DE69932124T2

DE69932124T2 - Tasteninstrument, Positionserfassungsvorrichtung und Lichtabgabesteuerung beide eingebaut

Info

Publication number: DE69932124T2
Application number: DE69932124T
Authority: DE
Inventors: c/o Yamaha Corporation Ura Hamamatsu-shi Tomoyuki; c/o Yamaha Corporation Sasaki Hamamatsu-shi Tsutomu
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: CN1251457A; TW454165B; DE69932124D1; CN1143261C; US6229081B1; EP0987677B1; EP0987677A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Musikinstrument und insbesondere auf ein Tastenmusikinstrument der Bauart, die Tastensensoren hat, um die gegenwärtigen Positionen von Tasten zu erkennen, weiter eine Positionsabfühlvorrichtung und eine Lichtemissionssteuervorrichtung, die beide darin vorgesehen sind.
Beschreibung der verwandten Technik
Ein automatisch spielendes Piano ist ein Beispiel eines Tastenmusikinstrumentes. Das automatisch spielende Piano zeichnet eine Darbietung auf einer Tastatur auf und speichert die Darbietung in einem geeigneten Speicher in Form von Stücken von Musikdateninformationen. Wenn ein Anwender anfordert, dass das automatisch spielende Piano die Darbietung wiedergibt, werden die Stücke von Musikdateninformationen aus dem Speicher ausgelesen und selektiv werden Tastenbetätigungsvorrichtungen erregt, um die schwarzen/weißen Tasten ohne Fingerbewegung zu bewegen. Somit hat das automatisch spielende Piano zwei Betriebszustände, d. h. den Aufzeichnungsbetriebszustand und den Wiedergabebetriebszustand.
Tastensensoren sind unter den schwarzen/weißen Tasten vorgesehen und wandeln die gegenwärtigen Tastenpositionen in Positionssignale um. Die Positionssignale werden an eine Steuervorrichtung geliefert, und die Steuervorrichtung zieht die Stücke von Musikdateninformationen, die für die Wiedergabe erforderlich sind, aus den Positionssignalen und deren Veränderung. Somit sind die Tastensensoren wichtige Komponenten des automatisch spielenden Pianos.
Ein optischer Tastensensor ist üblich bei dem automatisch spielenden Piano. Eine Licht emittierende Diode ist mit einer Licht detektierenden Diode bzw. Fotodetektionsdiode gepaart, und erzeugt einen Lichtstrahl über eine Laufbahn einer Shutter- bzw. Verschlussplatte, die an der schwarzen/weißen Taste angebracht ist. Wenn die optischen Tastensensoren einzeln für die schwarzen/weißen Tasten eingebaut werden, lässt dieser Einbau den Preis für das automatisch spielende Piano ansteigen.
Eine Optiksensormatrix wurde in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-270332 vorgeschlagen, die als die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 9-54584 eingereicht wurde. Zwölf Licht emittierende Dioden und acht Fotodioden bilden in Kombination die Optiksensormatrix für die Tastaturen, die gewöhnlicher Weise aus achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten bestehen.
1 veranschaulicht die Optiksensormatrix. Obwohl die Optiksensormatrix für achtundachtzig schwarze/weiße Tasten verwendet wird, ist in 1 nur eine weiße Taste 10 gezeigt. Eine Verschlussplatte bzw. Shutter-Platte KS ist an der Unterseite der weißen Taste 10 angebracht und ist in 1 zum Zwecke der Unterscheidung schraffiert. Die Optiksensormatrix des Standes der Technik weist einen Licht emittierenden Sensorkopf 221 auf, weiter einen Licht aufnehmenden Sensorkopf 222, eine Licht emittierende Diodenanordnung 224, eine Fotodiodenanordnung 225 und Bündel von optischen Fasern 226 und 227. Der Licht emittierende Sensorkopf 221 und der Licht aufnehmende Sensorkopf 222 sind an einem Rahmen SB miteinander mit anderen (nicht gezeigten) Licht emittierenden Sensorköpfen und anderen (nicht gezeigten) Licht detektierenden Sensorköpfen 222 befestigt, und sie sind voneinander beabstandet. Zwölf Licht emittierende Dioden bilden die Anordnung 224, und acht Licht detektierende Dioden bilden die andere Anordnung 225. Eine der Licht emittierenden Dioden ist durch eine optische Faser des Bündels 226 mit dem Licht emittierenden Sensorkopf 221 verbunden, und der Licht aufnehmende Sensorkopf 222 ist durch eine optische Faser des Bündels 227 mit einer der Fotodetektionsdioden bzw. Licht detektierenden Dioden verbunden. Jede Licht emittierende Diode 224 ist mit acht optischen Fasern des Bündels 226 verbunden, und zwölf optische Fasern des Bündels 227 sind mit jeder Fotodetektionsdiode 225 verbunden. Aus diesem Grund strahlen acht Licht emittierende Sensorköpfe 221 gleichzeitig die acht opti schen Strahlen aus, und die acht Fotodioden 225 nehmen gleichzeitig das Licht auf, welches von den assoziierten Licht aufnehmenden Sensorköpfen 222 durch die optischen Fasern 227 übertragen wurde. Obwohl die Kombinationen der Licht emittierenden Dioden 224 und der Fotodetektionsdioden 225 sechsundneunzig sind, werden nur achtundachtzig Kombinationen für die achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten verwendet.
Wenn die Licht emittierende Diode 224 erregt wird, erzeugt die Licht emittierende Diode Licht. Das Licht wird durch die optische Faser 226 zum Licht emittierenden Sensorkopf 221 geleitet, und der Licht emittierende Sensorkopf 221 strahlt einen Lichtstrahl auf den Licht aufnehmenden Sensorkopf 222 über die Laufbahn der Verschlussplatte KS. Der Lichtstrahl hat 5 mm Durchmesser. Der Licht aufnehmende Sensorkopf 222 nimmt den Lichtstrahl auf, und das aufgenommene Licht wird durch die optische Faser 227 zur assoziierten Fotodiode 225 geleitet. Die Fotodiode 225 wandelt das Licht in ein elektrisches Signal Sa um und liefert das elektrische Signal Sa zu einer (nicht gezeigten) Steuervorrichtung.
Das elektrische Signal Sa stellt die Menge des empfangenen Lichtes dar. Es wird angenommen, dass ein Spieler die weiße Taste 10 herunterdrückt. Die weiße Taste sinkt zu der Endposition ab, und die Verschlussplatte KS schneidet allmählich den Lichtstrahl. Als eine Folge wird die Menge des aufgenommenen Lichtes verringert, und entsprechend reduziert die Fotodetektionsdiode 225 die Größe oder die Spannung des elektrischen Signals Sa.
Die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken der Optiksensormatrix des Standes der Technik werden durch die Kurven C1 in 2 dargestellt. Die Ruheposition der weißen Taste 10 und die Endposition der weißen Taste 10 werden jeweils in 2 als "K_R" und "K_E" abgekürzt. Die Verschlussplatte KS schneidet teilweise den optischen Strahl an der Ruheposition K_R, und die Verschlussplatte KS wird aus dem optischen Strahl an der Position "K_O" herausgeführt. Der Potenzialpegel des elektrischen Signals Sa fällt allmählich von der Ruheposition K_R zur Endposition K_E. Wenn die weiße Taste 10 die Endposition K_E erreicht, gestattet die Verschlussplatte KS, dass ein Teil des Lichtstrahls den Licht aufnehmenden Sensorkopf 222 erreicht, und das elektrische Signal Sa hat immer noch einen Potenzialpegel. Wenn die Verschlussplatte KS die Position K_D erreicht, schneidet die Verschlussplatte KS perfekt den Lichtstrahl, und die Fotodetektionsdiode 225 verringert den Potenzialpegel des elektrischen Signals Sa auf Null. Die weiße Taste 10 wird zwischen der Ruheposition K_R und der Endposition K_E bewegt, und die Fotodetektionsdiode 225 variiert das elektrische Signal entlang den Kurvendarstellungen zwischen der Ruheposition K_R und der Endposition K_E. Die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 werden für eine typische Taste während der Herstellung des automatisch spielenden Pianos bestimmt, und Stücke von Steuerdateninformationen, die die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 darstellen, werden in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert. Die (nicht gezeigte) Steuervorrichtung bestimmt die gegenwärtige Tastenposition auf der Grundlage der Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 während der Aufzeichnung, und Digitalcodes, die die Stücke von Musikdateninformationen darstellen, werden aus der gegenwärtigen Tastenposition und der Veränderung der gegenwärtigen Tastenposition erzeugt. Jedoch ist die Darbietung, die bei der Wiedergabe wiedergegeben wird, nicht in Übereinstimmung mit der ursprünglichen Darbietung. Dies ist das Problem, das dem automatisch spielenden Piano des Standes der Technik innewohnt.
EP-A-0 560 520 offenbart einen optischen Positionsencoder, der eine codierte Vorrichtung zur Befestigung an einem Element aufweist, dessen Position zu überwachen ist. Die codierte Vorrichtung weist eine Vielzahl von parallelen Bahnen auf, die jeweils aus einer Vielzahl von gefärbten Quadraten bestehen. Ein Optiksensorkopf erstreckt sich quer zu den Bahnen und liefert eine Ausgangsgröße, die die Farbe darstellt, die auf jeder jeweiligen Bahn abgefühlt wird. Die Ausgangsgrößen werden mit einem Decoder verbunden, der eine Nachschautabelle aufweist, so dass die Position des Elementes gemäß der Kombination der abgefühlten Farben bestimmt werden kann.
