolationsblock befestigt ist, wobei jede der leitfähigen Elektroden mit einer bestrombaren Leitung verbunden ist. Zunächst werden die beiden leitfähigen Elektroden bestromt, um dazwischen eine bestimmte Menge an elektrischer Ladung zu speichern. Bei einer Schwingung der Schwingfläche aufgrund eines Schlagens ändert sich die Kapazität, so dass anhand der Änderung der Kapazität sich das durch die Schwingfläche erzeugte Schwingungssignal erfassen lässt.
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Dennoch liegen bei den beiden vorstehenden Sensoren folgende Nachteile vor: 1. Aufwendige Montage; 2. Geringe Störungsfestigkeit; 3. Eine erfolgreiche Messung erfordert eine unmittelbare oder mittelbare Berührung des Sensors mit der Schwingfläche des Instruments, die unvermeidlich das Schwingungsverhalten des Instruments und somit auch das Schlaggefühl und die Gleichmäßigkeit der Schwingungserfassung beeinträchtigt.
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Aus diesem Grund ist es notwendig, ein elektronisches Schlaginstrument sowie einen zugehörigen berührungslosen Sensor und ein zugehöriges Verfahren zur Signalerfassung vorzuschlagen, mit denen die oben beschriebenen Nachteile beseitigt werden können.
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Gemäß dem US-Patent
US 6,492,933 B1 verwendet ein Zweikanal-Mikrowellensensor Einzelseitenband-Doppler-Techniken in verschiedenen Anwendungen. Der aktive Reflektor kann auch verwendet werden, um mehrkanalige Daten an den Sensor zu übertragen. Der Sensor ist ein Homodyn-Puls-Doppler-Radar mit Doppler-Seitenband-Demodulation vom Phasing-Typ mit einem 4-Dekaden-Basisbandfrequenzbereich. Ranging wird erreicht durch Vergleichen der Phase der Doppler-Seitenbänder, wenn sie durch einen aktiven Reflektor phasenmoduliert sind. Der aktive Reflektor verwendet einen Schalter oder Modulator, der mit einer Antenne oder einem anderen Reflektor verbunden ist. In einem Modus ist der aktive Reflektor quadraturmoduliert, um SSB-Reflexionen bereitzustellen. Zu den Anwendungen für das System gehört insbesondere ein Stereo-Gitarren-Tonabnehmer.
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Aus der
US 2010/0319457 A1 geht eine Vorrichtung zum Messen einer Schwingungsfrequenz einer mechanisch schwingenden Saite oder eines mechanisch beweglichen Stabs hervor, mit einem Mikrowellensender zum Leiten von Mikrowellen in Richtung des schwingenden Objekts und einem Mikrowellenempfänger zum Empfangen der Mikrowellen, die durch die Frequenz der mechanischen Schwingung moduliert sind. Ein Element ist nahe einem Schwingungsmaximum des schwingenden Objekts angeordnet. Das Element ist auf einer Seite des vibrierenden Objekts angeordnet und der Mikrowellenempfänger ist auf dessen anderer Seite angeordnet.
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Aus der
US 2006/0275631 A1 gehen eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum elektronischen Steuern der akustischen Eigenschaften bestimmter Perkussionsmusikinstrumente, wie beispielsweise akustischer Trommeln und Becken, hervor. Verschiedene Ausführungsformen enthalten ein oder mehrere elektroaktive Materialien, die mit den einem Trommelfell oder Becken zugeordneten Vibrationselementen verbunden sind. Eine Verarbeitungseinheit kann vorgesehen sein, um die elektroaktiven Materialien in Abhängigkeit von Signalen, die von den elektroaktiven Materialien empfangen werden, und/oder separaten akustischen Sensoren elektronisch zu steuern. Die Verarbeitungseinheit kann auch die elektroaktiven Materialien in Abhängigkeit von Benutzereingangssignalen, vorprogrammierten Profilen und/oder vorprogrammierten Schwellenwerten steuern.
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Gemäß der
US 2003/0221545 A1 werden Schlaggeräusche und Dämpfungsgeräusche, die von ersten ursprünglichen Geräuschgeneratoren erzeugt werden, die Elementen eines herkömmlichen Schlagzeugsatzes entsprechen, von erweiterten Mikrofonen empfangen. Ein Tonmodulator wird verwendet, um Töne der elektronischen Klänge von den erweiterten Mikrofonen ohne irgendeine digitale Umwandlung zu modulieren. Ein Wiedergabegerät wird zum Wiedergeben der Ausgabetöne des Tonmodulators verwendet.
