DE3534250A1 - Tastatur-schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tastatur-Schaltungsan­ ordnung für ein elektronisches Tastenmusikinstrument, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Es ist dabei erwünscht, an den Tastaturausgängen auch eine Information bezüglich der "Anschlagdynamik" zu erhalten, das heißt der Kraft bzw. der Geschwindig­ keit, mit der der Anschlag erfolgt.

Eine Schaltungsanordnung, die dies leistet, ist in der EP-Anmeldung 83 106 425.8, Veröffentlichungsnummer 116 678, beschrieben. Auf diese Druckschrift kann auch hinsichtlich der Weiterverarbeitung der Signale durch nachgeordnete Schaltkreise verwiesen werden.

Bie der bekannten Anordnung ist jeder Taste ein me­ chanisch deformierbares leitfähiges Bauteil zugeord­ net, das seinen Widerstand entsprechend der Anschlag­ stärke ändert; das Ausgangssignal ist auch repräsen­ tativ für Bewegungen, die der Spieler etwa auf eine bereits gedrückte Taste überträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanord­ nung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei geringem baulichem und shclatungsmäßigen Aufwand ein die Anschlagdynamik sehr gut repräsentierendes Signal liefert und unabhängig von durch Kontaktüber­ gänge herrührenden Unsicherheiten ist.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 definiert, während Anspruch 2 die bevor­ zugte Ausführungsform betrifft und die übrigen An­ sprüche die Erfindung fortbildende Einzelheiten zum Gegenstand haben.

Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Anord­ nung sehr preisgünstig herstellbar ist, kaum Justie­ raufwand erfordert und weitgehend unabhängig von Um­ gebungsparametern ist, wie etwa Verschmutzungen oder dergleichen, wie sie bei einem Musikinstrument nach vielen Jahren der Benutzung unvermeidlich sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, die in Blockform eine erfin­ dungsgemäße Schaltungsanordnung darstellt.

Ein Sinus- oder Dreiecksgenerator 10 speist die Pri­ märseite 12 eines Transformators 14 mit einer Wech­ selspannung, deren Frequenz in der Größenordnung von 200.500 KHz liegt. Die Sekundärwicklung 16 des Trans­ formators 14 ist mit Spulen 18₁, 18₂, ..., 18 _n ver­ bunden, die jeweils eine Mittelanzapfung aufweisen. Jede Mittelanzapfung ist mit einem zugeordneten Ein­ gang 20₁, 20₂, ..., 20 _n eines Analog-Multiplexers 22 verbunden.

Jede Taste (nicht dargestellt) weist einen Ferritkern auf, wobei der Ausdruck "aufweisen" so zu verstehen ist, daß bei Tastenanschlag der zugeordnete Ferrit­ kern 24₁, 24₂, ..., 24 _n aus einer Position, in der er im wesentlichen nur in die obere Halbspule einge­ taucht ist, in eine untere Position bewegt wird, in der er im wesentlichen nur in der unteren Halbspule wirksam ist. Die Wirkverbindung zwischen Taste und zugeordnetem Kern kann dabei sehr einfach sein, in­ dem etwa der Kern unmittelbar an der Taste befestigt ist, oder aber es kann irgendein Hebelgestänge zwi­ schengeschaltet sein, oder dergleichen. Wesentlich ist eine eindeutige Zuordnung von Tastenbewegung und Kernbewegung.

Die Mittelanzapfung 25 der Sekundärwicklung 16 defi­ niert das Massepotential. Bei nicht gedrückter Taste liegt die Spannung der Mittelanzapfung der zugeord­ neten Spule etwas unter dem der Masse, bei halb ge­ drückter Taste liegt die Spannung auf Massepotential und bei gedrückter Taste oberhalb des Massepoten­ tials. Damit erhält man also ein bipolares Signal. Um jedoch ein unipolares Signal zu erhalten, wird die Spannung am Fußpunkt 26 der Sekundärwicklung im nachfolgenden Verstärker teilweise zum Tastensignal addiert. Am Ausgang des Verstärkers erhält man da­ durch ein auswertbares unipolares Signal. - Das bi­ polare Signal wird vom Multiplexer 22 zu einem Ver­ stärker- und Gleichrichterschaltkreis 28 übertragen, in welchem eine Spitzengleichrichtung erfolgt, und das Ausgangssignal wird zu einer Abtast- und Halte­ schaltung 30 übertragen. Zu Beginn jedes Zeitschlit­ zes des Multiplex' wird die Abtast- und Halteschal­ tung auf Null rückgesetzt, wofür hier zwei µs vor­ gesehen sind. 10 µs werden für den Abtastvorgang benötigt, bis der "Halte"-Wert erreicht ist, und während weiterer 10 µs erfolgt die Übertragung zu einem Analog-Digital-Umsetzer 32. Demgemäß ist die Frequenz des Generators 10 so zu wählen, daß inner­ halb von 10 µs mindestens eine volle Schwingungspe­ riode vorliegt, so daß die Frequenz bei den genann­ ten zeitlichen Daten mindestens 100 KHz betragen muß.