US-A-5 239 297 offenbart eine positionscodierte Schraube und ein System zum Kalibrieren einer positionscodierten Schraube. In einem Ausführungsbeispiel weist die Schraube einen Gewindeteil und einen Satz von Positionscodierungsmarkierungen auf, die entlang eines spiralförmigen Pfades angeordnet sind, und zwar um den Gewindeteil der Schraube herum. Um die Schraube zu kalibrieren detektiert ein Satz von Sensoren jede Markierung, wenn die Schraube inkrementell über die Sensoren vorgeschoben wird, und die absolute Position der Schraube wird unabhängig unter Verwendung einer zusätzlichen Vorrichtung gemessen, wie beispielsweise unter Verwendung einer elektrooptischen Präzisionsskala. Die Ausgangsgröße des Sensorsatzes wird verarbeitet, um codierte Positionssignale zu erzeugen, die codierte Verschiebungen der Schraube relativ zu einer bekannten Position darstellen. Ein Satz von unabhängig erzeugten absoluten Positionssignalen, wobei eines jedem codierten Positionssignal entspricht, ist in der Form einer Nachschautabelle bzw. eines Kennfeldes gespeichert, so dass jedes absolute Positionssignal aus der Tabelle ansprechend auf ein entsprechendes codiertes Positionsadressensignal gelesen werden kann. Die Nachschautabelle kann mit der Schraube verwendet werden, durch Vorschieben der Schraube relativ zu einer Mutter, die einen Satz von Positionssensoren aufweist, bis die Schraube eine feste Position erreicht. Die Schraubenpositionssignale, die von den Sensoren erzeugt werden, werden verarbeitet, um ein codiertes Positionssignal zu erzeugen, das der festen Position entspricht. Eine genaue Position der Schraube wird bestimmt durch Lesen eines absoluten Positionssignals aus der Tabelle, welches dem codierten Positionssignal entspricht.
US-A-5 258 931 offenbart eine Positionsabfühlvorrichtung zur Bestimmung einer Position unter Verwendung eines elektronischen Speichers, um eine Nachschautabelle für kalibrierte Positionsanzeigemittel (Indicia) auf einer Skala zu halten. Die Positionsanzeigemittel sind entlang der Skala so angeordnet, dass mindestens zwei Anzeigemittel an einzigartigen Distanzen voneinander entfernt in jedem Längensegment der Skala positioniert sind. Ein Leser liest elektrisch die mindestens zwei Anzeigemittel eines Segmentes, und die elektronische Speichernachschautabelle gestattet, dass mindestens zwei Anzeigemittel das Segment, die Position in dem Segment und die Positionsbeziehung zwischen der Position in dem Segment und dem Leser bestimmen. Die Anzeigemittel sind Schlitze in einer Skalenstange und der Leser ist eine Lichtquelle und eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD). Die Position der Schlitze wird unter Verwendung von mehr als einem Pixel der CCD-Vorrichtung verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein automatisch spielendes Piano vorzusehen, welches zuverlässig eine ursprüngliche Darbietung wiedergibt.
Es ist auch ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Positionsabfühlvorrichtung vorzusehen, die genau die gegenwärtige Position eines sich bewegenden Objektes bestimmt, wie beispielsweise einer schwarzen/weißen Taste.
Die Erfinder haben das Problem in Betracht gezogen, das dem automatisch spielenden Pianos des Standes der Technik innewohnt, und haben bemerkt, dass die Licht emittierenden Dioden 224, die optischen Fasern 226/227 und die Fotodioden 225 individuelle Eigenschaften hatten. Die individuellen Eigenschaften hatten Einfluss auf die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken. Jeder der optischen Tastensensoren des Standes der Technik war die Kombination der Licht emittierenden Diode 224, der optischen Fasern 226/227, des Licht emittierenden Sensorkopfes 221, des Licht aufnehmenden Sensorkopfes 222 und der Fotodetektionsdiode 225, und die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken von einem optischen Tastensensor waren gewöhnlicher Weise anders als die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken der anderen. Darüber hinaus variierten die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken mit der Zeit, wie durch die Kurvendarstellungen C2 in 2 gezeigt. Wenn die Steuervorrichtung die gegenwärtige Tastenposition auf der Grundlage der Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 bestimmt hat, enthielt die gegenwärtige Tastenposition unvermeidlicherweise in dieser Situation einen Fehler, und die Stücke von Musikdateninformationen stellten nicht genau die ursprüngliche Darbietung dar.
Als erstes versuchten die Erfinder, die Stücke von Steuerdateninformationen von den Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 auf die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C2 umzuschreiben. Jedoch war die Arbeit des Umschreibens kompliziert und nur wenige Anwender konnten darauf ansprechen. Die Erfinder haben daraus geschlossen, dass der Ansatz nicht durchführbar war.
Als zweites versuchten die Erfinder die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 in die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C2 umzuschreiben, weil die Veränderlichkeit der Spannung von L_R1 auf L_R1' = L_R2 und von L_E1 auf L_E1' = L_E2 leicht gemessen wurde. Jedoch war das Profil zwischen L_R1' und L_E1' anders als das Profil zwischen L_R2 und L_E2. Obwohl die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 genau aufgezeichnet wurden, gaben die aufgezeichneten Charakteristiken nicht die genauen gegenwärtigen Positionen an die Steuervorrichtung.
Die Erfinder haben bemerkt, dass die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C2 das analoge Profil hatten, wie die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1. Dies bedeutet, dass die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C2 vorhersagbar waren. Anderenfalls wurde die elektrische Leistung an den Licht emittierenden Dioden 224 variabel gemacht. Wenn die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken von C1 zu C2 verändert wurden, zwang gesteigerte elektrische Leistung die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken von C2 auf C1.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Positionsabfühlvorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Musikinstrument nach Anspruch 7 vorgesehen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können aus den abhängigen Ansprüchen abgeleitet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und die Vorteile des Tastenmusikinstrumentes und der Positionsabfühlvorrichtung werden klarer verständlich aus der folgenden Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, in denen die Figuren Folgendes darstellen:
1 eine schematische Ansicht, die die Optiksensormatrix des Standes der Technik zeigt;
2 eine Kurvendarstellung, die die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken zeigt, die mit der Zeit variiert werden, und eine Gleichrichtungskurve gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Ansicht, die die Struktur eines automatisch spielenden Pianos gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Blockdiagramm, welches die Schaltungsanordnung einer Steuervorrichtung zeigt, die in dem automatisch spielenden Piano vorgesehen ist;
5 ein Schaltungsdiagramm, welches die Schaltungskonfiguration eines LED-Treibers, von Licht emittierenden Dioden, von Fotodetektionsdioden und von einem Verstärker zeigt;
6 eine Kurvendarstellung, die die Eingangsspannung-Ausgangsspannung-Charakteristiken eines Operationsverstärkers zeigt, der in dem Verstärker vorgesehen ist; und
7 ein Zeitsteuerdiagramm, welches Steuersignale zeigt, um sequenziell die Licht emittierenden Dioden auszuwählen.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Mit Bezug auf 3 der Zeichnungen weist ein automatisch spielendes Piano, welches die vorliegende Erfindung verkörpert, im großen und ganzen ein akustisches Klavier, ein stummes System bzw. Stummschaltungssystem 20 und ein automatisch spielendes System 30 auf. Ein Spieler spielt ein Musikstück auf dem akustischen Klavier 1 mit den Fingern, und das akustische Klavier 1 erzeugt akustische Töne für das Musikstück. Das Stummschaltungssystem 20 gestattet dem Spieler, das Musikstück ohne die akustischen Klänge mit den Fingern spielen, und erzeugt elektronische Klänge ansprechend auf die Fingerbewegung. Das automatisch spielende System 30 zeichnet das Spiel auf und gibt die Darbietung ohne die Fingerbewegung des Spielers wieder. In der folgenden Beschreibung zeigt der Ausdruck "vorne" eine relative Position näher an einem Spieler als eine "hintere" Position an, und die Richtung zwischen der vorderen Position und der hinteren Position wird durch die Verwendung des Ausdruckes "in Längsrichtung" modifiziert bzw. bezeichnet. Die seitliche Richtung ist senkrecht zur Längsrichtung.
Akustisches Klavier
Ein akustisches Klavier 1 weist eine Tastatur 3 auf. Die Tastatur 3 ist auf dem Tastenbett 4a angeordnet und weist schwarze Tasten 3a und weiße Tasten 3b auf, eine vordere Leiste bzw. Schiene 3c, eine Balance- bzw. Betätigungsschiene 3d und eine hintere Schiene 3e. Die vordere Schiene 3c, die Betätigungsschiene 3d und die hintere Schiene 3e erstrecken sich seitlich parallel zum Tastenbett 4a und sind voneinander in Längsrichtung beabstandet. Die schwarzen Tasten 3a und die weißen Tasten 3b sind in dem wohl bekannten Muster ausgelegt und sind unabhängig um die Betätigungsschiene 3d drehbar. Noten einer Skala sind den schwarzen/weißen Tasten 3a/3b zugeordnet. Betätigungs- bzw. Auslösepuppenstifte 3f halten die schwarzen Tasten 3a und die weißen Tasten 3b an den richtigen Positionen. In diesem Fall sind achtundachtzig schwarze/weiße Tasten 3a/3b in der Tastatur 3 vorgesehen.
Während nicht irgendeine Kraft auf die schwarzen Tasten 3a und die weißen Tasten 3b ausgeübt wird, senken die schwarzen Tasten 3a und die weißen Tasten 3b ihre hinteren Enden auf das Tuch bzw. Filz der hinteren Schiene, das an der hinteren Schiene 3e anhaftet, und sie bleiben jeweils in den Ruhepositionen. Wenn ein Spieler die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b herunterdrückt, werden die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b zur Drehung gegen den Uhrzeigersinn angetrieben und erreichen jeweils Endpositionen. Capstanschrauben bzw. Piloten 3g stehen von den hinteren Endteilen der schwarzen/weißen Tasten 3a/3b vor.
Das akustische Klavier 1 weist weiter Tastenbetätigungsmechanismen bzw. Tastenmechaniken 5, Hämmer 6, Sätze von Saiten 7 und Dämpfermechanismen 8 auf. Die Tastenbetätigungsmechanismen 5 sind jeweils mit den schwarzen/weißen Tasten 3a/3b assoziiert, und die Piloten 3g übertragen die Tastenbewegungen auf die assoziierten Tastenbetätigungsmechanismen 5. Die Hämmer 6 sind jeweils mit den Tastenbetätigungsmechanismen 5 verbunden und werden zur Drehung angetrieben. Wenn die Hämmer 6 von einer (nicht gezeigten) Stoßzunge freikommen, die einen Teil der assoziierten Tastenbetätigungsmechanismen 5 bildet, geben die Tastenbetätigungsmechanismen 5 für die Finger des Spielers das einzigartige Tastengefühl. Der Hammer 6 schlägt den assoziierten Satz von Saiten 7 an, und der Satz von Saiten 7 erzeugt den akustischen Klang. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, steht ein Gegenfänger von einer Hammernuss des Hammers 6 vor und ist mit einem Bändchendraht einer Hebegliedanordnung durch ein Fangband verbunden. Nach dem Zurückprallen des Hammers 6 auf den Saiten 7 wird der Gegenfänger durch einen Fängerblock aufgefangen, der auch von dem Hebeglied vorsteht, und das Fangband lässt die Stoßzunge in den Raum unter der Hammernuss gleiten.