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Die
CN 102 831 884 A offenbart eine elektronische Trommel vom berührungslosen Auslösetyp. Die elektronische Trommel umfasst ein Trommelmantel, einen Trommelkopf, der auf dem Trommelmantel ausgebreitet ist, und einen kapazitätsartigen Sensor, der fest auf dem Trommelmantel angeordnet ist und von dem Trommelkopf beabstandet ist, wobei der Trommelkopf mindestens ein erstes Trommelfell umfasst, welches leitend ist. Die elektronische Trommel verwendet den leitenden Trommelkopf und den kapazitiven Sensor, um ein Antwortsignal zu erzeugen, wobei kein physischer Kontakt besteht; dabei verwendet die elektronische Trommel den gesamten Trommelkopf als eine polare Platte. Zusätzlich nimmt der Trommelkopf eine zweischichtige Form des leitenden ersten Trommelfells und eines zweiten Trommelfells an, und die Resonanzfrequenzen des ersten Trommelfells und des zweiten Trommelfells sind unterschiedlich.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen montagefreundlichen berührungslosen Sensor mit guter Störungsfestigkeit bereitzustellen, der zur Umwandlung eines durch eine zu erfassende Fläche erzeugten Schwingungssignals in ein elektrisches Signal dient und eine Signalerfassung mit guter Gleichmäßigkeit ermöglicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Schlaginstrument mit einem berührungslosen Sensor zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine Signalerfassung mit guter Gleichmäßigkeit ermöglicht wird.
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Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Signalerfassung für ein elektronisches Schlaginstrument anzubieten, mit welchem eine Signalerfassung mit guter Gleichmäßigkeit ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen berührungslosen Sensor, der eine Oszillationsschaltung zum Erzeugen eines Oszillationssignals, einen Sendeanschluss, welcher zum Senden des Oszillationssignals dient, um ein elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, wobei die zu erfassende Fläche in dem elektrischen Wechselfeld angeordnet ist, um eine Störung in dem elektrischen Wechselfeld zu bewirken, einen Empfangsanschluss, welcher zur Kopplung mit dem elektrischen Wechselfeld dient, um ein moduliertes Signal zu erhalten, eine Demodulationsschaltung zur Demodulation des vom Empfangsanschluss stammenden modulierten Signals und eine Schnittstellenschaltung zum Ausgeben eines von der Demodulationsschaltung demodulierten Signals umfasst.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oszillationsschaltung, die Demodulationsschaltung und die Schnittstellenschaltung auf einer Leiterplatte angeordnet sind, über die zwei Polplatten hinausragen, wobei die beiden Polplatten jeweils den Sendeanschluss und den Empfangsanschluss ausbilden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die beiden Polplatten parallel zueinander verlaufen und zueinander einen Mittenabstand von 1 mm bis 100 mm aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch ein elektronisches Schlaginstrument gelöst, welches eine geerdete leitfähige Schlagfläche und einen berührungslosen Sensor umfasst, wobei sich der berührungslose Sensor unterhalb der leitfähigen Schlagfläche befindet, um ein durch die leitfähige Schlagfläche erzeugtes Schwingungssignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und Folgendes umfasst: eine Oszillationsschaltung zum Erzeugen eines Oszillationssignals, einen Sendeanschluss, welcher zum Senden des Oszillationssignals dient, um ein elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, wobei die leitfähige Schlagfläche in dem elektrischen Wechselfeld angeordnet ist, um eine Störung in dem elektrischen Wechselfeld zu bewirken, einen Empfangsanschluss, welcher zur Kopplung mit dem elektrischen Wechselfeld dient, um ein moduliertes Signal zu erhalten, eine Demodulationsschaltung zur Demodulation des vom Empfangsanschluss stammenden modulierten Signals und eine Schnittstellenschaltung zum Ausgeben eines von der Demodulationsschaltung demodulierten Signals.