Mit den angegebenen Daten und einer Tastatur von z.B. 60 Tasten erfolgt etwa alle 1,5 ms eine Abfrage jeder Taste, was hinreichend kurz ist, um die An­ schlagdynamik zu erfassen und auszuwerten.

Über einen Spitzengleichrichter 34 wird dem Analog- Digital-Umsetzer 32 die Ausgangsamplitude des Os­ zillators 10 als Referenz aufgeschaltet, um die Wirkung von Amplitudenschwankungen zu kompensieren.

Der Ausgang des Umsetzers 32 ist über Bus 36 mit einem Mikroprozessor 38 verbunden, der über Buse 40, 41, 42 die Zeitlagensteuerung liefert und über Bus 44 das digitale Ausgangssignal der eigentlichen Ton­ erzeugungsschaltung (nicht dargestellt) zuführt.

Anstelle der Spulen 18 könnte man auch Differen­ tialkondensatoren einsetzen, wobei als Kopplungsor­ gan dann ein beweglicher Kondensatorbelag verwendet würde. Die beschriebene Anordnung mit Spulen ist jedoch bevorzugt, weil sie niederohmig und daher weniger störanfällig ist.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, daß ein Einzelabgleich der Spulen nicht erforlich ist und daß sie relativ unempfindlich ge­ gen Verschmutzungen ausgebildet werden kann.

Bei der Ausführungsform mit induktiven Gebern ist es vorteilhaft, die Spulen benachbarter Tasten gegen­ sinnig zu wickeln, um Einstreuungen auf benachbarte Komponenten zu minimieren. Eine besonders preisgün­ stige Konstruktion ergibt sich, wenn der Oszillator 10 als LC-Oszillator ausgebildet wird und der Über­ trager 14 als seine Induktivität benutzt wird.

Für die Frequenz des Oszillators 10 wurde oben der Bereich von 200..500 KHz angegeben. Die ist nicht unbedingt zwingend. Bei Einwellengleichrichtung wäre normalerweise eine Periode des Oszillators für den Gleichrichter nötig, um die Spitzenamplitude zu er­ fassen. Bei Vollwellengleichrichtung wäre jedoch nur eine halbe Periode nötig, und wenn man - was be­ vorzugt ist - den Oszillator mit der Multiplexrate synchronisiert, sogar nur eine Viertelperiode.

Claims (9)

1. Tastatur-Schaltungsanordnung für ein elektroni­ sches Tastenmusikinstrument mit einer Multiplexschal­ tung zur seriellen Abfrage der Tastaturausgänge, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Taste ein Kopplungs­ organ aufweist, mittels dem bei Tastenbetätigung eine Wechselspannung auf einen zugeordneten Multiplex­ schaltungseingang koppelbar ist, und daß der Ausgang der Multiplexschaltung über einen Gleichrichter und eine Abtast- und Halteschaltung mit dem Eingang einer Anschlagerkennungsschaltung verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Taste eine mit einer Mittelanzapfung am Multiplexschaltungseingang liegende und an der Wech­ selspannung liegende Spule zugeordnet ist, und daß das Kopplungsorgan ein bei Tastenbetätigung in die Spule eintauchender ferromagnetischer Kern ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Spulen aller Tasten dieselbe Wechselspan­ nungsquelle zugeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Wechselspannungsquelle der Anschlagerkennungsschaltung gleichgerichtet als Referenzspannung zugeführt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechsel­ spannung um mindestens eine halbe Größenordnung über der Abtastrate der Multiplexschaltung liegt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagerkennungsschaltung für die Erkennung von Amplitudenänderungen in aufeinanderfolgenden Multiplexzyklen ausgebildet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen benachbarter Tasten gegensinnig ge­ wickelt sind.

8. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen LC-Oszillator zum Erzeugen der Wechselspannung, dessen Spule zugleich die Primärwicklung eines Trans­ formators ist, aus dem die Spulen gespeist werden.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung mit der Multiplexrate syn­ chronisiert ist.