Die Dämpfermechanismen 8 werden verwendet, um die Schwingungen der Saiten 7 zu dämpfen. Die Dämpfermechanismen 8 sind mit den schwarzen bzw. weißen Tasten 3a/3b verbunden und haben jeweilige Dämpferköpfe. Wenn die assoziierten schwarzen/weißen Tasten 3a/3b in den Ruhepositionen sind, werden die Dämpferköpfe in Kontakt mit den Sätzen von Saiten 7 gehalten und absorbieren die Schwingungen der assoziierten Saiten 7. Ein Spieler drückt die schwarze/weiße Taste 3a/3b herunter. Dann wird der Dämpferkopf von dem assoziierten Satz von Saiten 7 beabstandet, und es wird gestattet, dass der Satz von Saiten 7 schwingt. Der assoziierte Hammer 6 schlägt den Satz von Saiten 7 an, und die Saiten 7 schwingen zur Erzeugung des akustischen Tons. Wenn der Spieler die schwarze/weiße Taste 3a/3b loslässt, beginnt die schwarzelweiße Taste 3a/3b, zu der Ruheposition hin zurück zu kehren. Der Dämpferkopf wird wieder in Kontakt mit dem Satz von Saiten 7 gebracht und dämpft die Schwingungen.
Stummes System
Das stumme System 20 weist eine Steuervorrichtung 100, einen Gegenfängeranschlag 20a und eine Betätigungsvorrichtung 20b auf. Die Steuervorrichtung 10 wird gemeinsam von dem stummen System 20 und dem automatisch spielenden System 30 verwendet und wird im Folgenden im Detail beschrieben. Der Gegenfängeranschlag 20a ist über der Hammernuss eingebaut und erstreckt sich seitlich. Der Gegenfängeranschlag 20a ist mit einer drehbaren Welle 20c der Betätigungsvorrichtung 20b verbunden, und die Steuervorrichtung 100 erregt die Betätigungsvorrichtung 20b, um die Welle 20c in einer der beiden Richtungen zu drehen. Der Gegenfängeranschlag 20a wird zusammen mit der Welle 20c gedreht und wird zwischen einer Blockierungsposition BP und einer freien Position FP umgeschaltet. In 3 ist der Gegenfängeranschlag 20a in der freien Position FP, und der Gegenfängeranschlag 20a in der Blockierungsposition ist in gestrichelten Linien gezeichnet.
Wenn der Gegenfängeranschlag 20a die Blockierungsposition BP erreicht, steht der Gegenfängeranschlag 20a in die Laufbahn des Gegenfängers vor. Der Gegenfängeranschlag 20a in der Blockierungsposition BP bewirkt, dass der Gegenfänger darauf zurückprallt, und zwar zwischen dem Entweichungspunkt und dem Anschlagpunkt an den Saiten 7. Wenn andererseits die Betätigungsvorrichtung 20b den Gegenfängeranschlag 20a in der entgegengesetzten Richtung dreht, erreicht der Gegenfängeranschlag 20a die freie Position FP und ist außerhalb der Laufbahn des Gegenfängers. Der Gegenfängeranschlag ist kein Hindernis, und der Hammer 6 kann den assoziierten Satz von Saiten 7 anschlagen. Das stumme System 20 weist weiter eine Vielzahl von Tastensensoren 90 auf. Die Vielzahl von Tastensensoren 90 ist mit den schwarzen bzw. weißen Tasten 3a/3b assoziiert, und die Vielzahl von Tastensensoren 90 wird durch Shutter- bzw. Verschlussplatten 90a und eine Optiksensormatrix 90b eingerichtet. Die Verschlussplatten 90a sind jeweils an den Unterseiten der schwarzen/weißen Tasten 3a/3b angebracht, und die Optiksensormatrix 90b ist an dem Tastenbett 4a befestigt. Die Optiksensormatrix 90b ist bezüglich der Struktur ähnlich der in 1 gezeigten Optiksensormatrix, und die Licht emittierenden Dioden 90c, ein Bündel von optischen Fasern 90d, die Licht emittierenden Sensorköpfe 90e, die Licht aufnehmenden Sensorköpfe 90f, ein Bündel von optischen Fasern 90g und die Fotodetektionsdioden 90h bilden in Kombination die Optiksensormatrix 90b. Die Tastensensoren 90 detektieren die gegenwärtigen Positionen der assoziierten schwarzen/weißen Tasten 3a/3b und liefern Tastenpositionssignale S1, die die gegenwärtigen Tastenpositionen darstellen, an die Steuervorrichtung 100. Die Steuervorrichtung 100 bildet ein Audiosignal S2 auf der Grundlage der gegenwärtigen Tastenpositionen und deren Veränderungen, und sie liefert das Audiosignal S2 an einen Kopfhörer HH und/oder an ein Lautsprechersystem SP. Der Kopfhörer HH und/oder das Lautsprechersystem SP erzeugen elektronische Klänge entsprechend den heruntergedrückten Tasten 3a/3b. Die Tastensensoren 90 werden gemeinsam von dem stummen System 20 und dem automatisch spielenden System 30 verwendet, wie im Folgenden beschrieben wird.
Automatisch spielendes System
Das automatisch spielende System 30 weist die Steuervorrichtung 100, die Tastensensoren 90 und mehrere Tastenbetätigungsvorrichtungen 30a auf. Die Tastenbetätigungsvorrichtungen 30a sind jeweils mit den schwarzen/weißen Tasten 3a/3b assoziiert, und sie sind am Tastenbett 4a befestigt. Die Tastenbetätigungsvorrichtung 30a hat einen Elektromagneten 30b und einen Stößel 30c, und der Stößel 30c ist in den Elektromagneten 30b zurückgezogen. Wenn der Elektromagnet 30b erregt wird, steht der Stößel 30c von dem Elektromagneten 30b vor und drückt die assoziierte schwarze/weiße Taste 3a/3b nach oben.
Während das automatisch spielende System 30 eine Darbietung auf der Tastatur 3 aufzeichnet, übermitteln die Tastensensoren 90 die gegenwärtigen Tastenpositionen durch die Tastepositionssignale S1 an die Steuervorrichtung 100, und die Steuervorrichtung 100 erzeugt Musikdatencodes, die die Darbietung darstellen, auf der Grundlage der Tastenpositionssignale S1 und deren Veränderung. Die Musikdatencodes werden in einem geeigneten Speicher gespeichert, beispielsweise auf einer Floppydisk 110 (Siehe 4). Die ursprüngliche Darbietung wird in einem Playback- beziehungsweise Wiedergabebetriebszustand wiedergegeben. Die Steuervorrichtung 100 liest die Musikdatencodes aus dem Speicher 110 und erzeugt Antriebsspannungssignale S3 auf der Grundlage der Musikdatencodes. Die Antriebs- beziehungsweise Treiberspannungssignale S3 werden selektiv zu den Tastenbetätigungsvorrichtungen 30a geliefert, und die Stößel 30b bewegen die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b.
Die 4 veranschaulicht die Steuervorrichtung 100. Die Steuervorrichtung 100 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit 100a, einen ROM beziehungsweise Lesespeicher 100b, wie beispielsweise einen Flash-Speicher, einen RAM bzw. Arbeitsspeicher 100c und einen gemeinsam verwendeten Bus 100d auf. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a, die Lesespeicher 100b und der Arbeitsspeicher 100c werden jeweils als "CPU", als "ROM" und "RAM" in 4 abgekürzt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a kann durch einen Mikroprozessor eingerichtet werden. Der Lesespeicher 100b speichert programmierte Anweisungen, und verschiedene Tabellen sind in dem Lesespeicher 100b definiert. Die Musikdatencodes werden zeitweise in dem Arbeitsspeicher 100c gespeichert, und Berechnungsergebnisse werden auch zeitweise in dem Arbeitsspeicher 100c gespeichert. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a, der Lesespeicher 100b und der Arbeitsspeicher 100c sind mit dem gemeinsam verwendeten Bus 100d verbunden. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a holt sequenziell die programmierten Anweisungen durch den gemeinsam verwendeten Bus 100d und führt sie für gegebene Aufgaben aus. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100c definiert Tabellen in der Arbeitsspeichervorrichtung während der Ausführung der programmierten Anweisungen.
Die Steuervorrichtung 100 weist weiter eine Schalttafel 100e auf, und ein Druckknopfschalter SW1 ist in der Schalttafel 100e zusammen mit anderen (nicht gezeigten) Schaltern vorgesehen. Die Schalttafel 100e ist mit dem gemeinsam verwendeten Bus 100d verbunden, und der Anwender gibt Anweisungen von der Schalttafel 100e durch den gemeinsam verwendeten Bus 100d für die zentrale Verarbeitungseinheit 100a. Der Anwender schaltet den Gegenfängeranschlag 20a zwischen der Blockierungsposition BP und der freien Position FP durch Anwendung des Druckknopfschalters SW1 um.
Die Steuervorrichtung 100 weist weiter eine Instandhaltungsschalttafel 100f auf und ist auch mit dem gemeinsam verwendeten Bus 100d verbunden. Die Instandhaltungsschalttafel 100f ist in dem Pianogehäuse vorgesehen und ist nicht nach außen freigelegt. Aus diesem Grund betätigen Montagearbeiter und Klavierstimmer gewöhnlicher Weise die Schalter SW2, SW3 und SW4 auf der Instandhaltungsschalttafel 100f. Wenn die Schalter SW2, SW3, und SW4 betätigt werden, werden der maximale Spannungspegel L_M2, der Spannungspegel L_R2 in der Ruheposition und der Spannungspegel L_E2 gemessen.
Die Steuervorrichtung 100 weist weiter einen Tongenerator 100g auf, der auch mit dem gemeinsam verwendeten Bus 100d verbunden ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a liefert die Stücke von Musikdateninformationen, die einen Tastencode, die Geschwindigkeit, ein Taste-An-Ereignis, ein Taste-Aus-Ereignis und eine Freigaberate darstellen, an den Tongenerator und der Tongenerator 100g erzeugt ein Tonsignal auf der Grundlage der Stücke von Musikdateninformationen. Der Tongenerator 100g hat sechzig Kanäle, und jedes Tonsignal wird durch einen der Kanäle gebildet. Wenn das Stück von Musikdateninformationen, welches das Taste-An-Ereignis darstellt, zum Kanal geliefert wird, prägt der Kanal Teile einer Umhüllung (Envelope) bzw. Hüllkurve auf das Tonsignal auf, die "attack" (Anstieg), "decay" (Abfall) und "sustain" (Halteperiode) genannt werden.