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die leitfähige Schlagfläche auf einem Gehäuse abstützt, bei dem es sich um ein leitfähiges Gehäuse oder ein Gehäuse mit einer leitfähigen Schirmungsschicht, wobei der berührungslose Sensor innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oszillationsschaltung, die Demodulationsschaltung und die Schnittstellenschaltung auf einer Leiterplatte angeordnet sind, über die zwei Polplatten hinausragen, wobei die beiden Polplatten jeweils den Sendeanschluss und den Empfangsanschluss ausbilden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die beiden Polplatten parallel zueinander verlaufen und zueinander einen Mittenabstand von 1 mm bis 100 mm aufweisen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Amplitude des modulierten Signals in direktem Verhältnis zu dem Abstand zwischen der leitfähigen Schlagfläche und dem berührungslosen Sensor steht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe noch weiter durch ein Verfahren zur Signalerfassung für ein elektronisches Schlaginstrument mit einer geerdeten leitfähigen Schlagfläche gelöst, wobei das Verfahren zur Signalerfassung folgende Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines Oszillationssignals, (b) Senden des Oszillationssignals mittels eines Sendeanschlusses, um ein elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, in dem sich die leitfähige Schlagfläche befindet, (c) Bewirken einer Störung in dem elektrischen Wechselfeld durch die leitfähige Schlagfläche, (d) Koppeln mit dem elektrischen Wechselfeld mittels eines Empfangsanschlusses, um ein moduliertes Signal zu erhalten, und (e) Demodulieren des modulierten Signals mittels einer Demodulationsschaltung.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem Schritt (a) als Oszillationssignal ein Sinussignal, ein Dreiecksignal oder ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von größer als 2 kHz bereitgestellt wird.
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Gegenüber dem Stand der Technik ermöglicht das elektronische Schlaginstrument gemäß der vorliegenden Erfindung eine Erfassung des Schlagsignals eines Instruments über einen berührungslosen Sensor, dessen Oszillationsschaltung ein Oszillationssignal mit fester Frequenz erzeugt und dieses über einen Sendeanschluss sendet, um ein elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, dessen Verteilung durch die schwingende Schlagfläche beeinflusst wird. Andererseits erhält der Empfangsanschluss durch Kopplung mit dem elektrischen Wechselfeld ein moduliertes Signal, aus dessen Verstärkung, Demodulation und weiteren Verarbeitungen sich ein der durch die Schlagfläche erzeugten Schwingung entsprechendes elektrisches Signal ergeben kann. Eine derartige Trägermodulation ist in der Lage, Nutzsignale von den Hintergrundgeräuschen in einem Frequenzspektrum zu unterscheiden, was zu einem wesentlich erhöhten Signal-Rausch-Verhältnis und einer guten Störungsfestigkeit beiträgt. Da ein derartiger berührungsloser Sensor nicht mit der Schlagfläche eines Instruments in Berührung treten muss, lässt sich das eigene Schwingungsverhalten des Instruments keineswegs beeinträchtigen, was zur erheblichen Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Schwingungserfassung führt. Darüber hinaus wird ein Sensor mit wesentlich vereinfachter Schaltungsstruktur, verringertem Volumen und reduzierter Kosten verwirklicht, indem bei der vorliegenden Erfindung die Trägermodulation durch eine außerhalb des Sensors befindliche Schlagfläche erfolgt. Ein auf dem vorstehenden Modulations- und Demodulationsvorgang basiertes Verfahren zur Signalerfassung kann eine Signalerfassung eines elektronischen Schlaginstruments mit hoher Genauigkeit, Störungsfestigkeit und niedrigen Kosten ermöglichen.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, welche zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele der Erfindung dienen, näher beschrieben.
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Figurenliste
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Es zeigen
- 1 in schematischer Darstellung den Aufbau eines elektronischen Schlaginstruments gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 in schematischer Darstellung den Aufbau eines berührungslosen Sensors in dem elektronischen Schlaginstrument gemäß 1,
- 3 den Schaltplan des elektronischen Schlaginstruments gemäß 1,
- 4 den konkreten Schaltplan der Modulationsschaltung gemäß 3,
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Signalerfassung für ein elektronisches Schlaginstrument gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 6a ein Oszillogramm, welches sich im Rahmen einer Erfassung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Signalerfassung für ein elektronisches Schlaginstrument aus einer Trägermodulation der leitfähigen Schlagfläche ergibt, und
- 6b ein Oszillogramm, welches sich aus einer Demodulation des Signals gemäß 6a ergibt.