Der Kanal steuert die Amplitude und die Dämpfungsrate abhängig von der Geschwindigkeit bzw. der Freigaberate. Das Tonsignal wird mit anderen Tonsignalen vermischt, und diese Tonsignale bilden das Audiosignal S2. Somit erzeugt der Tongenerator 100g gleichzeitig sechzehn Tonsignale maximal, und der Kopfhörer HH und/oder das Lautsprechersystem SP können sechzehn elektronische Klänge erzeugen. Das Audiosignal S2 wird zum Kopfhörer HH und/oder dem Lautsprechersystem SP geliefert, und die elektronischen Klänge werden von den Kopfhörer HH und/oder dem Lautsprechersystem SP abgestrahlt. Die Tonfärbung kann wie bei einem akustischen Pianoklang sein.
Die Steuervorrichtung 100 weist weiter einen Verstärker 100h, einen Analog/Digital-Wandler 100j und einen LED-Treiber 100k auf. Der Verstärker 100h ist zwischen den Fotodetektionsdioden 90h und dem Analog/Digital-Wandler 100j angeschlossen, und der Analog/Digital-Wandler 100j ist mit dem gemeinsamen Bus 100d verbunden. Der LED-Treiber 100k ist zwischen dem gemeinsamen Bus 100d und den Licht emittierenden Dioden 90c angeschlossen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a weist den LED-Treiber 100k an, sequenziell die Licht emittierenden Dioden 90c zu erregen. Die Tastenpositionssignale S1 werden durch den Verstärker 100h zu dem Ana- Iog/Digital-Wandler 100j geliefert, und der Analog/Digital-Wandler 100j wandelt die Tastenpositionssignale S in digitale Tastenpositionssignale S4 um.
Die Optiksensormatrix 90 hat zwölf Licht emittierende Dioden 90c und acht Fotodetektionsdioden 90h. Die zwölf Licht emittierenden Dioden 90c und die acht Fotodetektionsdioden 90h haben sechsundneunzig Kombinationen zur Folge, und achtundachtzig Kombinationen sind den achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten 3a/3b zugeordnet. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a kann die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b festlegen bzw. bestimmen, die gerade mit den Lichtstrahlen bestrahlt werden. Jede der zwölf Licht emittierenden Dioden ist mit acht Licht emittierenden Sensorköpfen 90e durch die optische Fasern 90d verbunden, und die Lichtstrahlen werden gleichzeitig von den acht Licht emittierenden Sensorköpfen 90e zu den assoziierten Licht aufnehmenden Sensorköpfen 90f abgestrahlt. Die achtundachtzig Licht emittierenden Sensorköpfe 90f sind aufgeteilt in zwölf Sensorkopfgruppen, und jede Sensorkopfgruppe, das heißt die acht Licht aufnehmenden Sensorköpfe 90f, ist jeweils mit den acht Fotodetektionsdioden 90h verbunden.
Der LED-Treiber 100k erregt sequenziell die zwölf Licht emittierenden Dioden 90c, und jede Licht emittierende Diode 90c bewirkt, dass die acht Licht emittierenden Sensorköpfe 90e die Lichtstrahlen zu den assoziierten Licht aufnehmenden Sensorköpfen 90f abstrahlen. Aus diesem Grund werden die achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten 3a/3b mit den Lichtstrahlen acht mal acht beleuchtet. Die Bestrahlung mit den acht Lichtstrahlen wird im Folgenden als "Scan" bzw. als Abtastung bezeichnet. Die acht Licht aufnehmenden Sensorköpfe 90f nehmen gleichzeitig die Lichtstrahlen auf, und die acht optischen Fasern 90g leiten das Licht zu den acht Fotodetektionsdioden 90h weiter. Somit werden die acht Tastenpositionssignale S1 gleichzeitig durch den Verstärker 100h zum Analog/Digital-Wandler 100j geliefert. Jedoch sind nur vier Analog/Digital-Umwandlungseinheiten in dem Ana-Iog/Digital-Wandler 100j vorgesehen. Die acht Tastenpositionssignale S1 sind in zwei Gruppen aufgeteilt, und die vier Tastenpositionssignale S1 werden gleichzeitig in die vier digitalen Tastenpositionssignale S4 umgewandelt.
Aus diesem Grund holt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die vier digitalen Tastenpositionssignale S4 zweimal pro Abtastung bzw. Scan.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a holt wiederholt die digitalen Tastenpositionssignale S4, die die gegenwärtigen Positionen der achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten 3a/3b darstellen, und bestimmt den Tastencode, die Geschwindigkeit, das Taste-An-Ereignis, das Taste-Aus-Ereignis und die Freigaberate für jede der heruntergedrückten Tasten 3a/3b.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a erzeugt die Musikdatencodes aus den Stücken von Musikdateninformationen, die den Tastencode, die Geschwindigkeit, das Taste-An-Ereignis, das Taste-Aus-Ereignis und die Freigaberate darstellen. In diesem Fall sind die Musikdatencodes gemäß den MIDI-Standards (MIDI = Musical Instrument Digital Interface) formatiert.
Die Steuervorrichtung 100 weist weiter ein Floppydisk-Laufwerk 100m und eine Treiberschaltung 100n für die Tastenbetätigungsvorrichtung 30a auf. Die Musikdatencodes werden auf das Floppydisk-Laufwerk 100m im Aufzeichnungsbetriebszustand übertragen, und das Floppydisk-Laufwerk 100m speichert die Musikdatencodes in der Floppydisk 110. Andererseits liest das Floppydisk-Laufwerk 100m die Musikdatencodes von der Floppydisk 110 und überträgt sie zum Arbeitsspeicher 100c. Die Musikdatencodes werden zeitweise in dem Arbeitsspeicher 100c gespeichert. Die Musikdatencodes werden sequenziell aus dem Arbeitsspeicher 100c ausgelesen, und die zentrale Verarbeitungseinheit 100a weist die Treiberschaltung 100n an, selektiv das Antriebsspannungssignal S3 an die Tastenbetätigungsvorrichtungen 30a zu liefern.
Der Elektromagnet 30b wird mit dem Antriebsspannungssignal S3 erregt, und der Stößel 30c steht vom Elektromagneten 30b vor. Der Stößel 30c drückt die assoziierte schwarze/weiße Taste 3a/3b nach oben und bewegt sie ohne die Fingerbetätigung durch den Spieler. In diesem Fall wird die schwarze/weiße Taste 3a/3b in den vorbestimmten Bereich bewegt, bei spielsweise 10mm, und die Verschlussplatte bzw. Shutter-Platte 90a wird auch in den vorbestimmten Bereich bewegt, beispielsweise 5mm.
Die Steuervorrichtung 100 weist weiter einen Winkeldetektor 100p und eine Treiberschaltung 100q für die Betätigungsvorrichtung 20b auf. Die Treiberschaltung 100q liefert elektrische Leistung zu der Betätigungsvorrichtung 20b und verändert die Polarität abhängig von der Drehrichtung der Welle 20. Der Winkeldetektor 100p überwacht den Gegenfängeranschlag 20a und übermittelt die gegenwärtige Position des Gegenfängeranschlages 20a an die zentrale Verarbeitungseinheit 100a. Wenn der Gegenfängeranschlag 20a in die Blockierungsposition BP oder in die freie Position FP eintritt, weist die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die Treiberschaltung 100q an, die Drehung zu stoppen.
5 veranschaulicht die Schaltungskonfiguration des LED-Treibers 100k, der Optiksensormatrix 90, des Verstärkers 100h und des Analog/Digital-Wandlers 100j. Die Licht emittierenden Dioden 90c sind einzeln mit 224-1, 224-2, 224-3,..., bezeichnet, und die Fotodetektionsdioden 90h sind einzeln mit 225-1, 225-2,... und 225-8 bezeichnet.
Der Verstärker 100h hat acht Verstärkereinheiten 226-1, 226-2,..., 226-8, und die acht Verstärkereinheiten 226-1 bis 226-8 sind bezüglich der Schaltungskonfiguration einander ähnlich. Aus diesem Grund wird nur eine Verstärkereinheit 226-1 im Folgenden detailliert beschrieben. Ein Operationsverstärker 226a und drei Widerstände 226b, 226c und 226d bilden in Kombination die Verstärkereinheit 226. Der Widerstand 226b ist zwischen der Anode der assoziierten Fotodetektionsdiode 225-1 und der Erdungsleitung angeschlossen. Die Anode der Fotodetektionsdiode 225-1 ist mit dem umgekehrten bzw. invertierten Knoten des Operationsverstärkers 226a verbunden, und die Erdungsleitung ist durch den Widerstand 226c mit dem nicht invertierten Knoten des Operationsverstärkers 226a verbunden. Der Widerstand 226d ist zwischen dem Ausgangsknoten AN1 des Operationsverstärkers 226a mit dem invertierten Knoten verbunden. Wenn der Lichtstrahl auf die assoziierte Fotodetektionsdiode 225-1 auftrifft, fließt Fotostrom bzw. durch Licht erzeugter Strom durch den Widerstand 226b und der Widerstand 226b wandelt den Fotostrom in eine Spannung um.
Die Spannung wird zu dem nicht invertierten Knoten des Operationsverstärkers 226a geliefert. Der Operationsverstärker 226a verstärkt den Spannungspegel am nicht invertierten Knoten, und die Widerstände 226c und 226d bestimmen die Verstärkung (gain) des Operationsverstärkers 226a. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 226a wird zum Ausgangsknoten AN1 des Digital/Analog-Wandler 100j geliefert.
Der LED-Treiber 100k ist aufgeteilt in eine Stromsteuerschaltung 100k1 und in eine Auswahlvorrichtung bzw. einen Selektor 100k2. Die Stromsteuerschaltung 100k1 weist p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistoren 103/104 auf, bipolare n-p-n-Transistoren 108/109 und Widerstände 101/102/105/106/107 auf. Der Widerstand 105, die Reihenkombination des bipolaren n-p-n-Transistors 103 und des Widerstandes 106, und die Reihenkombination des bipolaren n-p-n-Transistors 104 und des Widerstandes 107 sind parallel zwischen einer Leistungsversorgungsleitung PW1 und einer Leistungsverteilungsleitung PW2 angeschlossen. Die Leistungsverteilungsleitung PW2 ist mit den Anoden der Licht emittierenden Dioden 224-1, 224-2, 224-3,... verbunden. Der Widerstand 101 ist mit dem p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistor 103 assoziiert und ist zwischen dem Source-Knoten und der Gate-Elektrode angeschlossen. In ähnlicher Weise ist der Widerstand 102 mit dem anderen p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistor 104 assoziiert und ist zwischen dem Source-Knoten und der Gate-Elektrode angeschlossen. Die bipolaren n-p-n-Transistoren 108/109 sind mit den Gate-Elektroden der p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistoren 103/104 und der Erdungsleitung angeschlossen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a liefert Steuersignale S_A12 und S_A13 an die Basis-Knoten der Bipolaren n-p-n-Transistoren 108 bzw. 109. In diesem Fall haben die Widerstände 105/106/107 jeweils 330 Ohm bzw. 220 Ohm bzw. 150 Ohm.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a verändert selektiv die Steuersignale S_A12 und S_A13 zwischen dem Erdungspegel und einem positiven Hoch-Pegel. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 100a beide Steuersignale S_A12 und S_A13 in dem Erdungspegel hält, werden die bipolaren n-p-n-Transistoren 108/109 ausgeschaltet und bewirken, dass die Gate-Elektroden der p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistoren 103/104 bezüglich des Spannungspegels gleich mit den Source-Knoten sind. Als eine Folge werden die p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistoren 103/104 ausgeschaltet, und der elektrische Strom fließt von der Leistungsversorgungsleitung PW1 durch den Widerstand 105 zur Leistungsverteilungsleitung PW2.
Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 100a das Steuersignal S_A12 auf den positiven Hoch-Pegel umschaltet, wird der bipolare n-p-n-Transistor 108 eingeschaltet, und elektrischer Strom fließt durch den Widerstand 101 und den bipolaren n-p-n-Transistor 108 zur Erdungsleitung. Der Widerstand 101 bewirkt, dass die Gate-Elektrode des p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistors 103 niedriger als der Source-Knoten davon ist, und der p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistor 103 wird eingeschaltet. Als eine Folge wird ein weiterer Strompfad parallel zum Widerstand 105 angeboten, und der elektrische Strom fließt durch den p-Kanalverstärkungsfeldeftekttransistor 103 und den Widerstand 106 in die Leistungsverteilungsleitung PW2. Der gesamte Widerstand gegen den elektrischen Strom ist äquivalent mit 132 Ohm d. h. 330//220.
Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 100a jeweils die Steuersignalleitungen S_A12 und S_A13 auf den Erdungspegel und den positiven Hoch-Pegel umschaltet, schaltet der andere bipolare n-p-n-Transistor 109 ein, und entsprechend schaltet der assoziierte p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistor 104 ein. Der bipolare n-p-n-Transistor 108, und entsprechend der p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistor 103 werden ausgeschaltet. Der p-Kanalverstärkungsfeldeftekttransistor 104 und der Widerstand 107 bieten einen weiteren Strompfad für die Leistungsverteilungsleitung PW2 an. Der Gesamtwiderstand gegen den Strom ist gleich 103 Ohm.
Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 100a beide Steuersignalleitungen S_A12 und S_A13 auf den positiven Hoch-Pegel umschaltet, werden beide bipolaren n-p-n-Transistoren 108/109 eingeschaltet, und entsprechend werden beide p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistoren 103/104 eingeschaltet, und der elektrische Strom fließt durch die drei Strompfade in die Leistungsverteilungsleitung PW2. Der Gesamtwiderstand gegen den elektrischen Strom ist gleich 70 Ohm. Somit verändert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a selektiv die Steuersignale S_A12 und S_A13 auf den positiven Hoch-Pegel und variiert die Menge des Stroms die in die Leistungsverteilungsleitung PW2 fließt.
Die Auswahlvorrichtung 100k2 weist Reihenkombinationen von Widerständen 110-1/110-2/110-3/... und von bipolaren n-p-n-Transistoren 111-1/111-2/111-3... auf. Die Reihenkombinationen sind zwischen den Kathoden der Licht emittierenden Dioden 224-1/224-2/224-3/... und der Erdungsleitung angeschlossen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a hat zwölf Steuersignalleitungen S_LED die mit den Basis-Knoten der bipolaren n-p-n-Transistoren 111-1, 111-2, 111-3,... angeschlossen sind, und sie schaltet sequenziell die zwölf Steuersignalleitungen S_LED auf den positiven Hoch-Pegel. Die bipolaren n-p-n-Transistoren 111-1, 111-2, 111-3,... werden sequenziell eingeschaltet, und die Licht emittierenden Dioden 224-1, 224-2, 224-3,... werden auch sequenziell erregt um die Lichtstrahlen auszusenden.
Offset-Strom
Ein idealer Operationsverstärker hat einen invertierten Eingangsknoten und einen nicht-invertierten Eingangsknoten, der imaginär kurzgeschlossen ist. Es wird angenommen, dass die Fotodetektionsdiode 90h mit einem idealen Operationsverstärker assoziiert ist. Während kein Licht in die Fotodetektionsdiode 20h fällt, fließt kein elektrischer Strom, und die Eingangsspannung, und entsprechend die Ausgangsspannung, sind Null. Jedoch haben die tatsächlichen Operationsverstärker 226a Eingangsspannung-Ausgangsspannung-Charakteristiken, die durch Aufzeichnungen PL10 (siehe 6) gezeigt werden. Vin und Vout stellen die Eingangsspannung bzw. die Ausgangsspannung dar. Die Kurvendarstellung PL10 durchläuft nicht den Ursprung, und die Ausgangsspannung Vout ist von positiver Natur. Der positive Wert ist die Offset-Spannung. Die Ausgangsspannung Vout am Ausgangsknoten AN1/AN2/.../AN8 enthält die Offset-Spannung zu jedem Zeitpunkt.
Um genau die gegenwärtige Tastenposition auf der Grundlage des Tastenpositionssignals S1 zu bestimmen, ist es nötig, die Offset-Spannung aus der Ausgangsspannung Vout zu eliminieren. In diesem Fall misst die zentrale Verarbeitungseinheit 100a periodisch die Offset-Spannung, wie in 7 gezeigt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a schaltet sequenziell die Steuersignale S_LED1, S_LED2,... und S_LED12 auf den positiven Hoch-Pegel. Die Steuersignale S_LED1, S_LED2,... und S_LED12 bewirken, dass die Licht emittierenden Dioden 224-1, 224-2, 224-3,... die Lichtstrahle jeweils abstrahlen, wie zuvor beschrieben. Die Zeitperiode für die sequenzielle Beleuchtung der Licht emittierenden Dioden 90c wird im Folgenden als "Scanzyklus" bzw. "Abtastzyklus" bezeichnet. Die Steuersignale S_LED1, S_LED2,... und S_LED12 haben eine Pulsbreite von 0,01 Millisekunden, und jedes Steuersignal S_LED1, S_LED2,... oder S_LED12 steigt regelmäßig mit Intervallen von 0,12 Millisekunden. In diesem Fall ist der übliche Abtastzyklus 0,12 Millisekunden. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a verlängert das Zeitintervall einmal in der Minute. Es wird nämlich ein unregelmäßiger Abtastzyklus von 0,13 Millisekunden einmal pro Minute eingeführt. Dies bedeutet, dass jeweils die zentrale Verarbeitungseinheit 100a alle Licht emittierenden Dioden 90c für 0,1 Millisekunden ausschaltet. Während die zentrale Verarbeitungseinheit 100a alle Licht emittierenden Dioden 90c ausschaltet, ist die Eingangsspannung Vin gleich Null, und die Operationsverstärker 226a schalten die Tastenpositionssignale S1 auf Werte der Offset-Spannung. Die Tastenpositionssignale S1 werden in digitale Tastenpositionssignale S4 umgewandelt, und die zentrale Verarbeitungseinheit 100a holt die digitalen Tastenpositionssignale S4, die repräsentativ für die Werte der Versetzungs- bzw. Offset-Spannung sind. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a überträgt die digitalen Tastenpositionssignale S4 auf den Arbeitsspeicher 100c und speichert sie in dem Arbeitsspeicher 100c als Stücke von Steuerdateninformationen, die die gegenwärtigen Werte der Versetzungsspannung bzw. Offset-Spannung darstellt. Somit erneuert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die Stücke von Steuerdateninformationen in Intervallen von 1 Minute.
Während die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die Leistung aufzeichnet, zieht die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den Stromwert der Versetzungs- bzw. Offset-Spannung von dem Wert des digitalen Tastenpositionssignals S4 ab, welches die gegenwärtige Tastenposition darstellt. Somit kompensiert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die digitalen Tastenpositionssignale S4 bezüglich der Offset-Spannung der assoziierten Operationsverstärker 226a und erzeugt die Stücke von Musikdateninformationen frei von der Offset-Spannung.
Die gegenwärtige Tastenposition wird beispielsweise zur Berechnung einer Geschwindigkeit der heruntergedrückten Taste 3a/3b verwendet. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a erfordert zwei gegenwärtige Tastenpositionen beabstandet auf der Laufbahn der heruntergedrückten Taste, eine Zeit, zu der die eine der gegenwärtigen Tastenpositionen gemessen wurde, und eine Zeit, zu der die andere gegenwärtige Tastenposition gemessen wurde. Das Einführen des unregelmäßigen Abtastzyklus verzögert die regelmäßigen Abtastzyklen um 0,01 Millisekunden. Jedoch braucht die zentrale Verarbeitungseinheit 100a 0,12 Millisekunden für die Datenaufnahme von den achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten 3a/3b. Die Verzögerung von 0,01 Millisekunden kann ignoriert werden. Natürlich kann die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die Zeitbei der Berechnung der Geschwindigkeit korrigieren.
Anfängliche LED-Charakteristiken
Der Hersteller bestimmt die anfänglichen Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 (siehe 2) für jeden der Tastensensoren 90 und speichert Stücke von Steuerdateninformationen, die die anfängli chen Charakteristiken C1 im Lesespeicher 100b oder im Flash-Speicher darstellen.