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Konkrete Ausführungsformen
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Nachfolgend werden die technischen Ausgestaltungen anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen klar und vollständig beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen in den Zeichnungen für ähnliche Bauteile stehen. Es versteht sich, dass die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele lediglich einen Teil der sämtlichen Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen. Alle weiteren Ausführungsbeispiele, die den Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet aus den dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung ohne erfinderische Tätigkeiten ableitbar sind, fallen ebenfalls in den Schutzumfang der Erfindung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Schlaginstruments. Nachfolgend wird auf das in 1 dargestellte elektronische Schlagzeug 10 näher eingegangen. Es wird auf 1 hingewiesen, wobei das elektronische Schlagzeug 10 ein Gehäuse 110, eine Schlagfläche 120 und einen berührungslosen Sensor 130 umfasst. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Schlagfläche 120 über ein Verbindungsteil 140 an dem Gehäuse 110 befestigt und abgestützt und auf der Schlagfläche 120 ist ein leitfähiges netzförmiges Material verlegt, um eine leitfähige Schlagfläche 120 auszubilden, die geerdet ist und über bestimmte dielektrische Eigenschaften verfügt, wobei ihr Vorhandensein die elektrische Feldverteilung im Raum beeinflusst. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 110 aus einem leitfähigen Material oder einem Verbundmaterial mit einer leitfähigen Schirmungsschicht, um einen Schirmungsraum 150 auszubilden. Innerhalb des Schirmungsraums 150 ist der berührungslose Sensor 130 angeordnet, um ein durch die leitfähige Schlagfläche 120 erzeugtes Schwingungssignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Da das Innere des ganzen Raums geschirmt ist, kann der Sensor 130 mit einem erheblich erhöhten Signal-Rausch-Verhältnis für Signalerfassung und einer verringerten Störung der Umgebung durch das Instrument arbeiten.
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Es wird auf 2 und 3 hingewiesen, wobei der berührungslose Sensor 130 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Leiterplatte 130a umfasst, auf der eine Oszillationsschaltung 131, ein Sendeanschluss 132, ein Empfangsanschluss 133, eine Demodulationsschaltung 134 und eine Schnittstellenschaltung 135 angeordnet sind.
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In einigen Ausführungsbeispielen stellt die Oszillationsschaltung 131 eine LC-Oszillationsschaltung dar, die zum Erzeugen eines Oszillationssignals dient. Die Oszillationsschaltung 131 ist mit dem Sendeanschluss 132 verbunden, um ein Oszillationssignal auf den Sendeanschluss 132 aufzubringen.
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In einigen Ausführungsbeispielen ragen über die Leiterplatte 130a zwei im Wesentlichen als rechteckförmige Platte ausgebildete Polplatten hinaus, die jeweils mit einer Metallschicht versehen sind, um jeweils den Sendeanschluss 132 und den Empfangsanschluss 133 auszubilden. Die beiden Polplatten verlaufen parallel zueinander und sind um einen bestimmten Abstand zueinander beabstandet. Konkret ist es vorgesehen, dass der Mittenabstand D1 der beiden Polplatten zwischen 1 mm und 100 mm liegt. In dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Mittenabstand 30 mm, um eine gute Kopplungsfestigkeit zwischen dem Sendeanschluss 132 und dem Empfangsanschluss 133 sicherzustellen. Wie sich aus 1 und 2 ergibt, dient der Sendeanschluss 132 zum Senden eines Oszillationssignals, um ein elektrisches Wechselfeld E unterhalb der leitfähigen Schlagfläche 120 zu erzeugen. Beim Schwingen der leitfähigen Schlagfläche 120 unter Einwirkung einer äußeren Kraft wird ein Schwingungssignal (nämlich die Amplitude der Schlagfläche) erzeugt, welches eine Störung in dem elektrischen Wechselfeld E bewirkt. Durch Kopplung mit dem gestörten elektrischen Wechselfeld E erzeugt der Empfangsanschluss 133 ein amplitudenmoduliertes Signal, wobei die Amplitude des modulierten Signals in unmittelbarem Verhältnis zu dem Abstand D2 zwischen der Schlagfläche 120 und dem Sensor 130 steht. Beim Verschieben der Schlagfläche 120 nach unten nehmen der Wert D2 und somit auch die Signalamplitude ab, während beim Verschieben der Schlagfläche 120 nach oben der Wert D2 und somit auch die Signalamplitude zunehmen.