Vor der Montage der Tastatur 3 an dem Tastenbett 4a, ordnet der Hersteller die Optiksensormatrix 90 an dem Tastenbett 4a und bringt die Shutter- bzw. Verschlussplatten 90a an dem Pianogehäuse an. Der Hersteller bewegt die Verschlussplatten 90a zwischen den Licht emittierenden Sensorköpfen 90e und den assoziierten Licht aufnehmenden Sensorköpfen 90f. Die Verschlussplatten 90a werden in Intervallen von 0,15 Millimetern bewegt. Anders gesagt bieten die Verschlussplatten 90a siebenundvierzig Sampling- bzw. Aufnahmepunkte auf der Laufbahn von 7 Millimetern. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100 weist den LED-Treiber 100k an, selektiv die Licht emittierenden Dioden 90 bei jedem Sampling-Punkt zu bestrahlen, und holt die digitalen Tastenpositionssignale S4. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a speichert die Werte bei jedem Sampling-Punkt bzw. Aufnahmepunkt in dem Arbeitsspeicher 100c.
Darauf folgend berechnet die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den gleitenden Durchschnitt für die Glättung. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den gleitenden Durchschnitt an irgendeinem Aufnahmepunkt berechnet, liest die zentrale Verarbeitungseinheit die Werte aus dem gewissen Aufnahmepunkt, den drei vorherigen Aufnahmepunkten und den nächsten drei Aufnahmepunkten, und die ausgelesenen Werte werden gemittelt. Als eine Folge wird das Rauschen aus den Aufnahmewerten eliminiert. Wenn die Sampling- bzw. Aufnahmewerte gesättigt sind, ändert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a in geeigneter Weise die Steuersignale S_A12 und S_A13, um den elektrischen Strom zu reduzieren, der zu den Licht emittierenden Dioden 90c geliefert wird. Somit optimiert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die Menge des elektrischen Stroms, die in die Licht emittierenden Dioden 90c fließt. Wenn der maximale Sampling- bzw. Aufzeichnungswert außerhalb des zulässigen Bereiches ist, oder wenn die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 ziemlich unterschiedlich sind, enthält die Optiksensormatrix üblicherweise ein defektes Teil oder defekte Teile, und der Hersteller ersetzt die defekten Teile durch neue Teile.
Darauf folgend wählt die zentrale Verarbeitungseinheit einen Sampling- bzw. Aufnahmepunkt auf dem mittleren Punkt des Hubes der Verschlussplatte 90a wie folgt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a bestimmt zuerst den höchsten Sampling- bzw. Aufnahmepunkt mit dem maximalen Wert und den niedrigsten Aufnahmepunkt mit dem minimalen Wert. Darauf folgend wählt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den ersten Aufnahmepunkt, der einen 15 Prozent größeren Aufnahmewert hat als der minimale Aufnahmewert. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a wählt weiter den zweiten Aufnahmepunkt, der einen um 15 Prozent kleineren Aufnahmewert als der maximale Aufnahmewert hat: Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a berechnet den mittleren Wert zwischen dem ersten Aufnahmepunkt und dem zweiten Aufnahmepunkt und wählt einen Aufnahmepunkt, wobei der Aufnahmewert am nächsten zum mittleren Wert liegt. Der ausgewählte Aufnahmepunkt ist der Aufnahmepunkt am mittleren Punkt.
Darauf folgend wählt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a sechsundvierzig Aufnahmepunkte um den ausgewählten Aufnahmepunkt herum, und die Aufnahmewerte an den vierundsechzig Aufnahmepunkten werden in dem Lesespeicher 100b gespeichert. Der ausgewählte Aufnahmewert beim mittleren Aufnahmepunkt wird bei AD[31] gespeichert, und die vierundsechzig Aufnahmewerte werden bei AD[0] bis AD[63] gespeichert. Der maximale Aufnahmewert wird auch in dem Lesespeicher 100b als der maximale Pegel LMG gespeichert.
Die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b werden heruntergedrückt, und die Verschlussplatten 90a erreichen die Umfänge der Lichtstrahlen. Wenn die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b weiter heruntergedrückt werden, werden die Aufnahmewerte verringert. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a bestimmt die Tastenposition mit dem Aufnahmewert direkt vor der Verringerung als eine offene Position Ko (siehe 2) für die schwarze/weiße Taste 3a/3b. Die offenen Positionen Ko werden in dem Lesespeicher 100b gespeichert.
Die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b werden weiter heruntergedrückt. Wenn der Aufnahmewert Null erreicht, bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a, dass die Tastenposition eine perfekt geschlossene Position K_D der schwarzen/weißen Taste 3a/3b ist. Die perfekt geschlossene Position K_D wird in dem Lesespeicher 100b gespeichert. Die oben beschriebenen Schritte werden wiederholt, und die zentrale Verarbeitungseinheit 100a bestimmt die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1, die Werte des maximalen Pegels LM1, die offenen Positionen Ko und die perfekt geschlossenen Positionen bzw. vollständig geschlossenen Positionen K_D für alle schwarzen/weißen Tasten 3a/3b. Darauf folgend bringt der Hersteller die Verschlussplatten 90a an den Unterseiten der schwarzen/weißen Tasten 3a/3b an, und die Tastatur 3 wird auf dem Tastenbett 4a montiert.
Manuelle Regelung
Die Licht emittierenden Dioden 90c variieren bezüglich der Intensität auf Grund von Verschlechterung durch Alterung. Die Verschlechterung durch Alterung wird während der Herstellung des automatisch spielenden Pianos beobachtet. Aus diesem Grund regelt der Hersteller die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken in der letzten Stufe der Herstellung manuell wie folgt.
Als erstes hebt der Bediener die Tastatur 3 an, und die Verschlussplatten 90a werden ausreichend von den Licht emittierenden Sensorköpfen 90e und den Licht aufnehmenden Sensorköpfen 90f beabstandet. Der Bediener drückt den Schalter SW2. Dann weist die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den LED-Treiber 100k an, sequenziell die zwölf Licht emittierenden Dioden 90c zu erregen. Die Licht emittierenden Sensorköpfe 90e strahlen jeweils die Lichtstrahle zu den Licht aufnehmenden Sensorköpfen 90f ab, und zwar ohne irgendeinen Schnitt der Verschlussplatten 90a, und die Fotodetektionsdi oden 90h wandeln das aufgenommene Licht in die Tastenpositionssignale S1 um. Die Tastenpositionssignale S1 und entsprechend die digitalen Tastenpositionssignale S4 zeigen den maximalen Pegel L_M2. Die Werte des maximalen Pegels L_M2 werden in dem Arbeitsspeicher 100c gespeichert.
Darauf folgend montiert der Bediener die Tastatur 3 wieder auf dem Tastenbett 4a und drückt den Schalter SW3. Dann weist die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den LED-Treiber 100k an, sequenziell die zwölf Licht emittierenden Dioden 90c wieder zu erregen. Die digitalen Tastenpositionssignale S4 zeigen die Spannungspegel L_R2 an der Ruheposition K_R. Die Spannungspegel L_R2 werden in dem Arbeitsspeicher 100c gespeichert.
Schließlich drückt der Bediener die achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten 3a/3b herunter und die achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten 3a/3b erreichen die Endpositionen K_E. Der Bediener drückt auf den Schalter SW4. Dann weist die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den LED-Treiber 100k an, sequenziell die zwölf Lichtemittierenden Dioden 90c zu erregen, und die digitalen Tastenpositionssignale S4 zeigen die Spannungspegel L_E2 an den Endpositionen K_E. Die Spannungspegel L_E2 werden in dem Arbeitsspeicher 100c gespeichert.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a bestimmt einen Ruhepositionspegel L_R1 und einen Endpositionspegel L_E1 bei den Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1. Der Ruhepositionspegel L_R1 und der Endpositionspegel L_E1 werden wie folgt dargestellt: LR1 = LR2 × LM1/LM2 LE1 = LE2 × LM1/LM2
Die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b sind bezüglich des Hubes miteinander gleich, und entsprechend sind die Verschlussplatten 90a auch miteinander gleich. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a kann nur den Endpositionspegel L_E1 bestimmen, weil die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die ande ren Pegel berechnen kann. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a kann den Ruhepositionspegel L_R1 anstelle des Endpositionspegels L_E1 bestimmen.
Darauf folgend erzeugt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a eine Linearisierungstabelle, die von den Aufzeichnungen PL20 dargestellt wird. Die Abszisse zeigt die Shutter- bzw. Verschlussposition und die Achse der Koordinaten zeigt einen relativen Ausgangspegel SAR der Tastensensoren 90. Der relative Ausgabepegel SAR hat einen Einheitswert gleich dem Quotienten einer Division, wo die Differenz zwischen dem binärem Wert L_R2 und dem binären Wert bei der Tastenposition K_D, d. h. Null, durch 256 geteilt wird. Wenn das binäre Tastenpositionssignal S4 Null erreicht, wird der relative Ausgangspegel SAR Null. Der relative Ausgangspegel SAR ist 256 bei dem binären Wert L_R2. Die Verschlussposition wird auf der Grundlage der Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken C1 bestimmt. Die Verschlussposition ist Null an der Endposition K_E und ist 255 an der Ruheposition K_R.
Die Aufzeichnung PL20 wird durch eine lineare Interpolation zwischen den Sampling- bzw. Aufnahmepunkten für die Position-Spannung-Umwandlungscharakteristiken erhalten. Obwohl die Verschlussposition einfach mit Bezug auf den relativen Ausgangspegel SAR zu steigern ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Interpolation eine Verringerung der Verschlussposition umgekehrt zum relativen Ausgangspegel SAR zur Folge hat, und zwar auf Grund des nicht perfekt eliminierten Rauschens. Es wird angenommen, dass eine Verschlussposition SPx invers zur Relativposition SARx verringert wird. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a nimmt an, dass die Verschlussposition SPx gleich der vorherigen Verschlussposition SPx-1 beim relativen Ausgangspegel SARx-1 ist, was ein Punkt vor dem entsprechenden relativen Ausgangspegel SARx ist:
Bestimmung der Verschlussposition bei der Darbietung
Während der Spieler eine Melodie auf der Tastatur 3 spielt, weist die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den LED-Treiber 100k an, sequenziell die Licht emittierenden Dioden 90c zu erregen, und die Tastensensoren 90 überprüfen die achtundachtzig schwarzen/weißen Tasten 3a/3b, um zu sehen, ob sie ihre Tastenpositionen verändern. Die Tastensensoren 90 liefern die Tastenpositionssignale S1 durch den Verstärker 100h zum Analog/Digital-Wandler 100j, und vom Analog/Digital-Wandler 100j werden sie durch die zentrale Verarbeitungseinheit 100a geholt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a kompensiert den binären Wert des digitalen Tastenpositionssignals S4 für die Offset-Spannung. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a bestimmt die gegenwärtige Tastenposition von jeder schwarzen/weißen Taste 3a/3b wie folgt. Als erstes bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den relativen Ausgangspegel SAR wie folgt: SAR = Sa × 256/LR2
Wobei Sa der binäre Wert des digitalen Tastenpositionssignals S4 ist. Der relative Ausgangspegel SAR wird gerundet und wird durch eine ganze Zahl dargestellt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a überprüft die Linearisierungstabelle, um die Verschlussposition zu bestimmen, d. h. die gegenwärtige Tastenposition.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a speichert die gegenwärtigen Tastenpositionen in der Arbeitspeichervorrichtung 100c und erzeugt die Musikdatencodes aus den gegenwärtigen Tastenpositionen und den Veränderungen der gegenwärtigen Tastenpositionen. Die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung mit der Anmeldung Nr. 9-54584 offenbart, wie die zentrale Verarbeitungseinheit 100a einen Note-An-Zeitpunkt bestimmt, d. h. den Taste-An-Zeitpunkt, einen Note-Aus-Zeitpunkt, d. h. den Taste-Aus-Zeitpunkt und die Geschwindigkeit. Aus diesem Grund wird hier keine weitere Beschreibung zur Vereinfachung vorgesehen.
Automatische Detektion des Ausgangspegels L_R2
Der maximale Pegel L_M2, der Ausgangspegel L_R2 an der Ruheposition und der Ausgangspegel L_E2 an der Endposition werden im Speicher 100b vor der Lieferung von der Fabrik gespeichert. Sie können während der Einstellungs- bzw. Stimmarbeit erneuert werden. In diesem Fall wird der Spannungspegel L_R2 automatisch bei dem gewöhnlichen Gebrauch erneuert. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a überprüft periodisch die binären Werte der digitalen Tastenpositionssignale S4, die die Ruhepositionen K_R der schwarzen/weißen Tasten 3a/3b darstellen, um zu sehen, ob die digitalen Tastenpositionssignale S4 die binären Werte variieren oder nicht. Wenn einer der Tastensensoren 90 das digitale Tastenpositionssignal S4 auf einem binären Wert für eine vorbestimmte Zeitperiode hält, bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a den gewissen binären Wert, um die gegenwärtige Ruheposition K_R anzuzeigen und verändert den Spannungspegel L_R2. Als eine Folge kann die Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Variation der Lichtintensität der Licht emittierenden Dioden 90c in einer kurzen Spanne fertig werden.
Automatische Regelung der Lichtintensität
Wie zuvor beschrieben, senden die Licht emittierenden Dioden 90e das Licht aus, und die Licht emittierenden Sensorköpfe 90e strahlen die Lichtstrahlen zu den Licht aufnehmenden Sensorköpfen 90f. Jeder der Licht aufnehmenden Sensorköpfe 90f überträgt das aufgenommene Licht zu der assoziierten Fotodetektionsdiode 90h, und das aufgenommene Licht wird in das Tastenpositionssignal S1 umgewandelt. Somit wird die aufgenommene Lichtmenge in die Größe des Tastenpositionssignals S1 umgewandelt. Die Zuverlässigkeit das Tastenpositionssignals S1 hängt von der Stabilität der Lichtintensität des Lichtes ab, welches von den Licht emittierenden Dioden 90c unter den Umständen ausgesandt bzw. emittiert wird. Jedoch werden die Umwandlungscharakteristiken von elektrischer Leistung in Licht der Licht emittierenden Dioden 90c unvermeidlicher Weise verändert. Dies bedeutet, dass die Licht emittierenden Dioden 90c nicht immer eine angepeilte Lichtintensität bei einem gut regulierten elektrischen Strom erreichen. Wenn die Lichtinten sität zu groß ist, überschreitet das verstärkte Tastenpositionssignal S1 die obere Grenze des Analog/Digital-Wandlers 100j, und die zentrale Verarbeitungseinheit 100a kann nicht exakt die gegenwärtige Tastenposition bestimmen. Wenn natürlich die Stromsteuerschaltung 100k1 gut auf die Licht emittierende Diode 90c mit dem maximalen Beleuchtungswirkungsgrad geregelt ist, ist es möglich, die verstärkten Tastenpositionssignale S1 unter der oberen Grenze des Analog/Digital-Wandlers 100j einzuschränken. Jedoch ist eine solche Regelung für die Licht emittierende Diode 90c mit dem minimalen Beleuchtungswirkungsgrad nicht wünschenswert. Weil die Tastensensoren 90 nicht ausreichend die Tastenpositionssignale S1 schwenken bzw. abfühlen. Dies hat eine niedrige Auflösung der gegenwärtigen Tastenposition zur Folge.
Die Steuervorrichtung 100 speichert optimale Licht emittierende Bedingungen von jeder Licht emittierenden Diode 90c in dem Arbeitspeicher 100c. Eine Kombination der Steuersignale S_A12/S_A13 definiert die Lichtemissionsbedingungen. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 100a einen der bipolaren n-p-n-Transistoren 111-1/111-2/111-3/.... und entsprechend die assoziierte Licht emittierende Diode 110-1/110-2/110-3/..... auswählt, liest die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die optimalen elektrischen Bedingungen aus dem Arbeitspeicher 100c und verändert die Steuersignale S_A12/S_A13. Als eine Folge strahlt jede Licht emittierende Diode 90c das Licht unter optimalen elektrischen Bedingungen ab, und die Tastensensoren 90 schwenken die Tastenpositionssignale S1 in dem vollen dynamischen Bereich des Analog/Digital-Wandlers 100j, ohne diesen zu überschreiten.
Automatische Regelung der Lichtemissionsbedingungen
Die Lichtemissionsbedingungen für jede Licht emittierende Diode 90c werden automatisch wie folgt geregelt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a überwacht jedes der digitalen Tastenpositionssignale S4 zu allen Zeitpunkten, um zu sehen, ob deren binärer Wert den maximalen binären Wert des Analog/Digital-Wandlers 100j erreicht. Wenn der binäre Wert des digitalen Tastenpositionssignals S4 den maximalen binären Wert erreicht, verändert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die Lichtemissionsbedingungen. Es wird angenommen, dass die Lichtemissionsbedingungen erfordern, dass beide Steuersignale S_A12/S_A13 auf dem positiven hohen Niveau für die optimalen Lichtemissionsbedingungen sind. Wenn der binäre Wert die obere Grenze unter den optimalen Lichtemissionsbedingungen erreicht, verändert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die optimalen Lichtemissionsbedingungen, wobei eines der Steuersignale S_A12/S_A13 auf den inaktiven Erdungspegelumgeschaltet wird. Als eine Folge schwingen die assoziierten digitalen Tastenpositionssignale S4 die binären Werte unter die obere Grenze.
Wie zuvor beschrieben, setzt die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die unterschiedlichen binären Werte als den Ausgangspegel L_R2 ein, wenn das digitale Tastenpositionssignal S4 in der Ruheposition den binären Wert auf einen anderen binären Wert für eine gewisse Periode umschaltet bzw. verändert. Wenn der Ausgangspegel L_R2 zu niedrig ist, verändert die zentrale Verarbeitungseinheit 100a die Lichtemissionsbedingungen in derartiger Weise, dass der äquivalente Widerstand sinkt. Als eine Folge wird der elektrische Strom gesteigert, und der Ausgangspegel L_R2 wird hochgezogen.
Wie aus der vorangegangen Beschreibung verständlich wird, regelt die Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung automatisch den Ausgangspegel L_R2 und die optimalen Lichtemissionsbedingungen. Die automatischen Regelungen verbessern die Stabilität der gesamten Lichtmenge, die aus den Licht emittierenden Dioden 90c abgestrahlt wird, und die Zuverlässigkeit der Beziehung zwischen dem relativen Ausgangspegel SAR und der Verschlussposition/gegenwärtigen Tastenposition. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 100a direkt die gegenwärtige Tastenposition auf der Grundlage des binären Wertes des digitalen Tastenpositionssignals S4 bestimmt, zerstört die Regelung der optimalen Lichtemissionsbedingungen die Beziehung zwischen dem binären Wert und der gegenwärtigen Tastenposition, und die zentrale Verarbeitungseinheit 100a kann nicht genau die gegenwärtige Tastenposition bestimmen. Jedoch berechnet die zentrale Verarbei tungseinheit 100a den relativen Ausgangspegel SAR durch Verwendung von SAR = Sa × 256/L_R2. Die zentrale Verarbeitungseinheit 100a speichert die Beziehung zwischen dem relativen Ausgangspegel SAR und der gegenwärtigen Verschluss/Tastenposition und bestimmt die gegenwärtige Verschluss/Tastenposition auf der Grundlage des relativen Ausgangspegels SAR. Aus diesem Grund hat die Regelung der optimalen Lichtemissionsbedingungen keinen schwerwiegenden Einfluss auf die gegenwärtige Verschluss/Tastenposition.
Die Positionsabfühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf das automatisch spielende Piano angewandt, um genau die gegenwärtigen Tastenpositionen zu detektieren. Jedoch ist die Positionsabfühlvorrichtung nicht auf die Detektion der gegenwärtigen Tastenposition eingeschränkt. Verschiedene Arten von Manipulations- bzw. Betätigungsvorrichtungen sind in Musikinstrumenten vorgesehen, und die gegenwärtige Position der Betätigungsvorrichtung hat gewöhnlicher Weise Einfluss auf die Töne. Die Positionsabfühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert die Zuverlässigkeit der gegenwärtigen Position und ist für die Betätigungsvorrichtungen wünschenswert. Die Positionsabfühlvorrichtung ist beispielsweise für Fußpedale, d. h. ein linkes Pedal bzw. Pianopedal und ein Dämpferpedal bzw. rechtes Pedal eines automatisch spielenden Pianos oder eines stummen Pianos vorgesehen.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Lichtmenge die physikalische Menge, die zusammen mit der Position der Betätigungsvorrichtung variiert wird. Die schwarzen/weißen Tasten 3a/3b dienen als Vielzahl von Betätigungsvorrichtungen. Der überwachte Bereicht ist äquivalent mit einer Region von Ko bis Ko. Attribute des Schalls bedeuten eine Note und eine Lautstärke. Die Tastensensoren 90, der LED-Treiber 100k, der Verstärker 100h, der Analog/Digital-Wandler 100j, die zentrale Verarbeitungseinheit 100a, der Lesespeicher 100b und der Arbeitsspeicher 100c insgesamt bilden die Positionsabfühlvorrichtung. Die Stromsteuerschaltung 100k1 dient als variable Leistungsversorgungsmittel. Eine erste Anweisung wird durch die Steuersignale S_A12/S_A13 dargestellt. Eine zweite Anweisung wird durch die Steuersignale S_LED dargestellt.