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Die Demodulationsschaltung 134 dient zur Demodulation des vom Empfangsanschluss 133 stammenden modulierten Signals. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Demodulationsschaltung 134 eine vorgelagerte rauscharme Verstärkungsschaltung 134a, ein schmalbandiges Filter 134b, eine Detektorschaltung 134c und eine Niederfrequenz-Verstärkungsschaltung 134d. Dabei dient die vorgelagerte rauscharme Verstärkungsschaltung 134a zur Verstärkung des vom Empfangsanschluss 133 stammenden modulierten Signals unter Einleitung möglichst geringer Geräusche, das schmalbandige Filter 134b zur Dämpfung der Geräusche außerhalb des Trägerfrequenzbereichs, um das Signal-Rausch-Verhältnis des Signals zu erhöhen, die Detektorschaltung 134c zum Extrahieren eines Hüllkurvensignals aus dem modulierten Signal mittels beispielsweise einer Diode oder Triode und die Niederfrequenz-Verstärkungsschaltung 134d zur Verstärkung des (dem durch die leitfähige Schlagfläche 120 erzeugten Schwingungssignal entsprechenden) Hüllkurvensignals.
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Die Schnittstellenschaltung 135 umfasst eine Stromversorgungsschnittstelle, eine Erdungsschnittstelle und eine Ausgangsschnittstelle, welche jeweils zur Verbindung mit einer Stromversorgungsquelle, zur Erdung bzw. zur Ausgabe eines von der Demodulationsschaltung 134 demodulierten Signals dienen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Schnittstellenschaltung 135 in Form einer USB-Schnittstelle mit einer externen Schaltung verbunden sein.
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Zudem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Signalerfassung für ein elektronisches Schlagzeug bereit, dessen konkrete Verwirklichungsmöglichkeit nachfolgend unter Bezugnahme auf das oben beschriebene elektronische Schlagzeug erläutert wird. Es wird auf 5 hingewiesen, wobei das Erfassungsverfahren bei einigen Ausführungsbeispielen folgende Schritte umfasst:
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Zunächst wird ein Oszillationssignal bereitgestellt (Schritt S1), wobei das Oszillationssignal durch die Oszillationsschaltung 131 an dem Sensor 130 bereitgestellt wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann als Oszillationssignal u.a. ein Sinussignal, Dreiecksignal, Rechtecksignal mit einer Frequenz von mehr als 2 KHz eingesetzt werden, wobei bei einigen Ausführungsbeispielen zur Kosteneinsparung und Erhöhung von Störungsfestigkeit die Verwendung eines Sinussignals mit einer Frequenz von 1,78 MHz bevorzugt wird. Die Verwendung eines Oszillationssignals mit einer derartig hohen Frequenz erleichtert die Unterscheidung der Nutzsignale von den Hintergrundgeräuschen in einem Frequenzspektrum, was zu einem erheblich erhöhten Signal-Rausch-Verhältnis beiträgt.
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Das Oszillationssignal wird mittels eines Sendeanschlusses 132 gesendet, um ein elektrisches Wechselfeld E zu erzeugen (Schritt S2), wobei der Sendeanschluss 132 durch eine Sende-Polplatte des Sensors 130 verwirklicht wird, über die das Oszillationssignal gesendet wird, um ein elektrisches Wechselfeld E zu erzeugen.
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Die leitfähige Schlagfläche 120 bewirkt eine Störung in dem elektrischen Wechselfeld E (Schritt S3). Die leitfähige Schlagfläche 120 hat bestimmte dielektrische Eigenschaften, deren Vorhandensein einen Einfluss auf die elektrische Feldverteilung im Raum ausübt. Beim Schwingen der Schlagfläche 120 ändert sich ihr Abstand zu dem Sensor 130, so dass eine Störung in dem elektrischen Wechselfeld E bewirkt wird, die schließlich eine Amplitudenmodulation des Trägersignals (Oszillationssignals) ermöglicht. In 6a stellt die Kurve C1 das durch die Schlagfläche erzeugte Schwingungssignal und C2 das modulierte Trägersignal dar.