Obwohl ein spezielles Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, wird es dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise kann die Positionsabfühlvorrichtung in einem stummen Piano eingebaut sein (siehe beispielsweise das US-Patent 5 374 775). Das stumme System kann auch bei dem automatisch spielenden Piano gemäß der vorliegenden Erfindung weggelassen werden. Die Positionsabfühlvorrichtung kann in einem elektrischen Keyboard zur elektronischen Erzeugung von Tönen vorgesehen sein.
Die Stromsteuerschaltung 100k1 kann mehr als zwei Reihenkombinationen der p-Kanalverstärkungsfeldeffekttransistoren 103/104 und der Widerstände 106/107 haben, die mit den bipolaren n-p-n-Transistoren 108/109 assoziiert sind.

Claims

Positionsabfühlvorrichtung, die Folgendes aufweist. Mehrere Sensoren (90), die jeweils für eine Vielzahl von Betätigungsvorrichtungen (3a/3b) vorgesehen sind und jeweils überwachte Bereiche erzeugen, wo die Vielzahl von Betätigungsvorrichtungen bewegt wird, wobei eine physische Größe in jedem der überwachten Bereiche abhängig von einer gegenwärtigen Position (K) der assoziierten einen der Betätigungsvorrichtungen (3a, 3b) variiert wird, und eine Steuervorrichtung (100), die die gegenwärtige Position von jeder betätigten Betätigungsvorrichtung (3a, 3b) auf der Grundlage der Größe der physischen Größe bestimmt, die von einem assoziierten Sensor der Vielzahl von Sensoren (90) geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (100) eine erste Beziehung (C1/C2/PL20) zwischen der Größe der physischen Größe und den gegenwärtigen Positionen (K) der Betätigungsvorrichtungen (3a, 3b) speichert, und eine zweite Beziehung (PL20) zwischen dem relativen Wert (SAR) der Größe der physischen Größe und den gegenwärtigen Positionen der Betätigungsvorrichtungen, den relativen Wert (SAR) aus der Größe der physischen Größe (Sa) berechnet, die von dem assoziierten einen Sensor der Vielzahl von Sensoren (90) geliefert wird, und das Attribut des Schalls auf der Grundlage der gegenwärtigen Positionen in der zweiten Beziehung bestimmt.
Positionsabfühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Beziehung (C1/C2) mit der Zeit variabel ist, und wobei die Steuervorrichtung (100) die zweite Beziehung (PL20) verändert, wenn die erste Beziehung variiert wird.
Positionsabfühlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Referenzwert (L_R2) der Größe der physischen Größe an einer gegenwärtigen Refe renzposition (K_R) in der ersten Beziehung vorbestimmt ist, und wobei die Steuervorrichtung (100) den relativen Wert (SAR) durch Anwendung einer Gleichung berechnet, die ausgedrückt wird als SAR = Sa × N/LR2, wobei SAR der relative Wert ist, wobei Sa die Größe der physischen Größe ist, wobei N eine ganze Zahl ist, und wobei L_R2 der Referenzwert ist.
Positionsabfühlvorrichtung nach einem der vorhegenden Ansprüche, die weiter eine Lichtemissionssteuervorrichtung für eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen (90c) aufweist, die Teile der Vielzahl von Sensoren bilden, um die Intensität des Lichtes zu regeln, welches die überwachten Bereiche definiert, wobei die Lichtemissionssteuervorrichtung folgendes aufweist: eine Stromsteuerschaltung (100k1), die zwischen einer ersten Quelle (PW1) der Leistungsspannung und einer Leistungsverteilungsleitung (PW2) angeschlossen ist, die mit der Vielzahl von Licht emittierenden Elementen verbunden ist und auf ein erstes Steuersignal (S_A12/S_A13) anspricht, und zwar für einen variierenden Widerstand zwischen der ersten Leistungsquellenspannung und der Leistungsverteilungsleitung, eine Auswahlvorrichtung (100k2), die zwischen der Vielzahl von Licht emittierenden Elementen und einer zweiten Leistungsquelle angeschlossen ist, die bezüglich des Spannungspegels anders als die erste Leistungsquelle ist, und die auf ein zweites Steuersignal (S_LED) anspricht, um selektiv die Vielzahl von Licht emittierenden Elementen mit der zweiten Leistungsspannungsquelle zu verbinden; und einen Signalgenerator (100a), der das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal zu der Stromsteuerschaltung und der Auswahlvorrichtung liefert, um das Widerstandsoptimum für das ausgewählte eine der Vielzahl von Licht emittierenden Elementen zu verändern.
Positionsabfühlvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Licht emittierenden Elementen (90c) die Intensität des Lichtes abhängig von der Menge des Stroms variiert, die dadurch fließt, und wobei der Signalgenerator (100a) das erste Steuersignal abhängig von der Lichtintensität bestimmt.
Positionsabfühlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Signalgenerator (100a) das erste Steuersignal, das eine Steigerung des elektrischen Stroms darstellt, zu der Stromsteuerschaltung (100k) liefert, wenn die Intensität des Lichtes verringert wird.
Musikinstrument, welches Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Betätigungsvorrichtungen (3a/3b), die in jeweiligen überwachten Bereichen bewegbar sind, und die selektiv durch einen Spieler betätigt werden, um ein Schallattribut festzulegen; und eine Positionsabfühlvorrichtung nach einem der vorhegenden Ansprüche.
Musikinstrument nach Anspruch 7, wobei die Steuervorrichtung (100) periodisch den Referenzwert (L_R2) überprüft, um zu sehen, ob der Referenzwert in Richtung eines neues Referenzwertes variiert oder nicht, und den neuen Referenzwert verwendet, wenn der neue Referenzwert für eine gewisse Zeitperiode aufrecht erhalten wird.
Musikinstrument nach Anspruch 7, wobei die Positionsabfühlvorrichtung weiter variable Leistungsversorgungsmittel (100k1) aufweist, die mit der Vielzahl von Sensoren (90) verbunden sind und auf eine erste Anweisung (S_A12/S_A13) der Steuervorrichtung (100) ansprechen, um die maximale physische Größe zu variieren, die von der Vielzahl von Sensoren (90) erzeugt wird, und eine Auswahlvorrichtung (100k2), die mit der Vielzahl von Sensoren (90) verbunden ist und auf eine zweite Anweisung (S_LED) der Steuervorrichtung (100) anspricht, um selektiv die Vielzahl von Sensoren (90) zu aktivieren, und wobei die Steuervor richtung (100) erste Stücke von Steuerdateninformationen speichert, die optimale Leistungen darstellen, die an die Vielzahl von Sensoren (90) jeweils anzulegen sind, um jeden der Vielzahl von Sensoren (90) mit der optimalen Leistung zu erregen, wenn die Auswahlvorrichtung (100k2) jeden der Vielzahl von Sensoren (90) auswählt.
Musikinstrument nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Steuervorrichtung (100) periodisch die physische Größe (Sa) in jedem der überwachten Bereiche überprüft, um zu sehen, ob die optimale Leistung für den assoziierten einen Sensor der Vielzahl von Sensoren (90) geeignet ist oder nicht und die optimale Leistung verändert, wenn die optimale Leistung nicht passend ist.
Musikinstrument nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Vielzahl von Betätigungsvorrichtungen Tasten (3a/3b) sind, die zwischen jeweiligen Ruhepositionen und jeweiligen Endpositionen entlang von Laufbahnen bewegbar sind, und wobei jeder der Vielzahl von Sensoren (90) ein Element (90f/90h) zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale hat, um ein Tastenpositionssignal (S1) zu erzeugen, und ein Licht emittierendes Element (90c/90e) zur Abstrahlung eines Lichtstrahls auf das Element (90f/90h) zur Umwandlung von Licht in ein elektrisches Signal.
Musikinstrument nach Anspruch 11, welches weiter Folgendes aufweist: Tastenbetätigungsmechanismen (5), die jeweils mit den Tasten verbunden sind, Hämmer (6), die jeweils mit den Tastenbetätigungsmechanismen verbunden sind und zur Drehung durch die Tastenbetätigungsmechanismen angetrieben werden, wenn die assoziierten Tasten aus den jeweiligen Ruhepositionen in die jeweiligen Endpositionen bewegt werden, Saiten (7), die jeweils mit den Hämmern zur Erzeugung von akusti schen Klängen angeschlagen werden, und Tastenbetätigungsvorrichtungen (30a), die jeweils für die Tasten vorgesehen sind, und selektiv mit Antriebssignalen (S3) durch die Steuervorrichtung (100) erregt werden, um die assoziierten Tasten zu bewegen, wobei die Steuervorrichtung (100) eines der Antriebssignale regelt, um dem akustischen Klang das Attribut zu geben.
Tastenmusikinstrument nach Anspruch 11, welches weiter Folgendes aufweist: Tastenbetätigungsmechanismen (5), die jeweils mit den Tasten verbunden sind, Hämmer (6), die jeweils mit den Tastenbetätigungsmechanismen verbunden sind und zur Drehung durch die Tastenbetätigungsmechanismen angetrieben werden, wenn die assoziierten Tasten von den jeweiligen Ruhepositionen zu den jeweiligen Endpositionen bewegt werden, Saiten (7), die jeweils mit den Hämmern zur Erzeugung von akustischen Klängen angeschlagen werden, und einen Anschlag (20a), der zwischen einer Blockierungsposition und einer freien Position umgeschaltet wird, wobei der Anschlag in der Blockierungsposition bewirkt, dass die Hämmer darauf zurückprallen, bevor sie die assoziierten Saiten anschlagen, wobei der Anschlag in der freien Position gestattet, dass die Hämmer die assoziierten Saiten anschlagen.