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Das elektrische Wechselfeld E wird mittels eines Empfangsanschlusses 133 gekoppelt, um ein moduliertes Signal zu erhalten (Schritt S4). Der Empfangsanschluss 133 wird durch eine Empfangs-Polplatte des Sensors 130 verwirklicht. Aufgrund der Störung in dem elektrischen Wechselfeld E durch die leitfähige Schlagfläche 120 kann der Empfangsanschluss 133 durch Kopplung mit dem elektrischen Wechselfeld E ein moduliertes Signal erhalten, dessen Amplitude in unmittelbarem Verhältnis zu dem Abstand zwischen der Schlagfläche 120 und dem Sensor 130 steht. Das heißt, die Signalamplitude nimmt beim Verschieben der Schlagfläche 120 nach unten ab und beim Verschieben der Schlagfläche 120 zu.
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Das modulierte Signal wird mittels einer Demodulationsschaltung 134 demoduliert (Schritt S5). Der Empfangsanschluss 133 übermittelt das empfangene modulierte Signal an die Demodulationsschaltung 134 zur Signalverarbeitung. In der Demodulationsschaltung 134 erfolgen aufeinander folgend nachfolgende Verarbeitungsvorgänge für das modulierte Signal: Verstärkung des Signals unter weitestgehender Vermeidung einer Einleitung von Geräuschen, Dämpfung der Geräusche außerhalb des Trägerfrequenzbereichs zur Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Signals, Extrahieren der Hüllkurve aus dem modulierten Signal und schließlich Verstärkung des Hüllkurvensignals. Durch eine solche Verarbeitung über die Demodulationsschaltung 134 wird das durch die leitfähige Schlagfläche 120 erzeugte Schwingungssignal in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt, wie durch die Kurve C3 in 6a dargestellt.
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Wie bisher dargelegt, ermöglicht das elektronische Schlaginstrument gemäß der vorliegenden Erfindung eine Erfassung des Schwingungssignals eines Instruments über einen berührungslosen Sensor, dessen Oszillationsschaltung ein Oszillationssignal mit fester Frequenz erzeugt und dieses über einen Sendeanschluss sendet, um ein elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, dessen Verteilung durch die schwingende Schlagfläche beeinflusst wird. Andererseits erhält der Empfangsanschluss durch Kopplung mit dem elektrischen Wechselfeld ein moduliertes Signal, aus dessen Verstärkung, Demodulation und weiteren Verarbeitungen sich ein der durch die Schlagfläche erzeugten Schwingung entsprechendes elektrisches Signal ergeben kann. Eine derartige Trägermodulation ist in der Lage, Nutzsignale von den Hintergrundgeräuschen in einem Frequenzspektrum zu unterscheiden, was zu einem wesentlich erhöhten Signal-Rausch-Verhältnis und einer guten Störungsfestigkeit beiträgt. Da ein derartiger berührungsloser Sensor nicht mit der Schlagfläche eines Instruments in Berührung treten muss, lässt sich das eigene Schwingungsverhalten des Instruments keineswegs beeinträchtigen, was zur erheblichen Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Schwingungserfassung führt. Darüber hinaus wird ein Sensor mit vereinfachter Schaltungsstruktur, verringertem Volumen und reduzierter Kosten verwirklicht, indem bei dem erfindungsgemäßen berührungslosen Sensor eine Anordnung von Oszillationsschaltung, Sendeanschluss, Empfangsanschluss und Demodulationsschaltung auf einer Leiterplatte vorgesehen ist, während die Trägermodulation durch eine außerhalb des Sensors befindliche Schlagfläche erfolgt. Ein auf dem vorstehenden Modulations- und Demodulationsvorgang basiertes Verfahren zur Signalerfassung kann eine Signalerfassung eines elektronischen Schlaginstruments mit hoher Genauigkeit, Störungsfestigkeit und niedrigen Kosten ermöglichen.
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Bisher wurde die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, wobei die Erfindung keineswegs durch die oben dargelegten Ausführungsbeispiele eingeschränkt wird und vielmehr verschiedene Abänderungen und gleichwertige Kombinationen, welche im Rahmen des Grundsatzes der Erfindung vorgenommen werden, umfassen soll.
